浅析光网络由传统向智能的演进

闫晓辉

随着人们通信需求的增长、光通信建设规模的扩大以及以IP为代表的数据业务的快速增长，提高光网络的可靠性和灵活性、带宽供给的实时性等要求逐渐提上日程。于是，人们把目光投向了光网络的智能性，试图把光层组网技术和以IP为基础的网络智能化技术发展并结合起来，形成具有智能性的光网络。其中的主流方向就是自动交换光网络(ASON)。

智能光网络的概念

利用波分复用(WDM )技术，目前单根光纤传输速度可达10Tbps。很明显数据传输流量限制不是由于传输线路造成的，而是由于数据在网络节点交换时进行光-电-光转换过程中的“电子瓶颈”造成的。与此同时，光网络的成本结构也在不断的发生变化。在过去，WDM 技术出现之前，光网络的成本主要集中在光纤、放大器和信号再生器上，而节点上电子交换设备的成本相比之下非常小。但现在，巨大的传输带宽使传输成本大大降低，相比之下节点上电子交换设备的成本显得十分突出。同时随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越大，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。传统的主要靠人工配置网络连接的原始方法耗时费力易出错，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—自动交换光网络（ITU-T SG15命名为ASON）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，简称智能光网络(ASON)。

传统光网络的缺点

在过去，网络的光层仅仅被看作是一个简单的传输工具。它的主要功能就是为各个电层设备提供静态高容量的连接，这种光传输网络被用于提供带宽服务。在传统光网络中，“智能”完全体现在电层，而光层仅仅为数据传输提供通道。总而言之，传统光网络的控制平面是通过网络管理实现的，这种结构必然会带来下述一些局限：互联互通困难，联调和测试耗时。

传统光网络实行的是集中式网管，由中心网管来统一管理网络的所有资源。当网络的规模扩大时，中心网管的负担会越来越重，难以对网络状态变化做出快速、准确的反应。此外采用集中式网管的系统生存性也有问题，一旦中心网管出故障或者遭到恶意的攻击，可能会造成全网瘫痪。同时网络的故障恢复时间非常长且故障恢复需要人工干预。

传统光网络中光通道的配置需要网络管理员人工干预，而网络中的业务需求则是不断变化的，这样就不能实时的、动态的改变光网络的逻辑拓扑结构以适应不断变化的业务需求。

传统光网络中网络设备的互操作性差，不同网络运营商设备的互联互通困难，往往需要花费大量时间进行联调和测试。

传统光网络限制了网络的可扩展性，同时它使信息服务种类的增加变得非常困难。

智能光网络(ASON)的特点

智能光网络吸取了IP网的智能化特点，在现有的光传送网上增加了一层控制平面，这层控制平面不仅用来为用户建立连接、提供服务和对底层网络进行控制，而且具有高可靠性、可扩展性和高有效性等突出特点，并支持不同的技术方案和不同的业务需求。在技术方面智能光网络具有以下特点。

1．智能光网络的基石是智能光交换。智能光交换使光网络的核心开始从以环为基础的结构向以网状网为基础的智能结构发展。网状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。网状网的保护是多样的，除了线性保护外，环交换和保护主要采用虚拟交换环。

2．智能光网络中采用的先进的基于IP的光路由和控制算法使得光路的自动配置、选路和快速恢复成为可能。同时，具有智能决策和动态调节能力的智能光交换设备可以使传统上复杂而耗时的操作自动化，并且还能为构建一种具有高度弹性和伸缩性的网络基础设施打下基础。这样，一个光交换设备能够完成几个设备所具有的功能，组网简单，维护方便。

3．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。

4．智能光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议，以替代传统的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．虚拟容量使光网络服务应用脱离物理平台的变化和特征的限制，扩展了虚拟内存概念到光网络中，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。

传统光传输网向智能光网络演进的方式

一种是在原有SDH环网基础上叠加智能光网络设备组建网状网。这种方式的前期投入比较大，而且在目前智能光网络的相关标准化工作还没有完全完成的情况下，其网络建设的投资风险也比较大。毕竟智能光网络的出现还仅仅是近几年的事情，其大规模应用的网络性能尚待进一步验证，因此，不建议运营商采用此种方式直接组建智能光网络。

另一种方式是引入智能节点设备。首先在核心层中引入智能光网络设备，在核心层光网络节点之间组建网状网络，在这些节点之间实现智能光网络的功能，进行网络的优化配置，便于适应今后网络扩容发展的需要。将原有通过核心节点的网络业务转移到智能光网络设备，原有网络设备可以作为边缘接入设备继续使用。对现有网络管理系统进行升级，使它成为具有智能的集中控制平面，原来的传送网络就成为ASON网络中的一个集中控制域。现有传送网设备通过UNI代理与ASON互通，UNI代理分别与传统光网络的网管系统和ASON相连，从而实现跨越传统光网络和ASON的链路自动建立。管理系统利用集中控制方式，实现控制域内连接的自动建立，在该控制域内部使用专利控制协议，对外通过在管理系统中增加标准的信令接口（UNI和E-NNI），实现与其他控制域的配合，从而最终达到全网内的自动交换。

待智能光网络技术，特别是NNI信令协议最终实现标准化，在原有的传送网设备上增加ASON的控制平面的功能，将原有传送网设备纳入智能光网络体系中。随着智能光网络技术的发展成熟，一般环间节点逐渐加入独立的智能光网络控制平面，从而实现从传统的SDH网络向智能化的光网络的平滑演进。最终全网实现了智能光网络后，原有网管系统将演变成网络资源的管理监控系统和业务的策略服务器，提供诸如网络性能，故障处理和资源监控等功能，继续在未来智能光网络中发挥重要作用。采用管理系统升级为集中控制的方式，兼顾了智能网络建设的迫切需求与传统网络技术的现状，可以实现旧的传送网络与ASON网络的兼容和平滑演进。

智能光网络的发展趋势

光通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一。下一代网络中将包括三个世界：即服务层面上，将是IP世界；传送层面上，将是光的世界；接入层面上，将是无线的世界。21世纪高速传输技术仍将以光纤通信为主，并向更高的速率、更灵活的组网方向发展，智能光网络代表了光通信的未来发展方向。

在光层上直接提供服务的智能光网络，可以将几乎无限的原始传输容量直接变成可增收的带宽，它拥有的不再仅仅是一个一般的光网络，而是一个极具竞争潜力的业务提供平台。有了智能光网络，网络业务的调配变得更加灵活，网络运营商可以提供更多类型的网络业务。

结束语

随着新一代光网络技术的日趋成熟，光网络正在从静态的、非智能的、需要外控的传输层面向动态的、智能的、自控的传输层面转变。自动交换光网络将IP 传输网的智能性和WDM 光网络的宽带宽有机的结合在了一起。有了WDM 宽带宽，自动交换光网络可以提供巨大的传输容量，同时单位比特信息的传输成本大大降低。有了IP 传输网的智能性，自动交换光网络可以很好的和目前的电层面设备无接缝连接。因此可以毫不夸张的说，自动交换光网络是一个成功的结合。

编辑/京生 chengjingsheng@txbl.net