ASON技術(shù)發(fā)展與ASON/IP多層網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)

摘要　本文首先介紹了光互聯(lián)論壇（0IF）組織的ASON（自動交換光網(wǎng)絡(luò)）多廠商互通測試的進(jìn)展，然后討論了ASON發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，重點(diǎn)探討了ASON與IP網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，深入分析了ASON和IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)恢復(fù)的各自優(yōu)勢，并對可能的雙層恢復(fù)進(jìn)行了探討。

1、ASON技術(shù)的發(fā)展

　　ASON（自動交換光網(wǎng)絡(luò)）從提出概念到現(xiàn)在已經(jīng)有5年了，在標(biāo)準(zhǔn)化和商用化上都取得了重大的進(jìn)展，國內(nèi)外廠商的ASON設(shè)備也已經(jīng)比較成熟。國外如AT&T、Vodafone等運(yùn)營商都有規(guī)模較大、成熟的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)有些設(shè)備制造商也聲稱支持ASON功能的MSTP節(jié)點(diǎn)已經(jīng)投入使用，但目前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒉皇呛軓?fù)雜，節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少。

　　光互聯(lián)論壇（0IF）2005互通測試由全球主要的運(yùn)營商和設(shè)備廠商共同完成，其中運(yùn)營商包括AT&T、中國電信（CT）、德國電信（DT）、法國電信（FT）、NTT、意大利電信（TI）和Verizon等，設(shè)備廠商包括Alcatel、Ciena、Sycamore和華為等。測試設(shè)備放置在各個(gè)運(yùn)營商的實(shí)驗(yàn)室，通過基于互聯(lián)網(wǎng)的IP VPN實(shí)現(xiàn)各測試設(shè)備控制平面之間的連接，并通過IP VPN連接到SuperComm會場進(jìn)行現(xiàn)場演示。2005年測試的網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1　測試網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)?BR>
　　2005年0IF測試依據(jù)的規(guī)范包括0IF UNI2.O（草案）、E-NNI1.0（信令部分）以及路由規(guī)范草案。UNI2.0主要在UNI1.0基礎(chǔ)上增加了與增值業(yè)務(wù)相關(guān)的內(nèi)容，包括了呼叫與連接控制分離、分離路由的雙歸屬、不中斷業(yè)務(wù)的帶寬調(diào)整、1:N保護(hù)、以太業(yè)務(wù)傳輸、G.709接口業(yè)務(wù)傳輸以及增強(qiáng)安全性等。此次以太網(wǎng)互通測試遵循了UNI2.O中的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸部分，所采用的E-NNI的信令協(xié)議是在E-NNI1.0基礎(chǔ)上增加了對于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理內(nèi)容，基本測試配置如圖2所示。

圖2　UNI/E-NNI互通測試配置{{分頁}}

　　OIF互通測試驗(yàn)證針對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的UNI和E-NNI信令的可行性，并且對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的信令流程和對象參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的討論和明確。測試中驗(yàn)證了以太網(wǎng)SC（交換連接）和SPC（軟永久連接）的建立和刪除。在測試中，UNI和E-NNI均采用基于RSVP-TE的信令協(xié)議，E-NNI采用基于OSPF-TE的DDRP路由協(xié)議。

2、ASON建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

　　目前ASON在許多國家已經(jīng)大規(guī)模使用，從單廠商設(shè)備來看已經(jīng)完全成熟，但由于與互連互通密切相關(guān)的E-NNI規(guī)范還沒有完成，因此還不能實(shí)現(xiàn)多廠家環(huán)境的大規(guī)模組網(wǎng)。目前ASON主要存在的是E-NNI接口問題和一些網(wǎng)絡(luò)性能問題。

　?。?）E-NNI接口完全兼容還需要時(shí)間

　　E-NNI接口互通意味著可以利用不同廠家的設(shè)備組建多域的ASON，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和設(shè)備的選擇性。雖然OIF在互聯(lián)互通方面已經(jīng)取得了比較大的進(jìn)展，但是目前還不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商用。

　　首先E-NNI路由功能還需要大規(guī)模驗(yàn)證，特別是對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)抽象鏈路的配置與管理。目前實(shí)現(xiàn)E-NNI互通的單域多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還是比較小，未來組網(wǎng)中要實(shí)現(xiàn)對幾十個(gè)甚至上百個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)鏈路的抽象。在這方面還沒有實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。

　　其次是還不能實(shí)現(xiàn)跨越不同廠商端到端通道的恢復(fù)，在鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，每一個(gè)運(yùn)營商只能實(shí)現(xiàn)本段落內(nèi)的保護(hù)恢復(fù)，并不能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)內(nèi)端到端通路的優(yōu)化恢復(fù)，跨越不同廠商E-NNI接口的電路還不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的保護(hù)恢復(fù)，因而不能最優(yōu)化地使用資源。

　　第三是對于跨域電路連接和拓?fù)淠壳耙矡o法實(shí)現(xiàn)端到端的管理。從管理平面的角度看，目前對于端到端電路是相關(guān)運(yùn)營商各管一段。必須增加電路屬性的互通信息和網(wǎng)管互通規(guī)范才能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。

　?。?）ASON大規(guī)模組網(wǎng)時(shí)恢復(fù)時(shí)間尚不能保證

　　由于ASON的規(guī)模應(yīng)用較少，因此恢復(fù)時(shí)間目前還不能得到保障。許多廠商在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)時(shí)間可以達(dá)到1s的級別，而實(shí)際需要部署的ASON節(jié)點(diǎn)可能多達(dá)數(shù)百個(gè)，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間是否還可以保證在1-2s數(shù)量級尚存在疑問。

　　理論上，基于分布式恢復(fù)的ASON可以提供更快速的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，但是從目前各廠商提供的產(chǎn)品看，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的網(wǎng)狀連接拓?fù)湎?，?dāng)業(yè)務(wù)承載量比較大，在端到端多條鏈路失效的情況下，系統(tǒng)恢復(fù)速度比較慢，有時(shí)甚至需要幾秒。由于ASON剛剛推出，還沒有在鏈路建立、指令分發(fā)上進(jìn)行優(yōu)化，其保護(hù)恢復(fù)的時(shí)效性還有提高的空間。

3、ASON保護(hù)與IP網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的比較

　　ASON是一個(gè)通用信號平臺，其面向的對象不單單是IP網(wǎng)絡(luò)，也可以為其他信號，例如TDM和ATM信號，它可以為任何信號提供承載和保護(hù)恢復(fù)。從目前傳輸網(wǎng)上的業(yè)務(wù)來看，將來有可能遷移到ASON上承載的業(yè)務(wù)有：大客戶專線網(wǎng)、傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)、高質(zhì)量需求的IP鏈路。

　　從設(shè)備研制上看，由于目前ASON交叉節(jié)點(diǎn)都是基于SDH VC技術(shù)，似乎ASON更適合于TDM VC業(yè)務(wù)的調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)。因此將一些大客戶專線網(wǎng)、傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)遷移到ASON來保護(hù)并不存在爭議。但是ASON只是面向TDM業(yè)務(wù)是沒有前途的，因?yàn)門DM業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)總量中急劇下降，目前只占到業(yè)務(wù)總量的5%左右。

　　業(yè)界有不少人認(rèn)為IP網(wǎng)絡(luò)不需要ASON來保護(hù)，其理由是IP本身的重新選路功能可以達(dá)到與ASON相同的恢復(fù)水平。ASON與IP保護(hù)屬于同質(zhì)，兩者的恢復(fù)時(shí)間目前處于同一個(gè)數(shù)量級。雙重恢復(fù)沒有必要。下面對此進(jìn)行具體分析。 {{分頁}}

　　3.1　單一IP網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)的優(yōu)勢

　　在過去幾年，IP網(wǎng)絡(luò)得到了許多的改進(jìn)和發(fā)展，正在慢慢成為語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一核心承載平臺，具有QoS保證機(jī)制。在發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)具有快速、高效的路由切換和恢復(fù)能力，能達(dá)到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要求的網(wǎng)絡(luò)可靠性，保證業(yè)務(wù)流量的QoS指標(biāo)。單一IP網(wǎng)絡(luò)保護(hù)優(yōu)于ASON保護(hù)恢復(fù)的方面有以下幾點(diǎn)。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)付鏈路和路由器失效

　　對于ASON節(jié)點(diǎn)，雖然格狀Mesh組網(wǎng)可以防止斷纖情況下的業(yè)務(wù)失效。但是對于節(jié)點(diǎn)失效的保護(hù)作用卻不大，在路由器失效時(shí)無法保護(hù)相關(guān)的業(yè)務(wù)。由于目前路由器的可用性只能達(dá)到0.999，因此必須考慮路由器失效帶來的影響。

　　目前的IP網(wǎng)絡(luò)則采用了鏈路備份、節(jié)點(diǎn)備份的策略來解決這一問題，可以解決路由器失效、突發(fā)業(yè)務(wù)、鏈路故障等多方面的問題。而ASON只能解決鏈路失效的影響，對于節(jié)點(diǎn)失效卻無能為力。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò)可以解決流量突發(fā)問題

　　目前ASON都是基于VC-4以上大顆粒的恢復(fù)，對于由于突發(fā)流量增加而導(dǎo)致的丟包問題無法解決。而采用鏈路備份、路由器備份的輕載IP網(wǎng)絡(luò)是按照統(tǒng)計(jì)復(fù)用和負(fù)載分擔(dān)的原則來設(shè)計(jì)，可以解決流量的突發(fā)問題。

　　另外路由器POS端口一般采用端到端VC-4-64C封裝，基于ASON保護(hù)恢復(fù)在鏈路出現(xiàn)故障時(shí)必須在傳輸網(wǎng)中找到一條端到端的VC-4-64C電路，一般在網(wǎng)絡(luò)中比較困難，而不像目前IP網(wǎng)絡(luò)可以采用多方向負(fù)載恢復(fù)。目前有人建議采用GE或10GE接入到ASON，其一是節(jié)省成本，其二可以使GE信號的承載以VC-4虛級聯(lián)方式進(jìn)行，而以虛級聯(lián)VC4承載的GE信號則容易在ASON中找到多方向負(fù)載分擔(dān)電路進(jìn)行恢復(fù)。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒業(yè)務(wù)類型的感知和保護(hù)

　　在故障情況下，IP網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)類型感知的保護(hù)，將有限的資源留給簽訂了SLA協(xié)議的業(yè)務(wù)，而這是ASON傳輸層保護(hù)不能實(shí)現(xiàn)的。ASON只能對某一通道所有的業(yè)務(wù)顆粒進(jìn)行同樣的保護(hù)恢復(fù)，而不能根據(jù)其業(yè)務(wù)等級進(jìn)行細(xì)致區(qū)分。連接到ASON的路由器POS端口信號的顆粒都是VC-4-16C或64C，在ASON的保護(hù)策略中該鏈路的保護(hù)等級只有一個(gè)。而不能再對VC-4-64C級聯(lián)信號中承載的不同業(yè)務(wù)顆粒進(jìn)行區(qū)別處理。

　　3.2　IP over ASON恢復(fù)保護(hù)的優(yōu)勢

　　采用單一層面的IP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥^于復(fù)雜，單一層面的保護(hù)會導(dǎo)致路由表過于龐大，大大影響路由表的更新和路由收斂的速度，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)恢復(fù)的速度。采用IP over ASON技術(shù)可以帶來如下好處：

　?。?）ASON可以提供小于50 ms的保護(hù)

　　從保護(hù)機(jī)理上講，物理層的保護(hù)要快于IP網(wǎng)絡(luò)層。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障首先反映在物理層面，而越接近于物理層的保護(hù)速度越快，因?yàn)檫@種情況下不需要解析上層業(yè)務(wù)信號，而直接啟動保護(hù)。采用了FRR（快速重路由）等新技術(shù)后IP網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)恢復(fù)速度可以提高到50 ms左右。但是FRR的實(shí)施條件十分苛刻，其實(shí)施和配置過程也過于復(fù)雜，必須分段去尋找保護(hù)路由。ASON的1+1保護(hù)方案依然具有相當(dāng)優(yōu)勢，可以達(dá)到遠(yuǎn)小于50 ms，而且擁有實(shí)施十幾年的豐富經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然ASON目前實(shí)施1+1或者1:1保護(hù)下可能需要預(yù)留資源。 {{分頁}}

　?。?）ASON可以很好地解決因光纜切斷造成的大業(yè)務(wù)量中斷后的恢復(fù)

　　光纜切斷等突發(fā)事件會導(dǎo)致傳輸鏈路中斷，這種中斷對IP網(wǎng)絡(luò)造成很大的沖擊，對于負(fù)載量巨大的IP網(wǎng)絡(luò)，線路切斷會導(dǎo)致成千上萬的IP包丟失，引起許多路由器的重新選路，容易引起路由振蕩，從而造成恢復(fù)時(shí)間長，其保護(hù)恢復(fù)時(shí)間有著很大的不確定性。而ASON比較容易解決這些問題，其路由表相對來說比較小，在保護(hù)恢復(fù)時(shí)間上有比較強(qiáng)的規(guī)律性，一般可以保證在秒數(shù)量級。

　　從網(wǎng)絡(luò)分層上看，把任何問題都集中在一個(gè)層面來解決是不太現(xiàn)實(shí)的。單一層面的保護(hù)會導(dǎo)致路由表過于龐大，更新相關(guān)的路由信息會影響恢復(fù)速度。采用IP和ASON物理層分別進(jìn)行保護(hù)和維護(hù)符合網(wǎng)絡(luò)的分層分割和網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立演進(jìn)的方向。

　?。?）IP over ASON可以降低IP網(wǎng)絡(luò)成本

　　現(xiàn)在的IP網(wǎng)構(gòu)建方案是將數(shù)據(jù)網(wǎng)分級，由DWDM承載或通過光纖直連，IP分組的源和宿之間需要多臺路由器轉(zhuǎn)接，會產(chǎn)生大量的直通業(yè)務(wù)，即不在本地上下而直接中轉(zhuǎn)的業(yè)務(wù)，這會導(dǎo)致大量的額外成本，即使最大容量的核心路由器也很快會面臨擴(kuò)容的問題。目前IP路由器的擴(kuò)容使用堆簇方式，同一地點(diǎn)的設(shè)備互連代價(jià)昂貴，且往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞。另外，核心IP網(wǎng)中采用了雙路由備份（鏈路備份，節(jié)點(diǎn)備份）的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)投資的倍增。

　　考慮到同樣的I/O端口核心路由器的市場價(jià)是SDH設(shè)備的5倍，可以由ASON提供VC4層面的直連通道，路由器組成邏輯網(wǎng)狀網(wǎng)，將直通業(yè)務(wù)的3層處理轉(zhuǎn)移到1層，節(jié)省路由器的容量和端口（尤其是長距端口）。ASON提供1層的保護(hù)/恢復(fù)，3層路由器不需要為業(yè)務(wù)恢復(fù)預(yù)留大量容量，無須雙平面（鏈路和節(jié)點(diǎn)）的保護(hù)模式，避免出現(xiàn)路由器堆疊和超級核心節(jié)點(diǎn)。目前ASON面臨的一個(gè)問題是許多IP網(wǎng)絡(luò)都是按照輕載50%以下設(shè)計(jì)的，ASON不能減少POS端口的應(yīng)用。

　?。?）ASON可以提高IP業(yè)務(wù)QoS

　　傳統(tǒng)IP網(wǎng)多層結(jié)構(gòu)引入了多跳和附加時(shí)延，時(shí)延對某些業(yè)務(wù)的QoS影響很大，特別是全球的VoIP通信（≥150 ms）。而端到端業(yè)務(wù)要求更高的骨干網(wǎng)可靠性，現(xiàn)在的IP網(wǎng)很難達(dá)到要求。ASON承載IP網(wǎng)能夠提高業(yè)務(wù)QoS。ASON可以提供確定的端到端的通道（例如從北京—武漢—廣州，而不是經(jīng)多個(gè)迂回路由），一般都選擇最短路徑，可以減少端到端的時(shí)延。另外如果在中間節(jié)點(diǎn)采用光網(wǎng)絡(luò)連接處理，可以減少3層的處理時(shí)間，抑制抖動降低丟包率。

　　另外ASON提供更強(qiáng)大的故障檢測能力，使網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更加簡便，維護(hù)成本降低。ASON可以提供端到端的通道調(diào)度能力使業(yè)務(wù)開通更加快捷。

　?。?）ASON可以提供UNI接口實(shí)現(xiàn)帶寬動態(tài)調(diào)整

　　ASON提出了UNI接口的概念，可以把客戶路由器或其他網(wǎng)絡(luò)作為自己的客戶端，并根據(jù)UNI-C發(fā)起的請求而改變帶寬。這給予客戶以很大的自主權(quán)，可以動態(tài)地改變用戶帶寬，可以直接提供BoD（bandwidth on demand）業(yè)務(wù)。而目前IP網(wǎng)絡(luò)不能提供這種功能。

　　3.3　IP與ASON雙層恢復(fù)

　　從網(wǎng)絡(luò)分層上看，把任何問題都集中在一個(gè)層面來解決是不太現(xiàn)實(shí)的。而采用IP和ASON物理層分別進(jìn)行保護(hù)和維護(hù)符合網(wǎng)絡(luò)的分層分割和各自網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立演進(jìn)。未來網(wǎng)絡(luò)將分為光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)兩層，端到端IP包業(yè)務(wù)分成兩個(gè)層面處理，分別進(jìn)行選路和恢復(fù)保護(hù)。既可以保證恢復(fù)速度，又減小了對路由器吞吐量的需求，同時(shí)改進(jìn)了IP的時(shí)延性能。

　　ASON主要應(yīng)付光纜切斷等大容量切斷事件，IP網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)付路由器失效和流量的突發(fā)增大。在層間保護(hù)上可以通過對IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一定的拖延時(shí)間（hold-off）來實(shí)現(xiàn)。另外考慮到ASON物理層可以提供保護(hù)，IP網(wǎng)絡(luò)可以適當(dāng)?shù)刂剌d而不是目前低于50%的輕載，這樣可以減少路由器的端口數(shù)目，當(dāng)然流量超出負(fù)載時(shí)可能會丟棄一部分業(yè)務(wù)，但是只要業(yè)務(wù)等級的QoS設(shè)置得當(dāng)也不會影響正常的運(yùn)營。

4、小結(jié)

　　目前ASON在國內(nèi)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，一些運(yùn)營商已經(jīng)開始在骨干網(wǎng)上引入ASON來承載重要業(yè)務(wù)。但是對于ASON是否承載已經(jīng)占業(yè)務(wù)主體的IP業(yè)務(wù)卻有不同的看法。由于業(yè)務(wù)的分組化和IP化發(fā)展迅速，將來不排除ASON和IP網(wǎng)絡(luò)兩者共同采用一個(gè)控制平面，但是目前采用分離的平臺演進(jìn)比較合適，如何最優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)IP over ASON并實(shí)行雙層恢復(fù)還有許多具體問題需要研究。