ASON网络的应用及技术概述

摘要：ASON自21世纪初诞生以来，代表了光网络技术发展的趋势。由于其能够解决带宽快速部署、端到端配置和保护/恢复等问题，提供QoS/SLA和分布式的网络控制能力，从而成为光网发展的宠儿。近几年，随着WDM/OTN网络对智能需求的逐渐明晰，ASON已从传统的SDH领域扩展至WDM/OTN领域，并在商用上掀起一波新的应用热潮。

一、ASON网络的发展和应用

1.迎接挑战，ASON应运而生

长期以来，地震、洪灾、雪灾、泥石流等自然灾害，以及由工程开挖、爆破等引发的人为地质灾害都对电信网络的安全构成了极大威胁。据美国运营商Level3的统计，其光纤网络大概每年每千公里就会中断1次；中国电信大概每年会发生50次以上干线光缆中断；而在印度，几乎每天都会中断几次甚至十几次。

此外，随着网络规模日益庞大，管理运维方面也体现巨大弊病，都使得传统光网络面临巨大挑战电路调配繁琐、提供的业务单一、带宽利用率低以及在多点故障面前所表现出的无能为力……

在这样的背景下，ASON技术以其灵活的调度配置、有效的业务保护恢复能力和面向未来的互通特性等愈发得到业界的重视。同传统光传送网相比，ASON最明显的一个特征是在原来的管理层面和传送层面之间引入控制层面，通过智能的控制层面建立呼叫和连接，对网络资源进行实时按需动态分配，完成路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复，从而实现光网络的智能化。

ASON通过信令实现对业务的自动保护和拓扑发现，减少人工配置的工作量，充分降低运营商的维护成本和难度，迎合了运营商开源节流的想法。ASON同时可以灵活提供不同的业务等级，满足目前迅速发展的差异化服务的需要。当然，采用网状结构的ASON可以有效抵抗网络多点故障，真正达到99.999%以上的电信级业务。

作为对光传输基础网络的功能升级，ASON是光网络发展的必然选择。

2.商用体验，创造客户价值

认识到ASON的巨大价值，国内外运营商纷纷在其现网中部署ASON网络。客户也从ASON网络中广泛受益。

海南素有“台风走廊”之称，频繁的台风对通信光缆和设施构成巨大威胁。海南省自2004年起就部署了SDH ASON设备，覆盖海口、三亚等地，承载了最有价值的移动通信业务和大客户业务。ASON网络多次发挥抗击多次故障的能力，确保通信业务畅通。2010年夏天海南遭遇超强台风“鲇鱼”袭击，在此次洪灾中有多处光缆中断，而万宁往陵水和琼中的网络由于部署了ASON，虽然也发生中断，但网络自动打通新路由，使得该区域业务未受任何影响。

为确保世博会信号畅通，上海自2008年开始部署ASON网络，截至目前已经完成160个节点的部署，无线业务和大客户业务质量明显提升，其高质量获得高度赞扬。目前该网已承载大批银行、证券、政府、知名公司专线业务。重要客户指明要求使用ASON网络，大客户市场迅速扩大，业务增长迅猛。下一步，将继续升级这张ASON网络至300个智能节点，实现上海市内全覆盖，为移动通讯和大客户承载提供更好支撑。该网升级完成后，将成为全球最大的ASON网络。

巴西是一个土地高度私有化的国家，个人的房屋工程导致光纤频繁中断，影响业务正常运行。Telemar作为拉美和巴西最大的固网运营商之一，为此困扰不已过。早在2004年巴西Telemar开始部署SDH ASON网络，2009年又部署WDM/OTN ASON网络。在ASON业务体验中，Telemar深深感受到ASON网络带来的可靠性优势。现网曾经同时出现7处不同位置断纤，都由于ASON强大的自动保护恢复能力使得业务未曾受任何影响。此外ASON网络为Telemar提供的差异化服务适应了不同的客户需求，并提高了整个网络的带宽利用率。为此，Telemar在市场上获得大量VIP用户，如航空公司、银行、汽车制造商等。

从以上例子我们可以看出，ASON网络其优越的性能能为我们提供更加可靠的网络保障并创造巨大的经济价值。

二、 ASON网络的技术概述

1.概述

现代光通信网络的发展从PDH算起，经过SDH/SONET/OTN到现在的ASON自动交换光网络已是第三代，它充分反映了光通信网从低速链路到高速、超高速，从点对点拓扑到环、MESH，从低速电复用到高速电复用、光复用，从主要面向链路、网元的管理到面向端到端服务的管理的演进趋势。今天，支持ASON已经成为光设备厂商宣传推广其光设备的必要条件，尤其在中国，随着AT&T采用Ciena推出的智能光设备，AlCAtel在北京，Lucent在江苏部署智能光网络产品，国内运营商普遍表现出了对ASON的热烈欢迎，ASON之所以如此重要，获得运营商以及制造商的一致推崇，主要是源于：

(1)网络传送层面的技术已日趋成熟，包括虚级联，GFP(Generic Framing Procedure通用帧规程)，LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme链路容量调节方案)等新技术和RPR(Resilient Packet Ring弹性分组环)，MSPP/MSTP(Multi Service Provisioning Platform/Transport Platform多业务配置/传送平台)等新平台为语音/数据网络融合提供了多种选择;

(2)不论采用何种产品或平台，运营商对降低网络运营、维护的复杂度，减少网络故障率，提高资源有效利用率和比对手更快速推出新型、灵活的带宽业务一直是最渴望的;

(3)ASON为各种网络设备提供了统一的控制、管理平台，技术上为制造商提供了促使光网络智能化的有力工具，同时充分考虑了如何满足运营商的需求。

2.ASON技术特性与协议标准

a.ASON组成与服务

ASON主要由以下三个独立的平面组成，即传输平面、控制平面和管理平面。(还有一个不常提及的DCN面用来承载控制信号)。类似ATM，ASON支持三种连接，即永久连接PC(Permanent Connection)、交换连接SC(Swithched Connection)和软永久连接SPC(Soft Permanent Connection)。永久连接也被称为定制连接，由网管系统或者由人工完成，而交换连接是信令驱动的连接，终端用户根据需要，可在任意两个连接端点间建立连接。SPC与PC连接都是由管理平面发起的连接，不同之处在于光网络内部是使用信令还是利用网管接口。光网络内部使用信令建立连接时，涉及到控制面内的信令部分，每个网元的控制实体相互之间需要动态交互信令信息，另外控制面内的路由部分也要在实体之间交换路由信息。信令建链需要网络命名和寻址(Naming and Addressing)策略的支持。

b.ASON接口定义与网络协议族

由于AS0N在网络架构上属于层叠模型(Overlay Model)，ASON网络逻辑上分为UNI(User Network Interface用户网络接口)，I-NNI(Inter-Network Network Interface内部网络-网络接口)和E-NNI(Exterior-Network Network Interface外部网络-网络接口)三个部分。

UNI主要运行在光网络客户端和光网络设备之间，是业务请求者和业务提供者控制平面实体间的双向信令接口，主要功能是完成二者间的连接建立、连接拆除、连接修改、状态查询，相互之间不交换路由信息，可选的功能有邻居发现，服务发现等。UNI1.O版主要针对SDH接口，在下一版UNI2.O中会加上对以太网的支持。UNI2.0对信令的信息完整性、安全性等方面也比1.0有了较大的关注。目前UNI有三种侯选协议：PNNI(专有网络-网络接口Private NNI)，CR-LDP(约束路由的标签分发协议Constrained Routing-Label Distribution Protocol)和RSVP-TE(资源预约协议带流量扩展Resource Reservation Protocol--Traffic Extension)。

I-NNI是属于一个域内的控制平面实体间的双向控制接口。由于在域内运行，一般是同一个设备商的设备，因此没有建议标准化，每个设备厂商可以使用专有的接口协议也可以使用众所周知的接口协议。I-NNI接口使用协议包括路由协议和信令协议，路由协议可以是OSPF-TE(开放最短路径优先协议-带流量工程扩展Open Shortest Path First-Traffic Engineering)、IS-IS-TE(中间系统-中间系统路由协议-带流量工程扩展Intermediate System-Intermediate System-Traffic Engineering)或BGP(边界网关协议Border Gateway Protoco1)协议，信令协议主要是CR-LDP和RSVP-TE。

E-NNI是属于域间控制平面的不同实体间的双向控制接口，支持呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择、连接路由选择。与I-NNI不同，它是在不同域间交换路由可达性信息，屏蔽了网络内部的拓扑信息。对多层拓扑结构间的E-NNI信息交互尤其是标准化的难点和重点。

ASON主要由三个国际化标准组织在推进，IETFOIF和ITU-T。

(1)IETF

IETF的MPLS，到GMPLS是催生ASON产生的基础。ASON使用的信令协议CR-LDP，RSVP-TE都是IETF近来标准化的结果，而ASON的路由协议包括OSPF-TE，BGP，它们都在原先协议的基础上，对光网络发展的需求做了相应的扩展。最新增加的LMP链路管理协议也在不断修订中。

(2)OIF

OIF对ASON最值得肯定的工作是UNI1.0。由于有了UNI1.0，数据设备厂商和电信设备厂商在设备自动化互联时有了充分可信赖的依据。现在有了UNI1.0的第二版，还有正在标准化中的，引入了以太网业务，支持带宽动态改变的UNI2.0。0IF另一个重点研究的领域是E-NNI，力图在设备域间互联上提供互联互通的可能。

(3)ITU-T

ITU-T的优势是在协议框架搭建，网络管理和业务提供方面，依照ITU-T的建议，ASON只支持层叠模型，定义了G.8080/Y.ASON结构，区分了呼叫和连接，用抽象模型抽象化了信令协议，提出了路由协议的需求，支持DCN细化为SCN(信令连接网Signaling Connection Network)和MCN(网管连接网Management Connection Network)仔细考虑了ASON网管的问题。

c.ASON技术优势

与现有的SDH组网技术相比，ASON有以下优点：

(1)统一的分布式控制/管理层面，与底层的物理实现技术无关，理论上讲支持各种带宽粒度的交换和管理，无论是IP路由器，ATM交换机还是光交叉连接设备都可以应用;(2)快速的定制支持不同SLA(Service Level Agreement)级别电路，不仅缩短了业务提供时间，提高了网络资源的利用率，还可提供新的带宽业务，如BODS(按需带宽服务)，OVPN(光虚拟专用网)等;

(3)支持端到端的连接建立、监控、保护和恢复，对各种网络拓扑结构，包括网状网的支持，增强了网络的流量工程能力。

d、ASON局限性

迄今为止，还没有任何一项技术可称为完美无缺的，正在发展中的ASON也是一样。ASON的缺陷主要存在于：

1.标准有待完善

ASON的标准到目前为止有很大的进展，但是在互联互通，网络管理和管理平面本身的健壮性等方面还有许多工作要做。而且由于是多个标准化组织在参与，标准的沟通工作也比较麻烦。

2.测试设备不成熟

设备的成熟首先要依赖测试设备的成熟，当前号称推出GMPLS/ASON协议测试的公司，实际上都还没有成熟定型的产品推出，受标准不断更新的影响，也很难在当前拿出实际的产品。

3.流量工程、保护/恢复等特色功能的有效性运营商在运行网络时，对实时监控能力、优化网络，提高网络的生存性永远是不断的追求，ASON号称可以解决这些问题，可是其真实有效性还没有经过真正的大规模网络现场测试，究竟是彻底解决问题还是仅仅减轻问题还没有也暂时不可能定论。

4.新业务的支持

ASON支持的业务种类很多，如SDH、OTN、以太网、存储网等，它对新业务也具有扩展性，其实ASON主要就是推销可快速部署的带宽，无论是波长出租，波长拨号，OVPN等都是如此。ASON宣称支持可保证QoS或者SLA的业务连接，包括点到点单向/双向连接，点到多点的单向连接。但是对后者，象在IP网中一样的多播机制(Multicast)还没有明确定义出来并加以验证，因此对某些应用，如观众所在地域分散的视频广播还没有特别高效的节省带宽的办法。

5.综合网管

ASON提供了新的网络控制管理平台，当然满足TMN的框架，但并不是排斥或完全代替已有的传输网网管系统，或者ATM网管，在涉及到底层的管理时还要与现有管理系统的相互配合，集成，在实际运营时，会产生比较繁琐的问题。

结论:目前各标准化组织正在加速ASON标准化进程，运营商也纷纷组织ASON的测试。对于ASON网络的演进趋势，专家也有不同的理解，但是无论如何，ASON的出现代表了光网络技术发展的趋势，能够解决带宽快速部署、端到端配置和保护/恢复等问题，提供QoS/SLA和分布式的网络控制能力，虽然在某些方面还有其局限性，其先天带来的优异的性能必将成为运营商管理未来光网络的首选技术。