基于OTN的ASON技术发展

12/3/2010，作者：
杜鹃，广东省电力设计研究院网络信息部
张鑫林，南方电网电力调度通信中心
张翔宇：烽火通信科技股份有限公司

   1、 ASON标准化进展
   从标准进展来看，ASON的标准已经基本成熟，ITU-T、IETF、OIF三个标准化组织对于主要的标准都已经制定完成，ASON各个方面的功能都已经基本成熟，仅在E-NNI接口的互通和基于域间的保护恢复的互通这两方面还有待完善，同时对原有协议的扩展说明进行某些细节的规范和增加某些局部的功能，比如关于以太网的扩展，多层多域的扩展，波长交换的扩展以及支持PC和SPC转化的RSVP-TE扩展等，标准的进一步完善有力的触动了ASON的商业化进程，基于SDH的ASON设备在网络中已经有了比较大规模的应用，随着骨干传输网络向OTN的演进，ASON技术将逐渐移植到基于OTN的传送平面上。

   2、 ASON设备的商用状态
   ASON在传统的传输网络上引入了控制平面，实现了对传送平面的智能控制，实现了资源管理、连接、保护恢复等方面的智能化，可以基于Mesh组网的ASON技术，可以彻底解决上述SDH环状组网的问题，提高了网络的生存能力提高，多种保护和恢复机制的结合，使传输网络可提供SLA服务，并且提高了网络资源利用率高，增强了网络的扩展性。

   目前基于SDH的ASON技术已经处于基本成熟的状态，主流的设备制造商已经可以提供可商用化的ASON产品，并且各大运营商的网络已经有了部分成功的工程案例。烽火通信经过多年的技术积累，成功开发出了FonsWeaver系列ASON产品，该产品系列包括了传送平面产品FonsWeaver960、FonsWeaver780A、FonsWeaver780、FonsWeaver780B，控制平面产品SmartWeaver，管理平面产品OTNM2000，以及ASON网络仿真和规划工具OTNplanner；烽火通信结合具体的市场需求，可提供适合省际干线，省内干线，本地网等不同网络层面的智能化传输网解决方案，完善的产品种类和丰富的传输网建设经验，保证了烽火通信在解决方案上的领先性，在设备交叉容量，单盘通用性和集成度方面均处于行业领先水平，自主研发的OTNplanner规划软件，填补了国内传输网络专业规划软件的空白，解决了基于网状结构的ASON网络规划和仿真问题。

   3、 OTN引入ASON控制平面的关键技术
   运营商重组和3G将会给通信行业带来新一轮的发展，光传输网络作为基础网络，建设需求必然大量增加，从技术发展来看，在核心网络选择的设备仍然是WDM、OTN以及大容量的MSTP设备，并且网络结构复杂程度增加，网络规模扩大化，对于网络的安全性要求进一步提高，从基于SDH的ASON设备应用来看，充分证实了ASON技术能够很好的解决以上问题，随着传输网络向大容量方向发展，OTN将逐渐应用到网络来，ASON技术也将逐步移植到基于ODUk和光波长的传输网络中。OTN技术包括了光层和电层的完整体系结构，光层和电层都具有网络生存性机制，在OTN基础上引入ASON技术，主要需要考虑控制平面在网络资源自动发现技术、路由技术、信令技术的实现以及网络的保护与恢复技术：

   3.1 网络资源自动发现技术
   对于链路管理协议来说，总体构架和功能点和基于SDH的ASON中实现的相同，同样是实现以下四方面的内容，即控制信道的维护管理功能；TE链路属性关联功能；数据链路连通性验证功能；故障定位管理功能。就具体的功能来看最大的不同是在自动发现功能所使用的开销上，基于SDH的ASON中所定义复用段、再生段发现所使用的开销显然不能照搬到OTN网络中。对于OTN网络的OTUk层，可以采用SM段监控字节和GCC-0来支持自动发现，对于ODUk层，可以采用PM路径监控字节和GCC- 1,GCC-2来支持自动发现，而对于OCh层，现在标准协议还没有定义具体的监控开销。

   3.2 路由约束
   基于OTN的ASON系统在路由约束，与基于SDH的ASON系统存在较大区别，OTN网络中传送层中采用了DWDM技术，其信号传输能力并不是无限的。由于存在有光层的业务调度，所以大量信号通过交叉节点后并未获得再生，由于链路中大量存在的光放大器会不断给光信号加入噪声，所以传输性能必将逐步下降，直至接收端难以无误码接收。而Mesh网的业务调度又极有可能使得信号路由变得很长，从而造成光信噪比进一步劣化，使接收设备难以无误码接收信号，进而影响业务传输质量；同时，链路色散也会影响设备的信号传输距离，只是由于色散补偿而有所缓解。但是色散补偿技术一般都并不对线路色散进行完全补偿，也并不是对每个光通道进行补偿，而是对整个光纤中传输的所有光通道进行共同分段补偿，而且大多有所剩余或者超出，而Mesh网中的业务存在大量汇聚和发散的情况，这就有可能使得部分业务的链路总色散补偿余量超过设备光接口的色散容限，从而难以正常接收，对于PMD参数也可能存在有同样的问题。

   在OTN体系结构中， OCh、OMS、OTS等各层的开销所关心的还只是缺陷指示、载荷丢失指示、踪迹指示等内容，至于各个光再生段的线路衰减、色散、放大器增益、噪声系数、色散等影响信号传输质量的物理量则没有定义传输开销。在GMPLS协议中，路由的计算与管理目前也仅只有OSPF-TE和CSPF协议，这里OSPF-TE仅只探索网络路径的通达，而CSPF也只是在路由计算中考虑节点数最少、链路代价最小和负载均衡等问题，在DWDM系统设计中十分重要的OSNR计算与色散补偿设计在这里却没有体现，Mesh网的特点是业务分支多，DWDM的特点是传输距离长，而由OTN的开销定义来看，它注重了网络的互联，即跨域广，由此可见对基于OTN的ASON系统，其不同路由的OSNR以及色散、PMD会有不同的表现，所以在系统重路由时，能否对这些物理参数进行约束，其新路由能否满足传输质量的要求就很成关键，所以扩充控制平面的路由协议以及对网络物理量的管理就成为其控制平面能否管理好OTN网络的一个关键所在。

   3.3 波长冲突
   对于光层交换来说，当不同的输入方向存在有相同的波长信号需要向同一个方向传输时就会出现波长冲突，因为这个限制条件，在进行路由计算的时候就需要进行约束。波长相关信息需要通过路由模块进行泛洪，相应的路由信息库需要增加对波长信息的存储和管理，对于来自光层的路由计算请求，路由计算模块需要根据本地路由信息库中的波长信息进行计算，从而避免波长冲突。

   3.4 网络保护与恢复
 　网络生存性方面，在OTN中实现保护和恢复机制显得比较复杂，OTN网络中实现保护和恢复主要分为三种情况，即光层保护与恢复、ODU层保护与恢复、光电联合保护与恢复，其中前两种情况的实现和现有单一交换层次的系统基本相同，不同点只是在业务信号类型和具体的控制方法上。而对于第三种情况，需要在光电层直接进行协调，协调的有效性和即时性将会直接影响系统中业务的可靠性和具体的保护恢复时间，采用光电联合保护与恢复要求上下两层均具有保护/恢复能力，在恢复保护速度、资源利用率和恢复效率等指标上都非常有优势，但是实现复杂。需要在光电层间进行复杂的交互以避免恢复冲突。
   总体来看，基于OTN的ASON设备在传输平面已经成熟，但是控制平面的标准还存在一些需要完善的细节问题，烽火通信在基于OTN的ASON产品化方面，目前传送平面OTN产品已经成熟，并且具备可平滑升级到ASON的能力。

   4、结束语
   ASON技术出现后，从初期的基于SDH自动交换光网络概念逐步延伸，进一步将OTN等都作为传送平面纳入进来，对GMPLS协议进行不同的扩展和延伸，能够对多种传送颗粒进行控制，达到传送网智能化的目标，同时还需进一步提高网络保护恢复的性能，ASON技术作为一种独立于传送技术的控制技术，采用通用的GMPLS协议，可加载于其他各种传送技术之上，如加载在SDH上，成为目前正在广泛应用的基于SDH的ASON，加载于OTN，成为OTN的控制平面，实现光层和电层相结合的智能调度。ASON的这种技术独立的特性，非常有利于使全网的各种传送层面，都纳入ASON统一的控制管理之下，形成业务全网端到端的ASON统一调度、控制，实现全网ASON智能化。