全球最大智能光网络启示 上海电信ASON技术的应用和实践

       SDH技术虽然解决了PDH技术时代中存在的很多缺陷，但随着SDH网络的日益扩大，电路量的急剧增加，SDH网络及其技术本身也暴露出一些问题，在电信运营商进入全面竞争的今天，如何引入新技术来弥补SDH技术缺陷，降低运营成本，提高网络差异化服务能力和业务的可靠性，增强网络竞争能力，成为当下各大电信运营商关注的热点。

SDH网络的演变和存在的问题从1995年起，随着SDH技术的成熟，北京、上海、福建泉州等本地网陆续开始建设SDH网络，纵观SDH网络的发展，主要经历了三个阶段。

第一阶段（1995年~2000年）

基于当时的SDH技术水平，本地中继传输网中的骨干层主要采用2.5G SDH二纤（或四纤）双向复用段保护自愈环，区域层（又称汇聚层）早期采用的是622M单纤通道保护自愈环，后期采用了622M二纤（或四纤）双向复用段保护自愈环。上海当时的网络拓扑结构如下：

第一阶段中的SDH环间电路调度是个大难题，当时主要采用的是2M背靠背连接和STM-1连接两种。2M背靠背连接，需要配置大量的2/155M终端复用设备和DDF，既过度占用了机房和电源资源，又要花费大量的人工去现场跳接2M电路，效率很低。环间采用STM-1连接，虽然解决了2M背靠背连接带来的资源浪费和效率低的问题，但又产生了新的矛盾，由于电路需求事先不清楚，低阶交叉矩阵容量小、STM-1端口密度不高等原因，很难规划好环间的STM-1连接，造成了电路配置不灵活、时隙占用率低等问题。

第二阶段（2001年~2005年）

上世纪90年代末，朗讯推出了容量为512个VC-4的DXC4/4/1设备，为了解决环间电路间的灵活调度，提高资源利用率，上海电信引入了WaveStar DXC4/4/1设备，作为在骨干节点上环间连接的枢纽设备，而此时的骨干层主要采用的是10G二纤（或四纤）双向复用段保护自愈环，区域层主要采用的是2.5G二纤双向复用段保护自愈环。其网络结构如右图所示。

在第二阶段的SDH网络中，环间电路调度主要以STM-1/STM-16接口方式通过DXC4/4/1来做电路的归并和疏导。从而彻底解决了第一阶段中SDH环间电路调度中暴露的一系列问题。但随着SDH技术的大规模应用以及业务的不断增长，第二阶段网络，包括SDH技术本身存在的一些问题也开始显现出来，主要表现在以下几个方面：

1.骨干节点单点失效问题

随着SDH网络规模的进一步扩大和电路量的急剧增加，8个骨干节点中的DXC设备的端口占用率均超过了80%。由于所有的电路都要经过DXC设备，一旦某套DXC设备故障引起该节点瘫痪，全网平均将中断1/8的电路，风险极大。同时，随着DXC设备运营年限的增长，板卡故障率开始上升，而厂家的技术支撑能力逐步开始减弱，网络安全隐患十分严重。

2.SDH技术本身存在的一些问题

a）工程建设周期长

SDH采用的是环网技术，因此在工程建设中需要按SDH环来建设和验收，如果一个环上的某个节点存在机房资源不足需要拆除老设备、电力资源和光纤资源不够需要扩容的话，势必将影响整个SDH环的建设和验收进度。从上海SDH环网建设的经验来看，从项目立项开始到工程验收，至少需要大半年的时间。

b）开环加节点风险大

上海是一个特大型本地网络，组成该本地中继传输网络的节点有二三百个（还不包括接入节点），除内部电路需求可以事先规划和预测外，大量的大客户电路无法预知。因此，一旦现有网络资源无法满足用户的急切需求时，往往采用的是开环加节点的方式。不中断业务的开环加节点的条件：一是摸清该SDH环中的详细业务，做好详细的加节点方案；二是规范所有的操作步骤，并严格执行；三是做好应急预案，并预先通知好相关业务部门和客户，做好配合准备；四是所有的加节点工作都是夜间12点以后实施。上海电信历史上做过几十起开环加节点的工作，虽然从未出现过中断业务的情况，但工程部门、运维部门、业务配合部门怨声载道，给网络规划和技术决策部门带来很大的压力。

c）带宽利用率低、差异化服务能力差

SDH环网技术中还存在着一个致命的缺点，那就是无论什么业务，永远都有一半时隙是拿出来作保护的，针对大客户需求，无法实现差异化服务。2004年，上海电信在解读ITU-T的G.841技术标准的情况下，曾采用该标准第6.1章节中规定的NUT CHANEL技术，实现了端到端的抵抗链路和当中节点故障的业务保护，即对于重要客户，在2.5G环中拿出两个VC-4通道，不参与复用段保护倒换，而采用SNCP保护，进而实现端到端的SNCP保护，避免了在复用段层和子网连接层重复保护的问题，节省了带宽资源，但需增加环间连接的端口数量。后来由于部分厂家不支持NUT CHANEL技术，因而未全面推广，只是做了部分试点。虽然从试点的效果来看还是不错的，但没能从根本上改变SDH本身差异化服务能力不足的问题。

d）人工配置电路效率低，业务响应速度慢

SDH电路采取人工配置方法，由资源部门按照业务需求，根据SDH网络资源情况调度全程路由施工单，网控部门则根据工单配置开通电路。这一过程往往消耗大量人力资源，同时还有开通效率低、差错率高和响应用户业务需求较慢等缺点。上海电信历史上的软交换电路割接和PHS网络建设，在传输资源调度和开通环节上，耗费了大量的人力和财力，工程进展缓慢，其中的传输资源调度成为工程建设的瓶颈。

第三阶段（2005年至今）

SDH技术是一个非常好的技术，解决了以前PDH技术时代标准不统一、网络互通性差、传输容量低、管理和自愈保护能力弱等问题，但是，我们通过上述分析，也看到了SDH技术本身尚有许多不完美的地方。随着网络技术的发展和业务需求的不断变化，需要考虑和引入新的技术——ASON技术，来进一步完善SDH网络，节省成本，提高网络利用率和差异化服务能力，加快业务响应速度，从而增强企业综合竞争能力。

从2005年起，上海电信就在研究和考虑ASON技术的引入与应用，并在现网中开展了试点，包括从SDH环网平滑升级到ASON网络的试点等。2008年上海电信与某设备供应商合作，建成单ASON域能力为150个网元的ASON网络，2010年，上海电信通过扩容、改造、升级等措施，将原先的单ASON域能力由原来的150个网元升级到350个网元，目前实际部署了236个网元，成为全球最大的单域ASON网络。那么，上海电信是如何来考虑ASON技术的应用呢？

ASON技术的特点分析

早在2000年，ITU-T组织就提出了ASON（自动交换光网络）技术，亦称智能光网络技术，并逐步规范和完善了该技术标准。ASON是光传输网技术发展过程中的一个重大突破，它最大的特征是在原有传输网中的传送平面、管理平面的基础上，引入了独立的智能控制平面（通常采用分布式），并利用这一平面实现了网络拓扑自动发现、呼叫和连接控制管理、业务保护和恢复（重路由）等功能。与传统的SDH网络技术相比，ASON网络技术具有以下优点：

1.网络生存性大大提高

在传统网络具有的保护能力的基础上，增加了动态路由恢复功能，结合MESH状的组网结构，当主用路由中断，网络内只要有可达路径，控制平面会自动计算出一条业务恢复路由，大大增强了网络的生存性。尤其是可以解决骨干节点DXC设备故障而引起的网络瘫痪隐患。

2.提供了SLA差异化服务能力

ASON网络对不同等级的客户可以提供不同的保护、恢复方式，为客户提供差异化的、可选择的服务。如在ASON域内可以根据客户需求提供永久1＋1保护、重或不重路由1＋1保护、重路由恢复等保护和恢复策略。

3.资源利用率大大提高

SDH网络采用的是环网保护技术，其中有50％的带宽是永远用作保护的。而ASON网络增加了恢复功能，其备用路由可以相互共享，从而节省网络资源。并且在MESH组网结构下，网络拓扑连通维度越多，资源利用率就越高，从而进一步降低了网络运营成本。

4.工程扩容周期明显缩短

ASON控制平面具有网络拓扑自动发现功能，只要新装设备与邻近网元的光纤连接后，该网元通过OSPF协议能够自动发现控制链路并把自己的控制链路向全网洪泛；每个网元都得到全网的控制链路信息，也就得到全网的控制拓扑，从而彻底改变了SDH环形网络建设周期长问题。2009年年初，在EVDO基站建设中，上海电信正是采用了ASON+MSAP传输网络扩容解决方案，为两个月内完成2000个EVDO基站的建设创造了条件。

5.加快了业务响应速度，降低了人工成本

ASON网络可以采取新型业务调度配置流程，其业务可以通过控制平面自动下发，而不需要再通过传统的业务需求、资源调度、数据配置这一复杂的人工干预过程，减少了差错、降低了人力资源成本、加快了业务响应速度。

ASON技术

在上海电信网络中的应用

早在十多年前，美国AT&T公司就建成了100多个网元的国内长途ASON网络。十年来，ASON技术在国内外运营商的长途网中相继应用，但在本地传输网中，尽管有一些ASON组网应用的案例，但规模都不大，其根本原因有两点。一是ASON控制平面仅能控制VC-4信号颗粒与本地网中VC-12业务为主需求的矛盾；二是与长途网相比，本地网局站数量多（尤其是像上海这样的特大型本地网）、网络结构层次多、业务方向分散，需要从骨干到边缘的系列化ASON设备。因此，ASON技术更适合在长途网中应用，但上海电信从网络、技术、业务创新的角度出发，在全面分析SDH技术缺点和ASON技术优点的前提下，通过组网结构的调整，建成了一张全球最大的ASON网络，充分发挥了ASON技术的优势，提高了传输网络的竞争能力。

1.组网思路

在本地网中建设ASON网络需要考虑的几个问题：

1）改变原先SDH环网结构为MESH组网，增加网元间的连接维度，增强网络保护、恢复能力，提高资源利用率和网络生存能力。

2）由于本地传输网中的业务主要是2M电路需求，那么需要将低阶交叉矩阵由原来的骨干节点下沉到边缘节点，解决骨干节点故障造成的本地传输网中大面积区域网络瘫痪的问题。

3）根据不同的网络位置选择不同容量的ASON设备，以便降低建设成本。同时，上海属于特大型本地网络，骨干节点需要特大容量的MADM传输设备来组网（所谓特大，一是要有足够容量的交叉矩阵容量，二是要有足够的高速线路端口用以组网），才能保证建成覆盖二三百个节点的本地传输网络，通常我们需要的容量在640G以上。

4）通过智能VC4隧道来装载低阶VC12业务，赋予VC12颗粒同样的智能保护特性。

5）在ASON网络中，控制平面和管理平面都需要数据通信网络（DCN）来传递各种信令、路由、维护及管理信息，因此，相比传统的SDH网络，在信息的传输量上将大大增加。在带内DCN容量不够的情况下应考虑增加带外DCN通道容量。

6）要考虑并试点传统SDH网如何在线升级到ASON网，环网如何在线升级到MESH网，PC电路如何升级到SPC电路等。

下图为上海电信建成的ASON网络拓扑示意图。其中，骨干层节点采用OSN 9500设备、区域转接点采用OSN 7500设备、一般区域节点采用OSN 3500设备。OSN 9500设备不配置低阶交叉矩阵，VC-12电路的归并和疏导工作由OSN 7500设备来完成。

2.业务配置规范化

网络建得好，还要用得好，要充分发挥ASON网络技术的优势，业务配置规范化是一项十分重要的工作。

业务配置应根据用户电路等级实现差异化的配置，由于ASON网络仅仅建立在本地网的骨干和区域层，而接入层并没有纳入ASON域范围，所以，差异化的业务配置应该从端到端来考虑，而不仅仅是考虑ASON域本身。比如：一条等级最高的电路，在用户接入点需要安装两套传输接入设备分别接入ASON域内的两套区域节点设备，电信网络内提供两条端到端的电路，由用户设备自己来选择主备路由，此时在ASON域内的两条电路没有必要采用级别最高的永久1＋1保护方式，均采用重路由恢复方式即可。上海电信针对不同电路等级，制定了差异化的端到端的《ASON网络建设业务配置及资源调度规范》，利用ASON技术优势，实现了对客户业务的差异化服务。

ASON技术的发展展望

随着对ASON技术的研究、应用和实践，也发现了ASON网络存在的一些不足之处。

1.ASON技术标准尚不完善

1）鉴于ASON域内的E-NNI接口和UNI接口技术标准尚不完善，给网络的互通性带来了很大问题。其中，E-NNI接口技术标准不完善，将影响多ASON域的应用，也将无法建成从长途到本地的端到端的ASON网络。UNI接口技术标准不完善，将影响实时、动态的BOD（带宽按需分配）和OVPN（光虚拟专用网）的新业务应用。

2）由于ASON标准中未对保护、恢复的方式方法进行严格的定义，使得跨厂家的ASON保护、恢复无法端到端实现。

2.设备供应商尚有完善的空间

虽然ASON技术增加了业务自动恢复功能，已经可以满足大部分需求，但针对少数网络节点多、智能业务链路多的超大ASON传输网络，每次的链路故障，业务自动恢复时间要控制在两秒以内有一定的难度，尚不能完全满足运营商的高标准要求，重路由算法有进一步优化的空间。

3.运营商的资源管理手段需要完善

在ASON网络中，SRLG（共享风险链路组）是一个非常重要的参数，需要运营商在网络建设中配置，SRLG参数中包括共享的物理节点、端口、光缆路由等信息，它是影响ASON网络的保护和恢复算法的最重要的依据。但鉴于我们的资源管理系统还不够完备，未来ASON网络优化的空间还很大。

ASON控制平面技术并不仅仅应用在SDH网络中，它还可以应用在今后的OTN、PTN网络中。当前中国电信提出了智能管道主导者的建设目标，因而ASON技术的发展前景将非常美好。让我们携起手来，共同推动ASON技术的进一步成熟和发展，争取早日真正实现传输网络的智能化。

作者简介：

张军，男，1966年4月出生，现任中国电信上海公司副总工程师。高级工程师，分管上海电信的传输、线路、PON接入（城市光网）等光通信专业技术方面的管理工作。

1988年毕业于南京邮电学院通信工程系，曾先后工作于邮电部上海东方设计所、上海邮电设计院。历任上海邮电设计院有线勘察设计室副主任、主任。2001年年底调入中国电信上海公司任总工程师助理，2008年1月起任上海公司副总工程师。三年多来，荣获过中国通信学会科技进步二等奖、上海市科技进步三等奖、中国电信集团公司科技进步一等奖等。

作者：张军   来源：中国信息产业网-人民邮电报