基于SDH的自动交换光网络（ASON）关键技术研究

靳小江 毛建国

摘 要：随着计算机网络技术发展的不断成熟，移动光纤网络、自动交换光网络等多种网络不断出现在人们生活当中，为人们生活生产带来了巨大的便利与改变。其中，基于SDH（同步数字体系）的自动交换光网络是未来光网络发展的一个重点方向，其将在资源动态配置、容量、网速等各方面均有一个显著的改善和提升。立足于SDH，文章对自动交换光网络和基于SDH的自动交换光网络关键技术进行详细介绍与分析。

关键词：SDH；自动交换光网络；安全保密技术；生存性技术

众所周知，伴随网络用户数量不断增加的同时，用户对网络服务水平也提出了越来越高的要求，包括网速、用户体验、信息安全等级等所有方面。面对用户要求的逐渐提高与需求的不断增大，作为众多网络中的一种，自动交换光网络需要不断提高自身技术水平，提高网络安全系数。为达到上述目标，就需要在分析自动交换光网络关键技术基础上将SDH引入到自动交换光网络当中。

1 自动交换光网络（ASON）相关概述

1.1 自动交换光网络介绍

自动交换光网络是指在传送平面内引入SDH交换技术，并将其与交叉技术相互结合所形成的一种新一代自动化、智能化光传送网络。该网络通过使用路由协议、信令协议等多种标准协议，通过引入控制平面，从而实现对路由的自动精确计算与对网络资源的实时按需分配，实现各个网络节点之间的自动连接与交换，使光传输网络具有自动发现、智能控制等多种功能[ 1 ]。现阶段，自动交换光网络（ASON）传送平面支持SDH与OTN两种技术，采用SDH技术的传送平面即为基于SDH的自动交换光网络。

1.2 自动交换光网络的体系结构

在原有传送平面与管理平面基础上增加控制平面，在传输网络中引入信令概念，将数据网与传输网优势融合起来是基于SDH的自动交换光网络所具有的几个最突出的特点。即自动交换光网络体系结构主要由传送平面、管理平面和控制平面三部分构成。传送平面负责对信息进行传输，具有故障检测、性能监控与保护等功能；管理平面负责对网络资源配置、故障、系统安全等各内容进行管理；控制平面负责对网络进行控制，包括建立连接、系统功能监视与维护等[2]。自动交换光网络支持的连接方式主要有交换连接（SC）、永久连接（PC）和软永久连接（SPC）3种，其拥有的重要特性主要包括具有丰富的自动发现机制，呼叫与连接过程分离和完善的网络生存技术。整体而言，基于SDH的ASON高效、可靠、灵活、网络资源动态配置，它是光传输网络向着智能化方向迈进一步的重要标志，它为光网络的不断发展奠定了坚实的基础。

2 基于SDH的自动交换光网络关键技术

基于SDH的自动交换光网络使用的关键技术主要有安全保密技术、生存性技术、网络规划技术、组播技术与以太网业务相关的多路径传输保护技术等。这些技术在ASON中的应用有效提升了光传输网络的自动化与智能化控制水平，提高了光网络的整体工作性能。

2.1 安全保密技术

安全保密技术是相对传送平面而言的，自动交换光网络传送平面通过采用SDH交换方式（一般为VC-4），可以实现对各种级联方式的支持。与传统光网络不同，基于SDH的ASON传送平面各网络中传输与交换是结合在一起的。这就要求在对传送平面引入安全加密技术时，必须遵照以下原则进行，即引入安全保密技术后的传送平面不会影响到网络传输与交换功能的正常使用[ 3 ]。所以为保证网络功能的正常发挥，需要以交叉顆粒为单位设置安全加密保护措施。以交叉颗粒为VC-4为例，采用安全加密保护技术可以按照如下方式进行：首先，将交叉颗粒与管理单元结合构成管理单元VC-4，并使各管理单元相对SDH是相互独立的，进而使各高阶通道之间相互独立。然后，以管理单元为单位，以独立方式将安全保密技术嵌入到各高阶通道中。由于通道开销中不包含有用户信息，所以网络可以依据实际情况有选择性的对传送平面实施加密保护。

2.2 生存性技术

2.2.1 保护机制

自动交换光网络保护机制的建立包括建立连接、故障检测、通知与定位、故障恢复几个阶段，保护机制有专用保护与共享保护2种类型。对于专用保护机制连接的建立可以采用控制平面配置、传送平面执行的方式进行：首先，将待建LSP（分层服务提供程序）保护属性作为约束条件提供给源节点，该源节点为负责选择路由的源节点，由源节点控制平面对路由选择算法进行运行，计算出LSP[4]。然后，将计算出的保护路径路由提供给信令单元，由信令单元建立保护路径，并将业务固定复制到保护路径上。最后，将LSP中的标记信息在整个网络内泛洪，即可完成专用保护机制连接的建立。

2.2.2 恢复机制

采用基于GMPLS的通用恢复机制来建立自动交换光网络的恢复机制。为简化问题描述，以单链路失效为例（其他失效恢复机制大致相同），建立故障恢复机制。通常ASON故障检测与定位主要由控制平面LMP协议与传送平面故障检测模块协同完成，具体步骤为：LMP协议与故障检测模块相互配合对失效链路进行检测，LMP协议完成对故障的定位[5]。由于GMPLS恢复机制存在冗余信息多、执行不必要故障相关性分析缺陷，相关学者对其进行了相应的改进，改进后该恢复机制故障定位效率有了一定程度提高，网络资源开销也有一定幅度减小。路径恢复机制中的故障通告可以采用基于RSVPTE协议的快速通告消息，它能够将故障快速通告给指定节点，并且能够在上游与下游两个方向发送。通用故障恢复机制对故障的恢复步骤一般包括：源节点实时计算恢复路由；源节点向恢复路由发送下一跳请求；检测各中间节点与请求信息，若有资源可用则正常发送下一跳请求信息，否则将无资源可用信息反馈给源节点；在有资源可用情况下，目标节点收到下一跳请求信息后，对是否有空闲资源进行检查，若有对传送平面资源进行交叉连接，并在连接成功后向前一节点发送返回请求；前一节点收到返回请求后，完成相应的交叉连接，并继续向前一节点发送返回请求，如此下去直至源节点资源交叉连接成功。

2.3 多徑传输以太网相关技术

虚级联在ASON中的应用是指将多个SDH虚拟容器组合成一个容量更大的容器，它既可以作为单个容器使用，也可以作为多个容器使用，主要应用于业务带宽与SDH协议标准无法有效匹配情况。基于SDH的自动交换光网络使用虚级联可以大幅提高以太网资源利用率，避免资源浪费。ASON要想实现以太网业务的多路径传输保护就必须使用虚级联技术。

链路容量调整与以太网业务多径传输保护。在基于SDH的自动交换光网络中，链路容量调整方案提供了一种虚级联适配功能，该功能能够根据实际应用带宽需求对网络中与虚级联相关的容器数目进行调整，或增加或减少，从而实现对虚级联容器容量的调整[6]。除了能够调整链路容量之外，虚级联适配功能还能够在网络发生故障时，以临时性方式适当减少故障影响的虚容器成员链路数目，从而在达到降低故障对链路影响目的的同时，实现通过负载分担保证网络服务提供的继续进行。从这一表述中可以分析出，在规划以太网业务路由时，利用链路容量调整方案提供的虚级联适配功能，对虚级联业务采用不同路径进行传输，可以实现在当前工作链路失效情况下对以太网业务的保护，即基于以太网业务的多路径传输保护技术。多路径传输保护不同于故障恢复机制与保护机制，它包含在自动交换光网络业务层，是一种全新的保护机制。

3 结语

综上，目前基于SDH的自动交换光网络已基本发展得较为成熟，并在逐步得到推广应用。该网络的产生与发展进一步提高了光传输网络的自动化与智能化水平，实现了网络资源的动态配置与实时按需分配。研究与分析基于SDH的自动交换光网络关键技术，对提高该网路的安全保密级别、传输速率、自动化与智能化控制水平，提高网络应用范围具有十分重要的作用和意义。未来该网络还需要不断地优化改进。

[参考文献]

[1]王先庆.自动交换光网络关键技术研究及管理系统仿真实现[D].北京：北京邮电大学，2010.

[2]李鹰，刘涧疆.基于SDH的自动交换光网络安全保密技术研究[J].信息安全与通信保密，2011（6）：86-88.

[3]王超.自动交换光网络中信令关键技术的研究[D].北京：清华大学，2015.

[4]陈常梅.ASON关键技术研究及其在传输网中的应用[D].济南：山东大学，2012.

[5]林栋.自动交换光网络工程设计与资源规划研究[D].上海：上海交通大学，2013.

[6]雍炜.自动交换光网络（ASON）的生存性技术研究[D].上海：上海交通大学，2009.

Research on Automatic Switched Optical Network Technology Based on SDH

Jin Xiaojiang， Mao Jianguo

（Shaanxi Radio and Television Network Media （Group） Limited by Share Ltd， Yanan Branch Yanan 716000， China）

Abstract： With the development of computer network technology continues to mature， moving the optical fiber network， automatic switched optical network and other network has appeared in peoples life， people s life and production brought great convenience and change. Among them， automatic switched optical network based on SDH （synchronous digital hierarchy） is a key direction of the future development of optical network， the in the dynamic resource allocation， capacity， speed and other aspects have a significant improve and enhance the. Based on SDH， the automatically switched optical network and based on SDH automatic exchange optical network key technologies were introduced and analyzed.

Key words： SDH； automatic switched optical network； security technology； survivability technology