ASON节点功能的实现

1 ASON节点功能要求
    传送网发展到今天，业务需求已逐步取代技术驱动成为其发展的主要推动力。随着竞争的加剧和提升服务质量和赢利水平的需要，运营商对传送网提出了更高的要求：希望能实现网络资源随业务变化而动态快速地配置，提高资源利用率；实现快速可靠的恢复，提高生存性；提供新型业务，实现从基础网到业务网的转变，寻求更多的利润增长点。

    为适应这些变化，ITU-T提出了自动交换传送网(ASTN)的概念并制订了一系列建议，将交换的概念引入传送网，通过控制平面实现对端到端连接交换的控制，从而实现智能光网络。物理层为光传送网(OTN)的ASTN称为自动交换光网络(ASON)。

    ITU-T建议G.807和G.8080明确了ASON的需求和体系结构[1,2]。ASON节点[3]涉及控制、管理和传送三大平面和数字通信网(DCN)功能，相互关系如图1所示。

    控制平面包括一系列实现路由选择和信令等特定功能的组件，用于支持连接的建立和释放等。控制平面可以独立于管理平面，指挥传送平面完成连接的建立、释放等功能，也可以在管理平面的作用下实现连接的控制。

    管理平面与控制平面技术互为补充，实现对整个网络的管理。ASON网络的管理平面除了实现传统网络管理的基本功能外，还需要实现控制平面链路资源信息的管理，网络地址配置和寻址，以及负责控制平面的控制策略制订和网络整体协调等功能。

    传送平面由一系列的传送实体组成。包括交叉连接单元和物理传送链路。控制平面和管理平面通过指挥这些物理实体的动作来实现需要的连接。

    ASON节点中实现的主要接口包括用户网络接口(UNI)、网络节点接口(NNI)、连接控制接口(CCI)、网管接口(NMI)等。UNI指ASON节点和客户设备之间的接口；NNI是指ASON节点之间的接口，又分为域内接口(I-NNI)和域间接口(E-NNI)；CCI是控制平面和传送平面之间的接口；NMI是管理平面接口，分为管理平面与控制平面间的接口(NMI-A)，管理平面和传送平面间的接口(NMI-T)。
DCN则为管理平面和控制平面提供通信通道。上述管理平面内部的信息传递，UNI、NNI之间的信令信息传递都通过DCN网络提供实际支持。DCN网络可以包含在传送平面中，例如使用传送平面的开销字节，也可以通过独立于传送平面本地网络的数字通信网络实现。

2 ASON节点结构及实现技术
    融入三大平面功能的ASON节点结构如图2所示。

2.1 传送平面
    传送平面是ASON节点的基础，直接涉及业务信号的传输、分插和交换，主要包括接口适配、交叉连接(包括分插)等功能单元，还为这些功能单元设置了控制代理和管理代理，以接受其他两个平面的控制和管理。

    传送平面的具体实现技术可以是SDH(包括MSTP)、OTN和WDM，或者是它们的组合。

    对于SDH和OTN，接口适配功能包括光/电转换、电/光转换、时钟数据再生、复用/解复用、映射/解映射，以及开销的插入和提取、性能的监测等子功能，涉及的技术包括高速光收发技术、成帧技术、高速同步接口技术等；交叉连接功能包括时隙的空分和时分交叉、分插复用、疏导和汇聚、性能监测、部分或全部开销的处理等子功能，涉及高速同步交叉连接、高速接口等技术，其核心的交叉芯片容量已达到160吉比特，个别厂家甚至推出了超过320吉比特的交叉芯片，并都给出了基于比特分割/合并的单级扩展640吉比特以上容量的解决方案，但扩展到太比特交叉容量以上的系统仍旧采用CLOS结构；此外由于是同步传送系统，还应具备时钟产生、分配和传递等支撑功能，涉及时钟提取、数字锁相、导入导出等技术。

    对于WDM，接口适配功能包括光放大、均衡、色散补偿、合分波以及波长转换、再生、性能监视等子功能，涉及掺铒光纤放大器(EDFA)和喇曼(Raman)光放大、动态增益均衡(DGE)、色散补偿光纤(DCF)、波长转换、阵列波导(AWG)和介质膜合分波技术等，目前商用产品已实现160波单通道10 Gb/s的WDM系统，实验室已做到1 000波以上的WDM系统，部分通道实现了40 Gb/s的传输；交叉连接功能包括光纤、波长组和波长等不同级别的空分交叉、分插复用、甚至波长转换、信号再生等子功能，涉及的技术包括大容量光交叉连接矩阵——有基于光交叉的，也有基于电交叉、光互连的，目前主要使用的有机械式开关、波导开关、液晶开关、微电子机械开关(MEMS)等，通常交叉规模在32×32以下，个别厂商曾推出过1 000×1 000以上端口的开关矩阵，但没能商用。此外子速率汇聚等也成为许多WDM系统的接口功能。

    SDH、OTN和WDM的结合使得ASON节点具备了多业务、多层次的传送能力，为运营商提供了更加灵活、全面而经济的解决方案。

    控制代理和管理代理是控制协议和管理协议在传送平面具体实施的执行者，它们均以软件功能模块的形式驻留在传送平面的功能单元中，通过节点内的通信控制平台和节点间的数字通信网接收、处理和反馈有关信息，保证传送平面按控制面和管理面的要求工作。涉及的技术包括嵌入式实时操作系统、通信技术等。

2.2 控制平面
    控制平面的实现技术主要包括UNI接口技术、NNI接口技术、信令技术、路由技术、发现技术和网络的恢复技术。

    UNI指用户和网络间的接口。该接口主要完成的任务包括，连接的建立、连接的删除、自动发现和用户业务的传送，此接口不包含路由功能。目前业界对UNI接口标准制订比较成熟和完善的是OIF的UNI协议。协议不但制订了一套UNI接口使用的信令协议(如RSVP或LDP)，而且制订了使用链路管理协议(LMP)完成控制通道的维护、邻居发现、服务发现功能。

    NNI接口可以被分为两种类型，内部网络节点接口(I-NNI)和外部网络节点接口(E-NNI)。I-NNI指属于同一管理域或多个具有托管关系的管理域的控制面实体间的双向信令接口。I-NNI用来传送信令信息，资源发现信息和网络内部拓扑信息。通过这个接口完成资源发现、连接控制、连接选择和路由等基本功能。

    E-NNI指属于不同管理域且无托管关系的控制面实体间的双向信令接口。有了该接口就可以将ASON进一步划分为多个子网，每个子网可以独立管理，而且仍然能跨过多个管理域建立端到端连接。E-NNI接口屏蔽了网络内部拓扑等信息，其传递的主要信息包括信令信息、资源发现信息。通过接口可以建立跨域的端到端连接。

    网络节点间控制平面需要使用信令协议完成连接建立信息的交换，信令协议中包含节点预留资源信息、显示路由信息和流量参数等信息。目前主要有两种标准的信令协议，扩展的资源预留协议-流量工程(RSVP-TE)和路由受限-标记分配协议(CR-LDP)。信令协议首先制订了标准的信令参数，包括地址规范、光通道属性、服务类型(CoS)和标准的信令消息格式。对原有RSVP-TE和CR-LDP信令进行了扩展，使其能够支持光网络中标记交换通道(LSP)的建立。RSVP-TE和CR-LDP这两种信令协议完成的功能基本相同，但是目前以RSVP-TE为主流。

    路由主要用来为单域和跨域的连接建立提供路由信息，首先要求路由协议能够在全网内扩散传送平面的拓扑和链路状态信息，目前传送平面资源的扩散主要使用基于GMPLS扩展的开放式最短路径优先(OSPF)协议实现。每个节点的路由功能模块能根据网络的拓扑资源信息为连接计算一条路由，在G.8080中规定路由的计算有3种方式：源路由方式、分级路由方式和逐跳方式。

    在ASON中需要发现技术提供拓扑信息和可以支持的业务信息，以辅助连接的自动建立，在G.7714中规定了3种层次的发现分别是：层邻接发现、物理介质邻接发现和控制实体逻辑邻接建立。层邻接发现是用于推导出两个子网终端点(SNTP)联系的过程，这两个SNTP在特定的层网络上形成一个链路连接。物理介质邻接发现是用于证实物理连接性的过程，物理连接性是指在网络中两个物理介质邻接的网元端口之间的连接。控制实体逻辑邻接建立是在通过层邻接发现建立关联的SNTP的控制实体之间建立逻辑邻接的过程。

    基于Mesh网的快速恢复技术可以增强业务的生存能力，带来更加灵活的组网方式。网络恢复的最终目标是在网络发生故障后，业务在没有预先专门配置的备用资源前提下，实现业务的自动快速恢复。目前网络恢复需要解决以下几个技术难点：

    (1)故障的快速检测和定位技术。当网络发生故障后，传送平面要能快速地检测到故障并上报控制平面。在控制平面需要对故障定位，在目前可以利用LMP协议完成故障的定位。
    (2)恢复算法。有集中式算法和分布式算法两种。目前光网络的信息容量庞大，通道数目多。在这种情况下，集中式网管将无法承担如此繁重的工作，分布式算法更具有优势。
    (3)恢复路由的计算。在为一条业务计算恢复路由时，应尽量保证恢复路由与业务主路由节点无关、链路无关、共享风险链路组(SRLG)无关。

2.3 管理平面
    管理平面实现对ASON节点设备及其组网的配置、管理和维护，主要包括以下几部分：
    (1)对传送平面的管理。这是传统传输设备网管已经具备的能力，主要由配置、故障、性能、安全、计费等五大功能组成。
    (2)对控制平面的管理。这是传输设备网管新增的功能。网管系统通过NMI-A接口与控制平面交互，从而实现对控制平面的配置管理、故障管理、性能管理、策略管理、发现管理以及连接管理。配置管理主要实现对ASON控制平面功能组件属性、资源描述以及地址空间的配置和维护，比如协议类型、协议参数配置，端口属性配置，TNA地址配置等；故障管理主要实现对ASON控制平面功能组件以及连接的故障的监控和管理；策略管理对控制平面的各种策略进行配置和维护，策略包括呼叫允许策略、连接允许策略、路由策略、恢复策略等；性能管理实现对ASON控制平面的性能参数的采集和监控，比如呼叫接纳率、连接建立时间、资源占用率等；发现管理主要是对控制平面的发现过程和结果进行管理，比如激活发现过程、拓扑发现结果的上报和更新、服务能力发现结果的上报和维护等；连接管理主要实现对SPC、SC连接的管理和维护，包括连接建立、连接拆除、连接修改、连接查询等。

    通过对增值业务的管理，ASON使传输网络可以方便快捷的提供各种增值业务，如OVPN、BOD、SLA等等，管理平面必须提供对这些新型业务进行管理的功能。

2.4 ASON设备演进策略
    要实现ASON节点的功能和组网，传送网设备必须融入三大平面的功能。根据运营商自身情况的不同，建设ASON网络可以有两种不同的演进策略。

    (1)针对新兴运营商。新兴运营商没有或只有很少的传统设备，希望一开始便采用具有智能化特征的ASON设备建立标准的、开放的传送网平台，一步到位，经济高效地为用户提供灵活的支持多业务的具有较强生存性的传送网服务，具有独立控制平面功能是这一演进策略的重要特征。
    (2)针对传统运营商。传统运营商拥有大量的传统设备，这些设备已经具备很强的传送平面功能和管理平面功能，要用全新的ASON设备取代它们，既不经济，也没有必要。为了支持ASON功能，又保护以前的投资，可行的方式是在管理平面功能中逐步引入智能控制模块，使传统设备也支持ASON应用，可以和新的ASON设备共同构成新一代的传送网。
ASON设备的开发研制必须兼顾以上两种演进策略，为运营商选择提供最大的灵活性，才能确保ASON具有良好的发展空间。

3 中兴通讯的ASON节点设备
    作为国内领先的光网络设备供应商，中兴通讯从20世纪90年代中后期便开始跟踪研究与智能光网络相关的技术和设备，并先后研制成功2.5 Gb/s、10 Gb/s SDH ADM、DXC和MSTP，超长超大容量(1.6 Tb/s，5 400 km)WDM传输设备、OADM和OXC等光网络设备，提供满足以上两种演进策略的一揽子解决方案。中兴通讯依托国家“863”重大专项3Tnet任务，成功研制出具有国内先进水平的、基于SDH的ASON节点设备ZXSM-S600。

    ZXSM-S600传送平面主要特征如下：
    (1)大容量、小颗粒交叉，单子架交叉容量达640 Gb/s，多子架扩展可实现2.56 Tb/s的交叉容量，空分交叉颗粒最小达VC-3，时分交叉颗粒最小达VC-11/12。
    (2)丰富的业务接口，可以支持STM-1/STM-4/STM-16/STM-64/STM-256的SDH业务端口，还支持10M/100M/GE/10GE的以太网端口，支持PDH和ATM业务的接入。
    (3)支持VC-3/VC-4颗粒的任意级联，支持PPP/HDLC、GFP封装和链路容量调整机制(LCAS)。
    (4)提供完善的保护和恢复功能，支持各种线性保护、2纤/4纤环网保护和网状网保护与恢复。

    ZXSM-S600控制平面主要特征如下：
    (1)采用RSVP-TE协议作为信令协议，OSPF-TE协议作为路由协议，LMP协议完成控制通道维护和邻居发现功能，支持SC、SPC和PC 3种基本连接的建立、删除和查询。
    (2)支持网络的复用段保护、通道1+1保护和端到端恢复。
    (3)具有对新业务的支持能力，包括BOD业务、OVPN业务和组播业务。

    ZXSM-S600管理平面主要特征如下：
    (1)由网元管理和网络管理两部分管理功能组成，具备对传送平面和控制平面的管理能力。
    (2)实现了对PC、SPC以及SC连接的统一管理。
    (3)支持对OVPN、BOD和SLA等新型业务的管理。

4 参考文献
[1] ITU G.807. Requirements for Automatically Switched Transport Networks (ASTN) [S].
[2] ITU G.8080. Architecture for the Automatically Switched Optical Networks (ASON) [S].
[3] 杨发明, 高峰, 刘建国. 自动交换光网络体系结构 [J]. 中兴通讯技术, 2003,9(5): 26—29.

收稿日期：2004-09-13

[摘要] 文章在阐述自动交换光网络(ASON)节点的功能和结构的基础上，从传送平面、控制平面和管理平面3个平面的角度说明了ASON节点功能的实现技术，并分析了ASON设备的演进策略。文章还介绍了中兴通讯最新研究开发出的ASON节点设备——ZXSM-S600。

[关键词] 自动交换光网络；节点；实现

[Abstract] Based on the introduction of the function and structure of ASON node, the paper describes the functional implementation of ASON node from respects of the transport, control and management planes. The evolution strategies for ASON equipment are analyzed and finally ZTE’s newly-developed ASON product—ZXSM-S600 is briefly introduced.

[Keywords] ASON; node; implementation