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智能光网络技术方案的研究

论文作者:临床医学论文
发表时间:2017-2-18

【摘要】近年来,智能光网络技术(ASON)在体系结构、相关协议和标准上都取得了较大的进步,使其被业界广泛接受的同时奠定了成为传送网主流发展趋势的地位。本课题详细的研究了DWDM和OTN技术的特点和应用,总结出两种技术在光传送方面的优势,从而把如何将其优势在光传送网向ASON演进的过程中得到保持和发扬,作为技术方案研究的一个重点;通过对ASON的技术特点、体系架构和关键技术的研究,进一步确定了智能光网络技术与今后的多业务承载、网络安全、QoS等指标相适应。
  【关键词】密集型光波复用;光传送网;智能光网络;演进方案
  1.引言
  随着Internet的迅速崛起,城域网中IP数据业务量日益增多,宽带城域网必须满足对各种不同类型的IP业务的承载,这使得以满足语音业务而设计的传统光传送网显得力不从心。DWDM的出现使光网络发展有了质的飞跃,DWDM利用现有的光缆资源,提高了通信的容量,使光传送网具有极强的可扩容性,可以直接承载大颗粒业务,从而简化了网络结构,但受技术本身的限制,IP over DWDM只是光网络发展的一个过渡形式。OTN技术又一次为传输网的发展带来了新的机遇,OTN的组网能力较强,不仅可提供与DWDM同样的大容量带宽,还可以为光网络提供灵活的管理维护功能,但是OTN也有自身的缺陷,主要有因手动配置业务而导致出错率较高,资源利用率较低和网管系统复杂等问题。在这种情况下,智能光网络技术(ASON)的概念被提出并被广泛关注。
  2.光纤通信的发展
  自从20世纪70年代光纤通信系统在美国实验室不断实验到最后现场实验成功以来,光纤通信显示出了其功能的优越性和强大的竞争力,而且光纤取代了电缆,光纤作为一种优质的传输介质,它具有高带宽、低损耗的特点,这种优势使得光纤在网络中物理传输层的作用不可小觑[4]。
  通信技术的飞速发展对光纤通信系统的利用更是起了推动作用,由于光纤通信具有的一系列特点,使得光网络被全世界各家运营商广泛应用。光纤通信已经经历了多次的更新换代,从准同步数字体系PDH发展到同步数字体系SDH,又从SDH发展到密集型波分复用DWDM,由点对点的DWDM发展成光传送网OTN,现在又向新一代的智能光网络构建。这样,提高网络资源利用率、提高网络可靠性、提高网络升级扩容能力、降低建设和维护成本、提供了多厂商环境下端到端电路配置。
  3.DWDM与的OTN技术的应用探讨
  对于业务IP化和大颗粒化,SDH的地位在传送网中的地位逐渐下降。采用DWDM对业务直接承载,可达到简化网络结构,增大传输容量,降低建设成本,可达到简化网络结构,但受技术本身限制,DWDM目前主要提供点对点的大容量带宽,组网能力较弱。光传送网OTN的提出,最初的设想是,它需要满足超大容量传输的需求,经营性和可管理性较好,具有路由选择功能和信令传送功能,这就要求OTN能够兼顾SDH和DWDM的优点。也正因为这样,OTN会替代DWDM技术,成为骨干层的核心组网技术。
  3.1 DWDM技术应用的意义
  近几年Internet发展迅速,IP数据业务在宽带城域网中占据的比重越来越多,这就要求高效率地传送IP数据,简化网络层次,这样才能满足宽带城域网对多种不同的IP数据业务的承载和优化。DWDM技术在最底层的综合传送平台中显得至关重要,因为无论上层技术如果升级演变,都需要将网络机制和控制管理功能转移至一个独立的光网络层。这就是DWDM技术存在的意义。
  密集波分DWDM是简单成熟、全面灵活,高性价比地获得了超大容量传输的技术,能够节省光纤资源及建网投资,与掺饵光纤放大器EDFA联合组网可满足超长距离传输,在现有的光纤资源的基础上,建立容量充足、速率快、质量好、效率高的传送平台有着重要的应用意义。
  3.2 OTN技术应用的特点
  大颗粒宽带业务的快速发展,OTN则成为了满足大颗粒业务承载需求的光传送网,现阶段,重点在城域传输网中骨干层节点间的GE、10GE、2.5G、10GPOS等大颗粒业务传递中布置相应的OTN设备。当城域网不同区域之间或接入长途网络的的大颗粒业务达到一定数量个规模时,而且具有保护恢复、汇聚等功能需求时,可在城域网核心层或者是汇聚层设置OTN网络,OTN网络可以作为IP、SDH等上层网络的承载网络,当网络中存在大颗粒业务的子波长中继电路需求时,可以运用OTN网络对其进行调度和保护。
  现阶段,各运行商多将PTN设备投入在3G通信业务,而数据业务逐年增多,每个基站的电路需求从之前的几兆达到近40M,在通信行业后续的发展和网络演进中,每个基站的电路需求预期会达到甚至超过100M才能满足LTE的部署。可见,大颗粒级别的带宽要求是今后网络需求的趋势,而汇聚层采用OTN设备、接入层采用PTN设备的组网模式,可以满足带宽需求的同时,还因OTN设备与PTN环路的GE接口直连使组网变得更加灵活,节省了光线资源,提高了资源的利用率。
  4.智能光网络技术的演进及应用
  4.1 智能光网络技术产生的背景
  数据业务的传送方式是以分组域交换技术为基础的,它的最大特点是突发性与不可预见性,其传送方式要求根据业务类型,弹性地调配、调度资源,越来越重视快速实现节点到节点的链接。因此,现今IP业务井喷式的发展使传输承载网面临了许多新的问题,其中最主要的问题在于,传统的传输承载网很难实现,自动地根据用户发出的请求为其调配资源并迅速实现节点对节点的连接,从而满足弹性的资源调配与管理。为了解决这一问题,结合了光传送网技术和分组交换技术的新一代光网络即智能光网络ASON耀世而出了。
  4.2 智能光网络技术的体系结构
  ASON主要由控制平面、传送平面、管理平面与数据通信网组成,与一般传送网相比的最重要的区别是,ASON系统中增加了一个专门的控制平面CP,控制平面负责控制,与传送平面TP完成信息的传送,管理平面MP负责管理,数据通信网DCN为上述三个平面的内部以及它们之间的控制信息、管理信息提供通信通路。   4.3 智能光网络的关键技术
  4.3.1 控制平面技术
  与传统的光传送网相比,控制平面主要是使用了路由、信令与链路管理技术。路由技术的主要作用是在全网范围内为端到端连接计算、选择合适的路径;信令技术是控制平面对自动呼叫与连接采用分布式的控制与管理方式DCM,即对跨域的呼叫与连接分别由各控制域与相关区域负责对本域的呼叫与连接进行控制与管理;链路管理技术的主要作用是管理网络的拓扑与链路资源,包括子网点组SNPP链路连接的分配与去分配,提供网络拓扑信息与链路状态信息等。
  4.3.2 传送平面技术
  传送平面由作为交换实体的传送网网元(NE)组成,主要完成连接建立/删除、交换(选路)和传送等功能,为用户提供从一个端点到另一端点的双向或单向信息传送,同时,还要传送一些控制和网络管理信息。
  4.3.3 管理平面技术
  管理平面对控制平面和传送平面进行管理,在提供对光传送网及网元设备的管理的同时,实现网络操作系统与网元之间更加高效的通信功能。
  4.4 智能光网络的建设思路
  4.4.1 加大光缆建设力度,提高光缆纤芯的利用率,增加各节点的连接方向;ASON要充分发挥其的优势,就要贯彻采网状网的建设思路,就一定要在业务流向集中的节点(核心、汇聚节点)之间铺设物理层面的直达光缆,为构建网状网系统奠定物理基础。
  4.4.2 充分考虑智能光网络的引进对设备的要求,在传统的光传送网上,原有的设备替换新的ASON网络的设备,要保证原有的业务能够正常运行。且新的设备符合主流的信令和和协议标准,要求各厂商对UNI、E-NNI、I-NNI标准的支持。
  4.4.3 ASON网络的建设一段时期内,原有的光传送网还在运行中,两个网络同时对业务进行承载,考虑到ASON的建设初期,运营经验不足,对该技术有一个了解适应的过程,建网需要对该网的功能进行测试和分析。
  4.5 智能光网络的演进策略
  4.5.1 向网状网演进
  环网的拓扑结构比较简单,需要的链路数较少,而且设备比较简单,不同环上节点之间的业务调度和保护比较难以实现,只能做到单点保护倒换。网状网中,多个节点之间互相连接,避免了节点瓶颈和节点失效的影响,节点之间路由的选择有多条,及时多个节点出现故障也不至于保护失效,降低了端对端的电路调度的操作难度,适用于业务种类多且业务量大的地区。网状网中,其功能实现了恢复机重路由机制,只要有资源就不会中断业务。所以,光传送网向ASON演进,首先加大光缆建设,将环状网组成网状网。
  4.5.2 ASON引入对设备改造要求
  对于传送平面的ASON的网元应是具有多种交换功能的设备,可以在不同层面上支持不同类型的交换,它是组成ASON网络中传送平面的光节点的设备,构成核心交叉矩阵,主要实现光电光方式,使得光交叉能力和电交叉能力进行组合。
  对于控制平面来说,控制平面是ASON的核心,它利用路由技术、信令技术与链路管理技术来控制,其控制功能通过软件协议实施,在控制层面的接口方面,UNI接口功能支持程度较好,但其市场应用模式还不明朗,缺乏实际应用需求。系统对E-NNI接口已经开始支持,国内外都进行过互通测试,可以实现跨域连接操作,但是域间路由、保护恢复等方面还有待进一步标准化。
  对于管理平面,其设备要求就是实现通过NMI接口进行信息交互。
  5.结束语
  智能光网络是由传统的OTN演进而来,其设备可以很好的融入到现有的传输网络中,并逐步向智能全光网络发展[48]。智能光网络不仅能为运营商提供了端到端的自动配置功能,还使得网络资源得到了优化的配置,从而使光网络的结构与管理变得更加简单,减少了操作的复杂性,缩短了业务层的扩容时间,智能光网络是一种先进的传输网技术,是未来光传送网的发展方向。虽然ASON网络是新一代光传送网,具有强大的生命力,但是它也有急需关注的问题,其一:相关标准还不完善;其二:E-NNI、UNI接口不稳定,使它与SDH系统、PTN系统和PON网络的互通仍有问题;其三:保护倒换的时间不适合对恢复时间要求很高的业务。可以设想,随着上述问题的解决,在TD-LTE全面商用的明天,ASON也将迎来发展的高峰期。
  参考文献
  [1]张燕宁.智能自动交换光网络的演进[J].世界电信, 2001,5.
  [2]王建明.智能光网络及其应用研究[J].技术应用, 2010,9.
  [3]刘康健.ASON的引入策略和演进方案[J].电信快报,2006,6.
  作者简介:
  刘明,男,新疆伊宁人,现供职于长春电信工程设计院有限公司,研究方向:传输与接入,全业务接入。
  张馨丹,女,吉林长春人,现供职于长春电信工程设计院有限公司,研究方向:输与接入,全业务接入。
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