智能光网络

智能光网络(Automatic switched optical network,ASON)

　　智能光网络是自动交换传送网，由用户端或网管动态发起业务请求，自动选择路由，通过信令控制实现业务连接建立、修改、拆除、自动保护和恢复功能，是传送和交换为一体的网络系统。ASON第一次将信令和选路引入传送网，通过智能的控制层面建立呼叫和连接，使交换、传输和数据三个领域又增加了一个新的交集。相比传统的传输网络，ASON新增了控制平面，这使ASON从技术上实现了对传输层面链路资源更加丰富的调配方式，并能够以更加实时的方式按需向传送层面申请资源、建立连接。整个系统由管理平面、控制平面和传送平面构成。

　　智能光网络作为未来传输网发展的方向已经被业界所公认。它在技术方面具有以下特点。

　　1．基于光交换机的光网络

　　智能光网络由DWDM加光交换机组成，它的核心层设备是光交换机。基于光交换机的光网络的突出优点是，一个设备能够完成几个设备所具有的功能，组网简单，维护方便。

　　2．动态带宽分配和大容量光交换

　　智能光网络交换粒度小，并具有疏导功能，这两个特点为智能光网络实现任意级联、虚拟容量、虚环保护和网状恢复等提供了基础。光交换机的大容量表现在交换矩阵达到几百兆，10Gbit／s接口达到几十个，而且还可以扩展到更大。

　　3．组网方式灵活

　　网状(Mesh)组网和虚拟交换环网状组网是智能光网络的主要组网方式，具有灵活、易扩展的特性，和数据网络的组网特点接近。网状网的保护是多种多样的，除了线性保护以外，环交换和保护主要采用虚拟交换环。

　　4．信令和路由协议

　　智能光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议，以替代传统采用集中网络管理实现的智能，分布式智能达到的网络拓扑发现、电路自动配置等是分布式智能的主要体现。光路由起到电路的配置作用，当电路形成以后，只是路径的管理和控制。

　　5．虚拟容量

　　虚拟容量使光网络服务应用脱离物理平台的变化和特征的限制，将虚拟内存概念扩展到了光网络中，允许光网络服务在任何跨度下，利用全部可获得的容量，而不管实际传输的容量。带宽是一个共享池，可优化分配到光服务中，在智能光网络中主要采用疏导等技术实现。

　　1、路由选择和波长分配技术。智能网络和传统网络有着多方面的区别，其中智能光网络的突出特点表现在路由和波长的分配方法上。智能光网络的路由功能采用基于IP的技术方法，使其实现光路的自动化选择、配置，并能实现断网的快速修复。以自动交换光网络为代表，智能光网络中的软件模块能够实现路由和波长分配功能，其模块主要包括路由模式选择、波长分配算法、路由分配算法、信令路由协议等，对实现智能光网络的业务功能起到极其重要的作用。新阶段智能光网络核心设备一般采用的是OXC交换机，对全网进行整体规划和系统管理，OXC交换机将光波长信道视为基本操作单位，在波长级别上提供端到端的服务支撑，以满足用户对现代高效业务开展的需求。智能光网络在设计方面的核心问题即是光通道的优化和波长的分配方式，通过最优化光路的选择来科学、合理的分配波长，其中在波长和路由的分配过程中，有充分的对资源进行整合利用，并有效的提高通信信息量。

　　2、传送技术。随着智能光网络相关技术的不断发展，GMPLS／ASON等传送技术逐渐应用于智能光网络传送技术之中，GMPLS等相关传送技术能有效实现对多传送层的有效控制。其中控制平面从SDH拓展延伸到WDM以及CE，这也是现代光网络传送技术的发展趋势。智能光网络的控制面板，能够有效拓展带宽服务范围并提高其服务的可靠性。同时，智能光网络虚拟专网技术、带宽点播等技术的引入，降低了网络传送技术的研发和应用成本，提升了网络运行的经济效益。就目前我国的智能光网络控制面板技术而言，其各方面的支撑技术还在发展之中，服务支持方面的软件和硬件技术尚未成熟，控制平面技术成为智能光网络传送技术的发展的重点和难点问题之一。

　　3、控制平面技术。控制平面技术的主要功能包括路由功能、自动发现、连接控制等方面。其中，网络拓扑和自动资源的搜寻为智能光网络的维护和日常管理提供了便利性，更加有利于软、硬件上的扩展与升级；此外，每个传输节点都配置控制平面，其所具有的自动化连接和路由控制功能，能够有效的实现业务的自动连接和删除功能，控制平面能够重启路由，当网络出现故障时，可以有目的的避开故障点而寻找连接的重新连接，这就使得网络不必预留专用的保护性带宽，即降低了网络建设成本，又改善了网络运行环境。

　　智能光网络的体系结构包括三个平面：即传送平面、控制平面和管理平面，这个三个平面在逻辑上相对独立，自成体系，又相互配合互相制约，三个平面并行运行，因此任意一个平面出现问题均不会对另外两个平面的正常运转造成影响。那么三个平面又是如何实现网络的智能性的呢?带着这个问题，我们来具体分析下三个平面的实现原理与具体功能。

　　传送平面主要提供点到点的双工或单工的用户信息传送，包括数据传送、路由交换等功能，同进也可以提供控制信号和网络管理信息的传送服务。传送平面由一系列的信息传递的硬件和组成逻辑构成现今使用的传统网络的传输层一般只能传送用户的信息，而管理信息只能是被动的通过人工来完成，而智能光网络(ASON)的传送平面不仅可以传输点到点的用户信息，还可以实现控制信号与网络管理信息的传送，为智能网络的构建提供了基本保证。

　　控制平面可以实现网络路由信息、拓扑信息以及其他的网络控制与调换指令的动态交换，控制平面可以实现网络资源的调配，同时它还能动态的实现网络连接的建立及网络资源的释放。因此控制平面成为智能光网络三层结构中最重要、最核心的一层，从物理上讲，控制平面由通信网络的基础实体、光连接控制器(主要用来控制连接的建立与维护)和相应的接口组成。控制平面拥有大量的接口电路，这些接口可以有效的完成控制平面的其它两个平面及上层用户之间的连接，从而很便捷的将控制指令发送到整个系统的各个功能区域，以实现各平台之间的相互配合与智能管理。

　　管理平面主要是面对网络管理人员的网络管理平台，管理人员可能通过管理平面来管理控制平面和传送平面。由于路由分配、拓扑信息等控制信息由控制平面智能的完成，因此ASON的管理平面较传统网络的管理平台要简单的多，很多繁琐枯燥的手工操作被控制平面自动完成，而网络管理人员只需适时检查控制平台完成的结果，并对结果进行管理和监督即可，从而大大节约了人工成本。

　　在智能光网络的运行过程中，完成各种功能请求与网络连接主要有三种方式：

　　(1)直接指令配置方式：直接指令配置方式是一种静态的建立连接的方式，在这种方式中，网管系统响应由终端的网络使用者直接向管理平面提出的连接请求，并通过人工设置的方式对点到点网络通道上的每个基本通信元进行配置。这种方式智能性相对较低，整个连接的过程并不通过控制平面，而是由管理平面自动找出最合适的路，之后向传送平面发送连接请求，从而建立用户需求的网络连接。直接指令配置方式其实只是对老的光纤系统的一种简单的升级，应该算是一种过度的方式吧。

　　(2)控制连接方式：控制连接方式是智能光网络得以真正实现的重要手段。在这种方式中控制平面发挥了自己的核心作用。在连接过程中，首先由通信终端向控制平面发起通信连接请求，控制平面根据自己的资源情况，动态的选择合适的路由，并通过通信协议来控制传送平面为请求方建立点到点的连接。

　　(3)混合方式：混合连接是对上面两种连接方式的融合，通过这种方式可以智能的建立永久性连接，这种方式由客户终端提出连接需求，管理平面对需求进行响应，并将处理意见反馈给控制平面，再由控制平面自动选出相应的连接路由，将路由信息发送给传送平面，最后由传送平面建立网络连接，这种连接方式看似复杂，但整个过程基本都是由系统自动完成的，并不需要人工人参与，同时还能有效的防止网络链路的拥堵，使建立的连接更加的稳定。

　　ASON通过三个平面可以为用户提供个性化的、灵活多变的光网络服务，同时也可以提供虚拟的光VPN服务，通过组建光网络可以有效减少光网络的整体费用，服务供应商们通过搭建智能光网络可以低成本的在先进的光网络中提供个性化光通信服务。同时ASON通过控制平面，可以动态的分配点对点的配置，可以根据用户的需求和网络的使用情况动太的分配网络的带宽与资源。通过光VPN，可以让末端用户获得运营商们的网络物理资源，从而可以对网络资源进行配置和管理，就像配置自己的网络一样，同时还能为用户提供多种保护和恢复机制，让用户的管理更方便更安全。根据ASON的这些优点，我们可以利用智能光网络进行长途的传输及搭建城域传输网络。

　　1.智能光网络在长途传输中的应用

　　随着世界网络的高速发展和社会需求不断增加，长距离传输数据的任务量在逐年的上升，在长距离的传输过程中，不仅需要高速传输大家的数据，还必须保证信息的高安全性，和通信链路的高稳定性。这种需要提供最为完备的通信管理平台来完成这件事情。利用高密度分波多工系统的大容量和长途传输能力以及ASON超智能的路由调度及带宽动态调整能力，可以很轻松的搭建出容量超大、调度灵活、智能动态的长距离传输网络。在这样的网络中，ASON系统的灵活多变的高度能力成为了整个系统的核心，它除了可以轻松的完成传统网络设备所能完成的所有功能外，还提供了更多的管理服务、更智能的调度能力、更安全的传输通道、和更大的节点宽带容量，而且还能大大降低网络的建设和运营成本，真可谓是一举多得呀!在长距离传输网中部署ASON系统主要具有以下优点：

　　(1)ASON系统可以为长距离传输系统提供有效网络线路保护。这种保护主要来源于网络层。由于长距离传输过程中，干线光缆中断的概率要远无高于城域网中干线光缆的中断概率，这些网络故障首先会反应在系统物理层上，在原有系统中遇到这种故障，系统一般很难重新选择新的线路进行临时传送数据，而出现数据的中断现象。而ASON系统则会使用大量非常成熟的协议，实时对干路进行监控，发现干路出现问题则会第一时间作出及时的响应，以确保数据能够顺利的被发出。同时ASON设备还为我们提供了各种断纤的保护功能。

　　(2)ASON系统可以有效的降低IP业务的延时，我们都知道，原始的网络引人了3层路由交换多跳技术，这种技术通过路由器的存储转发机制来完成，这样做就会产生大量的传输延时。这种延时对实时通话业务(如通信公司的语音业务)的影响是具大的。而搭建ASON网络就可以有效的避免延时的发生，因为ASON网络在中间节点采用l层(而不是3层)处理，这样会使数据的传输更加的高效，从而避免了延时的发生。

　　2.智能光网络在城域网中的应用

　　近些年来城域网的发展越来越迅速，规模也越来越大，用户数量众多，网络结构极其复杂，管理和传输压力都特别的大，用户数量的剧增为网络的稳定高效运行提出了艰巨的挑战。在传统的网络中，运营商们不得不招聘大量的维护人员来维护网络的正常运行，使运行的成本大大提高。如果从城域网的核心层开始构建ASON网络，便可以轻松的解决核心层网络的带宽利用率与网络的生存期问题。同时利用ASON网络智能高效的交叉调度能力，可以大量减少人工参与的调试任务。

　　智能光网络虽然像是一颗耀眼的明珠，但新技术革新与全面投入使用不可能一步到位、顺理成章，虽然业界对智能光网络有着极高的期待，但很多未知的不确定因素我们还都尚未知晓。在很一段时间内，智能交换光嘲络将与现有刚络相辅相成，互相约束，互为补充。在整个技术的推广过程中，还必须要考虑运营商们对于这种技术的认识，智能光网络搭建过程中的高额费用能否为他们带来更高的叫报，将成为智能光网络能否被快速推广的关键。当然其它各大主要运营商们早已在实验室中开始实验这种新的技术了，只要时机成熟便会被广泛推广。对于这场技术演进，我们要把握冈地制宜、合理规划、适时推进的原则进行，小断发挥ASON的技术优，最终推动网络技术向新的时代迈进。

　　1、智能光网络传送技术的发展。随着现代网络业务种类日渐丰富，其网络传送技术也在不断发展。现代业务颗粒的逐渐加大，分组业务对带宽的需求越来越高。Car—rierEthernet和波长分配已然成为现代智能光网络的发展趋势，数据业务将扮演越来越重要的地位，话语业务的适应范围将逐步减弱，SDH／SONNET设备将逐步的被新型网络服务模式所取代。因此，传统的ASON系统已经不能适应现阶段智能光网络的发展需求。ITU—T定义的ASON标准能够普遍适用于SDH体系和OTN，然而现代智能光网络所支持的GMPLS／ASON控制面板不仅仅依托于传统的ASON系统。另一方面，大颗粒业务的传送技术对WDM的节点输送能力也提出了更高标准的要求。路由和波长分配功能所实现的自动连接和控制功能所实现的传送技术同样适用于CarrierEthernet设备。近年来，WSS等基于MEMS的技术解决了光波长的可重配问题，ROADM(Re—configurableOpticalAdd—DropMultiplexer)技术已经实现了质的突破，因而，智能光网络传送技术将进一步发展。

　　2、智能光网络控制平面技术的发展。智能光网络所具有的控制平面功能，不仅拓展的网络业务范围，也为网络运行提供了更高的可靠性，同时智能光网络所具备的带宽点播功能，可以降级运营成本，从而提高了经济效益。但是，现阶段的配套设置仍难以支持智能光网络平面技术的全面普及，其原因在于：智能光网络的设计理念仍需完善，网络运营内部业务处理流程制约了新型服务业务的开展，标准化的进程也限制了GMPLS／ASON控制平面的发展，厂家并不具备强大的OSS和其他网络／业务运营支撑系统，使得运营商难以全面的实施智能光网络服务系统。此外，在网络工程铺设和整体规划上仍需要结构上的转变，多层LSP嵌套、标准化、大规模多厂家多域组网等技术难关仍是未来智能光网络发展所需解决的关键技术难题。

　　3、智能光网络在美、日等国家的发展。与美、日等发达国家智能光网络整体发展进度来分析，我国仍存在着较大的差距。其中美、日两国在智能光网络的结构设计上亦存在着较大的区别，目前美国也在进行智能光网络的建设，对波长调正基本上都是靠O—UNI和GMPLS协议的相互配合，通过网络经路由器自动实现对波长的调正。美国智能光网络波长调正运算工作量大，时效快，但设备问靠网络控制服务器通过设定话务量进行，配合工作量小，波长调整网络颗粒比较大，侧重于骨干网上的应用。而日本则是通过处理边缘路由器的用户呼叫请求完成，靠客户端服务器与网络控制服务器协同，但网络环节比较多，波长调整网络颗粒比较小。从目前日美两国的光控制技术发展来看，已经和我国不断拉开了差距，值得我国运营商和厂商关注。可以肯定，随着光网络的规模越来越大，我国的光控制技术将会更加成熟。