智能光网络

第一课、浅谈智能光网络

近几年，随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越高，而且由于IP业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。传统的方法主要靠人工配置网络连接，耗时费力易出错，不仅难以适应现代网络和新业务提供拓展的需要，也难以适应市场竞争的需要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念——自动交换传送网（ITU－TSG13命名为ASTN，主要从高层描述）或自动交换光网络（ITU－TSG15命名为ASON，主要从相对细节的结构描述）应运而生。这是一种利用独立的ASTN/ASON控制面，通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网。

在网络中，引入ASTN/ASON的好处主要有：允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加了业务层节点的业务量负荷；具有可扩展的信令能力集；快速的业务提供和拓展；降低了维护管理运营费用；快速的光层业务恢复能力；降低了对用于新技术配置管理的运行支持系统软件的要求，只须维护一个动态数据库，减少了人工出错机会；还可以引入新的业务类型，如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网（VPN）等，使传统的传送网向业务网方向演进。

作为网络敷设实例，美国AT＆T公司已经率先在全国范围内敷设了连接约100个城市的智能光网络，由约100台智能光交换机和800多台SONET多业务平台构成。前者主要完成以45Mbit/s为基础带宽颗粒的实时交换和动态指配，后者主要在网络边缘汇聚低速业务至2.5Gbit/s或10Gbit/s速率，再经光交换选路通过网络，基于实时的信令和选路算法。新网络不仅降低了成本减少了指配出错机会，使运作流畅、容量增加，也简化了网络结构层次，极大地缩短了企事业用户的高速电路指配时间，能有效对付网络大故障，快速恢复业务。恢复时间仅为数百毫秒。

按照Frost＆Sullivan公司最近的预测，尽管全球电信设备市场总体呈低迷

状态，但为了降低成本、增加收入，全球光交换的市场将仍然从2001年的3.36亿美元增加到2006年的60亿美元，智能光网络将成为未来几年传送网发展的重要方向和市场机遇。

自动交换光网络（ＡＳＯＮ）是智能光网络的主要模式之一，一般由ＤＷＤＭ（密集波分复用）组成的光传送网组成的光传送网（ＯＴＮ）加上光交换机组成；在有ＤＷＤＭ组成的网状主要节点，设置具有数百Ｇｂｉｔ／ｓ交换能力的光交换机，组成ＡＳＯＮ的核心层。按照我国光纤通信的技术体系，光交换机最小颗粒度可以设定为１５５Ｍｂｉｔ／ｓ，网络节点接口（ＮＮＩ）可以任选ＳＴＭ－１／ＳＴＭ－４／ＳＴＭ－１６／ＳＴＭ－６４，用户网络接口（ＵＮＩ）用于连接ＳＤＨ（同步数字系列）、ＡＴＭ（异步转移模式）、以太网路由器等。

在接入业务较多的网络中，应该在核心层和接入层之间，加入汇接层。汇接层采用多业务交换平台，汇聚ＤＸＣ（数字交叉连接设备）、ＳＤＨ的ＴＭ（终端复用器）和ＡＤＭ（分插复用器）、ＡＴＭ交换、以太网交换等功能，上接核心层，下接接入层。这种三层结构的组网方式能够充分体现ＡＳＯＮ的技术和经济优势。

ＡＳＯＮ模式能够充分利用既有的网络资源，降低智能光网络的成本，为较多的电信运营商所采用。

智能光网络与目前国内电信运营商广泛运用的ＳＤＨ组网方式相比，有许多技术上和经济上的优点：

１．超大容量和丰富的接口，为电信业务发展奠定了基础

利用超大容量的ＤＷＤＭ技术，可以在一根光纤上传送９６个以上的波长，以每一个波长承载１９Ｇ信号计算，传输网的容量将达到９６０Ｇ。光分插节点采用大容量的光交换机，交换机容量可以达到６４０Ｇ以上。

智能光网络可提供各类标准接口，能完成波长的交换和波长子速率的交换，粗交叉颗粒为单个波长，细交叉颗粒为ＳＴＭ－１信道。这样的配置使网络的容

量发生几何倍数的增长，随着技术的升级，交换容量会更大，能够满足将来信息流量爆炸型增长的需求。

２．高效的网络管理和保护技术，使网络运行高效、安全、稳定

智能光网络通过多种网络保护方案，包括传统的环网和链路１：１、１：Ｎ、１＋１的线路自动倒换，在环网和链路光纤发生故障时，能提供快速的恢复。

智能光网络通过ＯＳＲＰ协方议，使网络的每一个网元都能够主动和其他网元交流链路和容量信息，掌握整个网络的拓补结构。当链路发生故障或增加新途径时，网元向网络的所有节点发出事件广播，各个网络节点收到信息后，重新计算达到各个节点发出事件广播，各个网络节点收到信息后，重新计算达到各个节点的最佳路由，进行路由表的更新，保持了信息数据库的实时动态、可扩展性和可收敛性。

智能光网络的网络管理系统能够把用户分成不同的等级，用户优先级低的可以采用保护带宽通信，优先级高的用户随时可以占用优先级低的用户的带宽。通过实现ＶＬＳＲ（虚拟线路交换环）、ＦＡＳＴＭＥＳＴ（快速格状网恢复）保护以及系统容量机制，在两点之间实现高性能的电路级保护和快速的通路恢复，大大提高了网络的生存能力。

３．降低运营成本，增加了利润增长点

硬件方面：智能光网络的单机集成了多种ＡＤＭ和ＤＣＳ设备的功能，简化了网络。光网络完成粗颗粒的整个波长交叉和细颗粒的交换，使带宽利用度达到了最大，并且拥有各种业务接口，适用于各种网络环境，能够提供用户所要求的任何服务。

智能光网络的灵活组网和扩展能力也能够为电信运营商节约网络扩展的费用。

软件方面：通过控制面功能，实现自动化的快速的点对点的配置能力，增强了运营商快速提供优质服务的能力，并且能够根据时间段和需求安排，及时高

速网络带宽的利用度，能够适应互联网业务或相类似的突发性要求，从而降低了网络的操作费用，提高了经济效益。

智能光网络能够提供波长批发，波长出租、带宽交易（包括超带宽服务和非标准带宽服务）、动态路由分配、ＯＶＰＮ（光虚拟专用网）等新的业务类型，为电信运营商提供了新的利润增长点。

第二课、智能光网络概念及体系架构与演进

一、智能光网络的标准化框架和进展

目前，涉及智能光网络标准工作的国际标准组织和准标准组织有国际电信联盟标准部（ITU－T）、光互联论坛（OIF）和互联网工程任务组（IETF），每一个组织都有自己的一套结构原理和要求，并由此开发控制面机制。

ITU－T作为唯一的全球电信标准的权威制订组织，正在全力推进这一重要领域的标准化进程。ITU－T采用的是传统的从上往下设计方法，主要负责网络体系结构、网络性能、设备功能要求以及物理层规范等，并已经完成了一系列标准。IETF则重在规范具体协议和信令，利用现有信令协议的扩展和修改来开发包括RSVP－TE和CR－LDP在内的ASON控制面。最初，IETF的信令要求主要基于对等模型，即全平面结构，无明确的UNI和NNI概念。近来，也开始覆盖客户－服务者关系，即重叠网模型，但其基本倾向仍然是对等模型。而OIF的位置处于两者之间，其规范试图结合两者，但更多地基于结构式方法，即重叠网模型。OIF从ASTN/ASON控制面的结构原理和要求开始，主要规范UNI和NNI，目前已经完成UNI1.0版本并演示了多厂家的互操作性，正在开发2.0版本，计划增强接口功能，NNI的规范工作也有进展。

从理论上说，三者的工作领域没有冲突，但实际上由于技术、文化和政治的差异，导致在一些具体问题上出现冲突，特别是ITU－T和IETF之间，还有不少冲突的地方，他们正在协调解决。

目前，ITU有关智能光传送网的建议分为5类，包括：传送面负责提供用户信息的传送手段；管理面负责监视传送面上所传业务的性能以及传送面本身功能的管