基于SDH的自動交換光網絡（ASON）關鍵技術研究

靳小江 毛建國

摘 要：隨著計算機網絡技術發展的不斷成熟，移動光纖網絡、自動交換光網絡等多種網絡不斷出現在人們生活當中，為人們生活生產帶來了巨大的便利與改變。其中，基于SDH（同步數字體系）的自動交換光網絡是未來光網絡發展的一個重點方向，其將在資源動態配置、容量、網速等各方面均有一個顯著的改善和提升。立足于SDH，文章對自動交換光網絡和基于SDH的自動交換光網絡關鍵技術進行詳細介紹與分析。

關鍵詞：SDH；自動交換光網絡；安全保密技術；生存性技術

眾所周知，伴隨網絡用戶數量不斷增加的同時，用戶對網絡服務水平也提出了越來越高的要求，包括網速、用戶體驗、信息安全等級等所有方面。面對用戶要求的逐漸提高與需求的不斷增大，作為眾多網絡中的一種，自動交換光網絡需要不斷提高自身技術水平，提高網絡安全系數。為達到上述目標，就需要在分析自動交換光網絡關鍵技術基礎上將SDH引入到自動交換光網絡當中。

1 自動交換光網絡（ASON）相關概述

1.1 自動交換光網絡介紹

自動交換光網絡是指在傳送平面內引入SDH交換技術，并將其與交叉技術相互結合所形成的一種新一代自動化、智能化光傳送網絡。該網絡通過使用路由協議、信令協議等多種標準協議，通過引入控制平面，從而實現對路由的自動精確計算與對網絡資源的實時按需分配，實現各個網絡節點之間的自動連接與交換，使光傳輸網絡具有自動發現、智能控制等多種功能[ 1 ]。現階段，自動交換光網絡（ASON）傳送平面支持SDH與OTN兩種技術，采用SDH技術的傳送平面即為基于SDH的自動交換光網絡。

1.2 自動交換光網絡的體系結構

在原有傳送平面與管理平面基礎上增加控制平面，在傳輸網絡中引入信令概念，將數據網與傳輸網優勢融合起來是基于SDH的自動交換光網絡所具有的幾個最突出的特點。即自動交換光網絡體系結構主要由傳送平面、管理平面和控制平面三部分構成。傳送平面負責對信息進行傳輸，具有故障檢測、性能監控與保護等功能；管理平面負責對網絡資源配置、故障、系統安全等各內容進行管理；控制平面負責對網絡進行控制，包括建立連接、系統功能監視與維護等[2]。自動交換光網絡支持的連接方式主要有交換連接（SC）、永久連接（PC）和軟永久連接（SPC）3種，其擁有的重要特性主要包括具有豐富的自動發現機制，呼叫與連接過程分離和完善的網絡生存技術。整體而言，基于SDH的ASON高效、可靠、靈活、網絡資源動態配置，它是光傳輸網絡向著智能化方向邁進一步的重要標志，它為光網絡的不斷發展奠定了堅實的基礎。

2 基于SDH的自動交換光網絡關鍵技術

基于SDH的自動交換光網絡使用的關鍵技術主要有安全保密技術、生存性技術、網絡規劃技術、組播技術與以太網業務相關的多路徑傳輸保護技術等。這些技術在ASON中的應用有效提升了光傳輸網絡的自動化與智能化控制水平，提高了光網絡的整體工作性能。

2.1 安全保密技術

安全保密技術是相對傳送平面而言的，自動交換光網絡傳送平面通過采用SDH交換方式（一般為VC-4），可以實現對各種級聯方式的支持。與傳統光網絡不同，基于SDH的ASON傳送平面各網絡中傳輸與交換是結合在一起的。這就要求在對傳送平面引入安全加密技術時，必須遵照以下原則進行，即引入安全保密技術后的傳送平面不會影響到網絡傳輸與交換功能的正常使用[ 3 ]。所以為保證網絡功能的正常發揮，需要以交叉顆粒為單位設置安全加密保護措施。以交叉顆粒為VC-4為例，采用安全加密保護技術可以按照如下方式進行：首先，將交叉顆粒與管理單元結合構成管理單元VC-4，并使各管理單元相對SDH是相互獨立的，進而使各高階通道之間相互獨立。然后，以管理單元為單位，以獨立方式將安全保密技術嵌入到各高階通道中。由于通道開銷中不包含有用戶信息，所以網絡可以依據實際情況有選擇性的對傳送平面實施加密保護。

2.2 生存性技術

2.2.1 保護機制

自動交換光網絡保護機制的建立包括建立連接、故障檢測、通知與定位、故障恢復幾個階段，保護機制有專用保護與共享保護2種類型。對于專用保護機制連接的建立可以采用控制平面配置、傳送平面執行的方式進行：首先，將待建LSP（分層服務提供程序）保護屬性作為約束條件提供給源節點，該源節點為負責選擇路由的源節點，由源節點控制平面對路由選擇算法進行運行，計算出LSP[4]。然后，將計算出的保護路徑路由提供給信令單元，由信令單元建立保護路徑，并將業務固定復制到保護路徑上。最后，將LSP中的標記信息在整個網絡內泛洪，即可完成專用保護機制連接的建立。

2.2.2 恢復機制

采用基于GMPLS的通用恢復機制來建立自動交換光網絡的恢復機制。為簡化問題描述，以單鏈路失效為例（其他失效恢復機制大致相同），建立故障恢復機制。通常ASON故障檢測與定位主要由控制平面LMP協議與傳送平面故障檢測模塊協同完成，具體步驟為：LMP協議與故障檢測模塊相互配合對失效鏈路進行檢測，LMP協議完成對故障的定位[5]。由于GMPLS恢復機制存在冗余信息多、執行不必要故障相關性分析缺陷，相關學者對其進行了相應的改進，改進后該恢復機制故障定位效率有了一定程度提高，網絡資源開銷也有一定幅度減小。路徑恢復機制中的故障通告可以采用基于RSVPTE協議的快速通告消息，它能夠將故障快速通告給指定節點，并且能夠在上游與下游兩個方向發送。通用故障恢復機制對故障的恢復步驟一般包括：源節點實時計算恢復路由；源節點向恢復路由發送下一跳請求；檢測各中間節點與請求信息，若有資源可用則正常發送下一跳請求信息，否則將無資源可用信息反饋給源節點；在有資源可用情況下，目標節點收到下一跳請求信息后，對是否有空閑資源進行檢查，若有對傳送平面資源進行交叉連接，并在連接成功后向前一節點發送返回請求；前一節點收到返回請求后，完成相應的交叉連接，并繼續向前一節點發送返回請求，如此下去直至源節點資源交叉連接成功。

2.3 多徑傳輸以太網相關技術

虛級聯在ASON中的應用是指將多個SDH虛擬容器組合成一個容量更大的容器，它既可以作為單個容器使用，也可以作為多個容器使用，主要應用于業務帶寬與SDH協議標準無法有效匹配情況。基于SDH的自動交換光網絡使用虛級聯可以大幅提高以太網資源利用率，避免資源浪費。ASON要想實現以太網業務的多路徑傳輸保護就必須使用虛級聯技術。

鏈路容量調整與以太網業務多徑傳輸保護。在基于SDH的自動交換光網絡中，鏈路容量調整方案提供了一種虛級聯適配功能，該功能能夠根據實際應用帶寬需求對網絡中與虛級聯相關的容器數目進行調整，或增加或減少，從而實現對虛級聯容器容量的調整[6]。除了能夠調整鏈路容量之外，虛級聯適配功能還能夠在網絡發生故障時，以臨時性方式適當減少故障影響的虛容器成員鏈路數目，從而在達到降低故障對鏈路影響目的的同時，實現通過負載分擔保證網絡服務提供的繼續進行。從這一表述中可以分析出，在規劃以太網業務路由時，利用鏈路容量調整方案提供的虛級聯適配功能，對虛級聯業務采用不同路徑進行傳輸，可以實現在當前工作鏈路失效情況下對以太網業務的保護，即基于以太網業務的多路徑傳輸保護技術。多路徑傳輸保護不同于故障恢復機制與保護機制，它包含在自動交換光網絡業務層，是一種全新的保護機制。

3 結語

綜上，目前基于SDH的自動交換光網絡已基本發展得較為成熟，并在逐步得到推廣應用。該網絡的產生與發展進一步提高了光傳輸網絡的自動化與智能化水平，實現了網絡資源的動態配置與實時按需分配。研究與分析基于SDH的自動交換光網絡關鍵技術，對提高該網路的安全保密級別、傳輸速率、自動化與智能化控制水平，提高網絡應用范圍具有十分重要的作用和意義。未來該網絡還需要不斷地優化改進。

[參考文獻]

[1]王先慶.自動交換光網絡關鍵技術研究及管理系統仿真實現[D].北京：北京郵電大學，2010.

[2]李鷹，劉澗疆.基于SDH的自動交換光網絡安全保密技術研究[J].信息安全與通信保密，2011（6）：86-88.

[3]王超.自動交換光網絡中信令關鍵技術的研究[D].北京：清華大學，2015.

[4]陳常梅.ASON關鍵技術研究及其在傳輸網中的應用[D].濟南：山東大學，2012.

[5]林棟.自動交換光網絡工程設計與資源規劃研究[D].上海：上海交通大學，2013.

[6]雍煒.自動交換光網絡（ASON）的生存性技術研究[D].上海：上海交通大學，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