基于ASON技術(shù)的電力通信網(wǎng)應(yīng)用研究

趙育良

（青海省電力公司信息通信公司，青海 西寧 810008）

隨著國(guó)網(wǎng)公司建設(shè)智能電網(wǎng)步伐的加快及新能源的大規(guī)模投入，使得電力供需實(shí)時(shí)調(diào)配的重要性日益顯現(xiàn)，同時(shí)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)控制提出了更高的要求[1]。電網(wǎng)的發(fā)展使得各類業(yè)務(wù)將獲得迅猛發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出帶寬越來(lái)越多、顆粒越來(lái)越大，帶寬提供方式越來(lái)越靈活，電路傳輸性能和可靠性要求越來(lái)越高的特點(diǎn)，使得目前基于SDH為主的通信網(wǎng)難以滿足電網(wǎng)發(fā)展對(duì)通信的需求。因此，研究應(yīng)用先進(jìn)、成熟的ASON技術(shù)，加速建設(shè)與之相適應(yīng)的堅(jiān)強(qiáng)通信網(wǎng)，滿足公司系統(tǒng)信息化發(fā)展的需求，提高公司系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)應(yīng)用水平，對(duì)電網(wǎng)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理提供可靠保障具有重要意義。

1 ASON技術(shù)

1.1ASON概念

ASON是以SDH光網(wǎng)和光傳送網(wǎng)（OTN）為基礎(chǔ)的自動(dòng)交換傳送網(wǎng)（ASTN），是一種動(dòng)態(tài)、自動(dòng)交換傳輸網(wǎng)，由用戶動(dòng)態(tài)發(fā)起業(yè)務(wù)請(qǐng)求，網(wǎng)元自動(dòng)計(jì)算并選擇路徑，通過(guò)信令控制實(shí)現(xiàn)連接建立、恢復(fù)、拆除，融交換傳送為一體的新一代光網(wǎng)絡(luò)[2]。按照 ITU-TG.8080建議，ASON體系結(jié)構(gòu)一般分為傳送平面、控制平面和管理平面3部分，如圖1所示。

圖1 ASON體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of ASON

傳送平面為用戶提供從一個(gè)端點(diǎn)雙向或者單向透明的信息傳送，同時(shí)還要傳送一些控制和網(wǎng)絡(luò)管理信息，其中包括傳送網(wǎng)元（交叉連接設(shè)備和鏈路），它們承載了所交換的實(shí)體，比如光連接。另外，傳送平面具備分層結(jié)構(gòu)，支持多粒度光交換技術(shù)，設(shè)備之間通過(guò)物理接口PI互連。

控制平面由光連接控制器OCC組成，它們之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口NNI相連，是ASON體系最具特色的核心部分，它由路由選擇、信令轉(zhuǎn)發(fā)以及資源管理等功能模塊和傳送控制信令信息的信令網(wǎng)絡(luò)組成，完成呼叫控制和連接控制等功能。控制層面通過(guò)使用接口、協(xié)議以及信令系統(tǒng)，可動(dòng)態(tài)交換光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅰ⒙酚尚畔⒁约捌渌刂菩帕睿瑢?shí)現(xiàn)光通道的動(dòng)態(tài)建立和拆除以及網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)分配，還能在連接出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)。

管理平面的主要特征是管理功能分布和智能化。傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)管理體系被基于傳送平面、控制平面和信令網(wǎng)絡(luò)的新型多層面管理結(jié)構(gòu)所代替，構(gòu)成了一個(gè)集中管理與分布智能相結(jié)合、面向運(yùn)營(yíng)者（管理平面）的維護(hù)管理需求與面向用戶（控制平面）的動(dòng)態(tài)服務(wù)需求相結(jié)合的綜合化的光網(wǎng)絡(luò)管理方案。ASON的管理平面與控制平面技術(shù)互為補(bǔ)充，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)配置、性能檢測(cè)、故障管理以及路由規(guī)劃等功能。管理平面中的網(wǎng)絡(luò)管理模塊分別通過(guò)控制平面的網(wǎng)絡(luò)管理接口NMI-A和傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理接口NMI-T連接光連接控制器和交換機(jī)。連接用戶和ASON網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)含有傳輸和控制2個(gè)平面的數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)物 理接口和用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI分別與這2個(gè)平面通信。

1.2 ASON的連接方式

通過(guò)傳送平面、控制平面和管理平面，ASON支持3種連接[3-5]：永久連接、交換連接和軟永久連接。永久連接也被稱為供給式連接，由網(wǎng)管系統(tǒng)或人工完成。交換連接是1種由終端用戶的請(qǐng)求而建立的任何連接，即在連接的終端節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)1個(gè)信令/控制平面，包括控制平面內(nèi)的信令單元之間的信令消息的動(dòng)態(tài)交換來(lái)建立，交換連接的引入是整個(gè)ASON的核心所在，正是有了交換式連接的引入才使光網(wǎng)絡(luò)才有了智能化的特征。軟永久連接是用戶到用戶的連接，其中端到端連接中的用戶到網(wǎng)絡(luò)部分是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)建立的1個(gè)永久連接，而端到端連接的網(wǎng)絡(luò)部分是通過(guò)控制平面建立的1個(gè)交換連接，這種連接的建立方式介于前兩者之間，它是1種分段的混合連接方式，在連接的網(wǎng)絡(luò)部分，連接建立的請(qǐng)求由管理平面發(fā)起，由控制平面設(shè)置。3種連接方式的結(jié)構(gòu)圖如圖2～4所示。

圖2 永久連接結(jié)構(gòu)Fig.2 Permanent connecting structure

圖3 交換連接結(jié)構(gòu)Fig.3 Exchange connecting structure

1.3 ASON組網(wǎng)因素

1.3.1 網(wǎng)絡(luò)緯度

圖4 軟交換連接結(jié)構(gòu)Fig.4 Connecting structure of soft-switch

網(wǎng)絡(luò)維度是ASON組網(wǎng)[6]要考慮的關(guān)鍵因素。對(duì)于1個(gè)理想的網(wǎng)狀網(wǎng)，各節(jié)點(diǎn)間就需要有一定的連接度，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最好有3個(gè)以上物理連接方向。只有網(wǎng)絡(luò)在一定連接度的條件下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)狀恢復(fù)利用率等方面才能較好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

1.3.2 業(yè)務(wù)類型

ASON網(wǎng)絡(luò)能夠提供網(wǎng)狀恢復(fù)功能，使得運(yùn)營(yíng)商可以在帶寬利用率和業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間之間尋找平衡點(diǎn)。通常數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相對(duì)話音業(yè)務(wù)而言對(duì)時(shí)延要求較低，使得以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)比較合適采用ASON技術(shù)。

1.3.3 DCN實(shí)現(xiàn)方式

建議優(yōu)先選擇帶內(nèi)方式，因?yàn)閹?nèi)方式不需要再新建DCN網(wǎng)絡(luò)，而且DCN網(wǎng)絡(luò)的安全性與DCN物理層的鏈路冗余度密切相關(guān)，因帶內(nèi)方式下的DCN拓?fù)渑c光傳輸網(wǎng)拓?fù)渫耆嗤６鈧鬏斁W(wǎng)拓?fù)浼壕邆淞溯^高的鏈路冗余度，所以帶內(nèi)方式也具備了良好的安全性。如果用帶外方式，必須保證DCN網(wǎng)絡(luò)的鏈路冗余度不低于光傳輸網(wǎng)拓?fù)洌駝t，除了增強(qiáng)成本，帶外方式不具備其他優(yōu)勢(shì)。

1.3.4 業(yè)務(wù)量大小

業(yè)務(wù)量大小通常是組網(wǎng)時(shí)選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要考慮因素之一。在業(yè)務(wù)量較小情況下，環(huán)型連接表現(xiàn)出更好帶寬利用率。但對(duì)于大業(yè)務(wù)量，節(jié)點(diǎn)間大業(yè)務(wù)量的需求可使得網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供的節(jié)點(diǎn)間的直連物理管道能被有效填充而表現(xiàn)出更好的帶寬利用率。

1.3.5 互聯(lián)互通

ASON組網(wǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)多廠商環(huán)境下業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，因此要求設(shè)備符合主流的協(xié)議和信令標(biāo)準(zhǔn)。為更好地互通和管理，應(yīng)避免引入過(guò)多種的協(xié)議。

1.4 ASON的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)相比較，ASON具有以下幾方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[2，7]：

1）在光網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的分配，可以根據(jù)用戶實(shí)施的反饋信息對(duì)提供的寬帶進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整；

2）由于ASON技術(shù)有雙向性的特點(diǎn)，可以對(duì)光網(wǎng)絡(luò)有良好的監(jiān)控和保護(hù)能力，并且具有分布式處理的優(yōu)點(diǎn)；

3）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)元光層網(wǎng)元獨(dú)立控制，將光網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和資料系統(tǒng)有效地聯(lián)系在一起，可以使網(wǎng)元具備智能性；

4）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容能力強(qiáng)，ASON具有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并添加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能，可以大大減少大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)所帶來(lái)的工作量；

5）網(wǎng)絡(luò)安全性高，ASON網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不受節(jié)點(diǎn)多點(diǎn)失效和斷纖問(wèn)題的影響，同時(shí)ASON還提供了多種保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制，對(duì)不同等級(jí)的業(yè)務(wù)提供相應(yīng)級(jí)別的保護(hù)和恢復(fù)方式，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；

6）網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，ASON引入了恢復(fù)機(jī)制，使得保護(hù)所占用的帶寬較之SDH要少20%～30%，在一定程度上提高了資源利用率。

2 青海電力通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀

2.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

青海電力通信網(wǎng)主要由華為、中興、ECI光傳輸設(shè)備組成，其網(wǎng)絡(luò)主要為環(huán)帶鏈結(jié)構(gòu)，已建成了4個(gè)光纖雙環(huán)網(wǎng)，其中核心骨干光纖環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為10 G，骨干光纖環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為2.5 G。核心骨干通信站點(diǎn)大都有多套MSTP設(shè)備，業(yè)務(wù)調(diào)度復(fù)雜。

2.2 存在的問(wèn)題

目前在組網(wǎng)方面存在以下問(wèn)題：

1）環(huán)網(wǎng)資源利用率低，跨環(huán)通信站點(diǎn)成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸。核心通信站點(diǎn)建有多套MSTP設(shè)備，業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接需通過(guò)設(shè)備間ODF/DDF互連來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路調(diào)度由人工完成，工作量大，易產(chǎn)生錯(cuò)誤；網(wǎng)絡(luò)利用率低，復(fù)用段保護(hù)只能實(shí)現(xiàn)50%的帶寬利用率。

2）保護(hù)恢復(fù)機(jī)制單一，對(duì)新業(yè)務(wù)支持能力差。傳統(tǒng)的SDH只能提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)，無(wú)法根據(jù)不同客戶需求提供不同的保護(hù)恢復(fù)方式；無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端的自動(dòng)配置。

2.3 引入ASON的可行性分析

2.3.1 業(yè)務(wù)發(fā)展需求

ASON技術(shù)的產(chǎn)生，實(shí)際上是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展的需求。目前青海電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)由普通2 M小顆粒業(yè)務(wù)逐步演變?yōu)?55 M/622 M大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的SDH環(huán)帶鏈方式難以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，力求尋找一種新的組網(wǎng)方式，而ASON組網(wǎng)能較好的解決這一現(xiàn)狀。

2.3.2 通信站光纜維度

光纜資源的充足是實(shí)現(xiàn)ASON的物理基礎(chǔ)，一般來(lái)說(shuō)通信站點(diǎn)如果具備3個(gè)及以上的光纜維度方向，引入ASON才能真正發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。針對(duì)目前青海電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以選擇核心骨干通信站建設(shè)ASON網(wǎng)絡(luò)，西寧、海西地區(qū)主要通信站點(diǎn)已達(dá)到3個(gè)及以上的光纜維度方向，“十二五”期間通過(guò)基建、技改項(xiàng)目不斷完善通信站點(diǎn)間的光纜資源，為建設(shè)ASON網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。

2.4 ASON傳送網(wǎng)引入方式和層次分析

ASON的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)主干傳送網(wǎng)與城域傳送網(wǎng)的不同特點(diǎn)分別考慮，并采用不同的建設(shè)計(jì)劃。在主干傳送網(wǎng)中引入ASON時(shí)，可考慮“自下而上”的計(jì)劃，即先在局部網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)引入ASON，逐步通過(guò)采用UNI接口或NNI接口將多個(gè)局部ASON孤島進(jìn)行互連，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)智能光網(wǎng)絡(luò)部署。青海電力通信網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備及光纜資源，首先考慮建設(shè)西寧地區(qū)、海西地區(qū)ASON城域網(wǎng)，再考慮將海東地區(qū)、黃化地區(qū)新建10 G光傳輸設(shè)備通過(guò)升級(jí)改造組建ASON城域網(wǎng)，建設(shè)青海電網(wǎng)OTN骨干傳送網(wǎng)，然后逐步向匯聚層和接入層延伸，最終實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。

3 青海電力通信網(wǎng)ASON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃

3.1 組網(wǎng)原則

3.1.1 節(jié)點(diǎn)選擇

ASON節(jié)點(diǎn)的選擇，主要是考慮節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)流向流量，承載業(yè)務(wù)種類、光纜路由等因素。要選擇業(yè)務(wù)流向復(fù)雜、業(yè)務(wù)流量大、光纜維向度多的節(jié)點(diǎn)。

3.1.2 結(jié)構(gòu)選擇

主干網(wǎng)采用MESH組網(wǎng)方式；城域網(wǎng)具有3維光方向的情況，采用全MESH的方式；不具有3維光方向的情況，采用環(huán)網(wǎng)的過(guò)渡方式。

現(xiàn)階段ASON設(shè)備組網(wǎng)時(shí)，只考慮組建環(huán)網(wǎng)，待光纜條件具備網(wǎng)狀網(wǎng)時(shí)，可適時(shí)開通ASON智能控制平面功能，組建智能Mesh網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交換功能。

3.1.3 設(shè)備選擇

根據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)研究，鑒于目前SDH設(shè)備與ASON設(shè)備的差價(jià)比較小，青海電網(wǎng)在今后的設(shè)備建設(shè)過(guò)程中非末端330 kV變電站、樞紐110 kV變電站的傳輸設(shè)備選擇具有ASON功能的設(shè)備。

3.2 組網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)目前青海電力通信光纜資源現(xiàn)狀，結(jié)合通信發(fā)展規(guī)劃，選擇目前海西地區(qū)西部環(huán)網(wǎng)通信站點(diǎn)組建ASON環(huán)形網(wǎng)和西寧城區(qū)ASON網(wǎng)狀網(wǎng)，從而滿足多層次、多容量級(jí)別、大跨度的需求。中西部地區(qū)2011年農(nóng)網(wǎng)改造項(xiàng)目中新運(yùn)行的OSN3500系列設(shè)備已具備ASON網(wǎng)絡(luò)部分功能，可考慮對(duì)既有ASON功能的設(shè)備平滑升級(jí)至ASON網(wǎng)絡(luò)。青海電力通信ASON組網(wǎng)初期規(guī)劃如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖5 青海電力通信ASON組網(wǎng)初期規(guī)劃Fig.5 ASON initial plan of qinghai electric power communication network

雖然現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)基本都為SDH技術(shù)，但ASON技術(shù)極大地改變了傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)的理念和運(yùn)行方式，對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，智能化將是電力通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。引入和建設(shè)ASON通信網(wǎng)絡(luò)必須是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在保證網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建新型的智能通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電力通信網(wǎng)的革新和升級(jí)都具有重要意義。

[1]何維.電力通信系統(tǒng) ASON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)探討[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31（213）：27-30.

HE Wei.Discussion on the evolution of ASON in power communication system[J].Telecommunications for Electric Power System，2010，31（213）：27-30.

[2]呂暢.淺析 ASON技術(shù)在無(wú)錫電力通信網(wǎng)中應(yīng)用的可行性[J].江蘇電機(jī)工程，2010，29（1）：30-32.

Lü Chang.Feasibility analysis on application of ASON technology for wuxi power communication-net[J].Jiangsu Electrical Engineering， 2010，29（1）：30-32.

[3]ITU-T Recommendation G.8080/Y.1304-2001，Architecture for the automatic switched optical networks （ASON）[S].Implementers′Guide for ITU2T Rec，2001.

[4]王武朝.ASON及其在電力通信光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景分析[J].電力系統(tǒng)通信，2006，27（162）：52-55.

WANG Wu-chao.ASON technology and its prospective applications in electric power communication optical network[J].Telecommunications for Electric Power System，2006，27（162）：52-55.

[5]黃葳，郭豐，徐敏.智能光網(wǎng)絡(luò)—體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[6]潘璐.ASON技術(shù)在本地城域傳輸網(wǎng)的應(yīng)用[D].北京：北京郵電大學(xué)，2010.

[7]楊琪.光網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)交換在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2011，18（8）：217-219.

YANG Qi.The application of automatic exchange optical network in power system[J].Technology and Market，2011，18（8）：217-219.