智能业务光网络（精选10篇）
智能业务光网络 篇1
1多业务的智能光网络是传输网的发展趋势
随着3G、SAN、数字电视等宽带数据业务和专线出租业务的高速增长, 对网络带宽的需求不仅变得越来越大, 而且由于数据业务量本身的不确定性和不可预见性, 对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切, 此外考虑到利润回报问题, 运营商希望能够降低运营成本, 提供增值业务。
多业务平台MSTP的出现满足了多业务的接入和传输需求;DWDM在传输距离和波长复用技术方面的进展很大程度上缓解了带宽的紧张局面。但如何解决多业务的快速、动态、SLA分级的传送管理?为了解决这些问题, 网络智能化成为光网络发展的必然。
智能光网络 (ASON) 指的是在ASON信令网控制之下完成光传送网内光通道连接自动交换功能的新型网络, 对网络资源是按需自动分配。它已被认为是具有自动交换功能的新一代的光网络, 代表未来网络技术的发展方向。
智能光网络的引入, 可以给传输网带来以下好处:
(1) 灵活的网络结构:Mesh组网, 可实现网络的无极扩展, 支持多业务等级;
(2) 快速的业务提供:自动发现和存量管理, 电路自动配置, 大大缩短业务提供时间, 动态分配带宽, 资源利用率更高;
(3) 增值的业务平台:快速响应新增业务;信令互通:不同厂商互通, 不同网络互通。
2智能光网络的组成及关键技术
智能光网络的应用规模与标准化程度密切相关。ITU-T、IETF、OIF等标准组织都正在积极地推动着智能光网络的标准化进程。ITU-T定义了ASON的基本结构和需求, 目前GMPLS成为ITU-T的主流标准;IETF定义了满足ASON基本结构和需求的协议GMPLS, 对信令、链路管理、路由以及SDH/SONET支持作了规定;OIF则致力于推动不同厂商设备间的互操作性, 关注系列接口如UNI、E-NNI的标准化, 目前UNI1.0/2.0已经发布, 外部网络间接口E-NNI尚未形成标准。
在ASON网络的整体结构中, 层次模型关系是一个非常重要的方面。网络的层次结构如图1所示。
A S O N由请求代理 (R A) 、光连接控制器 (OCC) 、管理域 (AD) 和接口等4类基本网络结构元件构成。其中RA通过OCC协商请求接入TP内的资源;OCC的逻辑功能是负责完成连接请求的接受、发现、选路和连接;管理域所包含的实体不仅包含在管理域, 而且也分布在传送平面和管理平面;接口主要完成各网络平面和功能实体之间的连接。
ASON网络设计的目的是为了实现大范围全局性整体网络。因此, ASON网络在结构上采用了层次性的可划分为多个自治域的概念性结构。这种结构可以允许设计者根据多种具体条件限制和策略要求来构建一个ASON网络。在不同自治域之间的互作用是通过标准抽象接口来完成的, 而把一个抽象接口映射到具体协议中就可以实现物理接口, 并且多个抽象接口可以同时复用在一个物理接口上。
通过引入自治域的概念, 使ASON网络具备了良好的规模性和可扩展性, 保证了将来网络平稳升级。通过标准接口的引入, 使多厂商设备的互联互通成为可能。因此, 标准的接口就成为ASON中一个非常关键的方面。另外通过E-NNI (外部网络节点接口) , I-NNI (内部网络节点接口) 的引入, 使得ASON具备良好的层次性结构:通过E-NNI接口来传递网络消息, 可以满足不同自治域之间的消息互通的要求;通过对外引入I-NNI, 就能屏蔽了网络内部的具体消息, 保证了网络安全性需求, 而标准的UNI (用户网络接口) 的引入, 使得用户具备统一的网络接入方式。
3智能光网络建设中的考虑及解决方案
智能光网络是构建新一代光网络的核心技术之一。这种先进的技术和组网思路所能带来的好处也是非常明显的。但是, 也应该看到这种技术目前还在发展中, 特别是该技术的协议标准和接口规范的制定工作还在进行中, 相应协议的成熟度和可靠度还有待检验, 因此对如何看待这种新技术应该有一个清醒的认识和明确的策略。目前, 运营商通过宣布采用了某种新的技术来推动投资市场的时代早已经过去, 市场已经趋于理性, 将更加关注于运营商本身的经营状况和赢利能力。因此, 作为网络运营商, 对智能光网络技术可以采取以下发展策略:
(1) 充分利用好现有网络资源, 在保证现有投资的前提下, 逐步引入新技术、新业务, 做到少投入, 多收益;
(2) 坚持技术的标准性和网络的兼容性。标准的信令协议是智能光网络最重要的技术前提。因此, 厂商所采用的是标准的协议还是专有的协议是评价方案优劣的基本尺度。例如, 采用了SDH帧结构中的DCC通道作为信令通道的系统应该保证与现有网络中SDH设备的互通和兼容;
(3) 根据自身业务和网络发展需要, 合理的引入和开展新业务新运营模式, 逐步向智能光网络演进。
目前各运营商的城域传送网也大都采用SDH体制。因此, 如何做到SDH网络的平滑演进以及兼顾新、旧两种SDH传输设备成为运营商和设备商都十分关注的问题。ASON通过支持部分网络的非智能化, 从而实现网络的平滑演进。网络的平滑演进主要有以下几种方式:兼顾利用复用段保护技术、兼顾信令自动配置和网管手工配置、透明隧道技术的应用、从软永久连接到交换连接、分布控制方式的应用、集中控制方式的应用。
基于以上智能光网络发展策略及方式的考虑, 不同的设备厂家也都提出了自己的解决方案:
(1) 烽火通信的解决方案:
FonsWeaver解决方案以控制平面技术为核心, 通过采用大容量、多业务MSTP传送平台, 并配合智能化的网络管理系统、网络规划优化软件完美地融合了MSTP和ASON技术, 集中体现了ASON智能化、大容量的特点, 是可供运营商选择的最为全面、经济、有效的网络解决方案。
F o n s W e a v e r解决方案的控制平面采用标准的GMPLS协议簇, 通过智能控制技术, 有效实现端到端业务的快速连接的建立, 并为网络提供更加安全可靠的保护、恢复措施;Fon-sWeaver解决方案的传送平面采用具备超大容量多播严格无阻塞矩阵的MSTP传送平台, 准确、快速地实现多业务的混合接入, 提高系统稳定性;FonsWeaver解决方案的管理平面采用可靠的光传输网络管理系统, 以及高效智能化的光网络规划、仿真工具相结合, 轻松实现对ASON全方位的规划和管理。
(2) 华为公司的解决方案:
华为公司于2003年10月适时推出OSN系列基于ASON的MSTP平台, 包括覆盖骨干层到接入层的全系列设备OSN9500/3500/2500/1500, 这也是业界首次推出全系列的智能光网络设备, 到目前的OSN6800, OSN7500更有不熟表现。OSN系列设备基于智能光网络设计, 采用高品质、大容量、通用化平台设计, 可以实现传统网络形态向MESH智能形态演进, 实现网络智能与业务智能, 为客户提供多层次、多服务种类的新业务;同时, OSN系列也具备完善的MSTP功能与性能, 也能很好地兼容现有网上的设备, 统一组网、统一网管, 真正做到“引入智能掌握未来”。OSN系列产品包括骨干层的OCS设备和边缘层的OED设备, 他们的共同特点都是智能光网络设备, 具备ASON特性。OSN系列智能光网络根据其规格不同定位不同, OSN9500为超大容量设计的智能光交换设备, 一般定位在骨干层, 包括国干、省干和大型城域网的骨干层;OSN3500/2500/1500为智能MSTP设备, 可以做构建本地传输网、中小型城域网的骨干层和大型城域网的汇聚接入层。
以OSN系列产品为基础, 华为提供OSN智能传送平台解决方案。对于采用OSN系列设备构建的节点, 直接就是智能光网络;对于现网上大量的传统设备, 华为公司提供智能代理IA, 构建统一的智能光网络平台解决方案。OSN产品硬件系统面向智能光网络设计, 能够直接通过软件加载升级为智能光网络设备, 为运营商未来智能业务的发展提供增值业务平台。另外, OSN系列产品还具备完善的MSTP特性, 可以承载NGN、3G、宽带数据业务等。
在构建新一代光网络的策略方面, 可以采取分两步走的方式:
第一步:在现有网络中引入智能光网络集中控制系统, 向外提供标准的UNI接口, 实现流量工程和带宽按需自动配置。智能光网络演进的第一步如图2所示。图2显示可以在现有光传输网的层面选择几个核心大节点配置大型交叉连接系统。这种方式可以首先屏蔽现有网络的多厂商环境, 构建一个基于网格状网的灵活、强大的智能核心层, 或者保持现有传输网不做变动。通过在集中的管理系统上配置智能控制系统, 借助其所提供的标准OIF-UNI接口, 可以实现与数据业务层的自动互联, 构建重迭结构的智能光网络。
尽管这种方案还没有全面解决多厂商互联的问题, 但OIF-UNI接口信令也为多厂商、多运营商环境下的互操作提供了可能。
第二步:待智能光网络技术, 特别是NNI信令协议最终实现标准化, 例如GMPLS/G.ason等技术的进一步成熟, 可以在网络中建立信令机制, 这样一来带宽配置的工作可以最终由信令网来实现。但对于现存网络的带宽配置仍可以继续由集中控制系统来实现。可以说未来两种方式将并存, 只有这样才可能保证全网的端到端配置。如果最终全网实现了GMPLS/G.ason, 网管系统将演变成网络资源的管理监控系统和业务的政策服务器, 提供诸如网络性能, 故障处理和资源监控等功能, 将继续在未来智能光网络中发挥必不可少的重要作用。智能光网络演进第二步的情况如图3所示。
4智能光网络的现阶段应用与未来发展
(1) 支持大规模组网
具备动态特性的网络往往受到网络设备数量的限制 (包括IP网络) , 以往ASON的组网能力仅能支持十几个到几十个网元的管理能力, 这样的规模远远无法满足城域汇聚层大量网元的需求。随着技术的发展, 领先厂家的ASON网络已经突破了100个网元, 如华为的大规模网络实验室就成功地组建了超过110个物理ASON节点的大型网络, 其管理能力达150个以上ASON网元, 性能完全满足实际应用需求 (理论上还可支持更大网络规模) 以及大业务量的动态调度需求。大规模ASON网络技术的成熟, 为ASON下移到汇聚层提供了良好的管理支撑。目前, ASON技术首先应用于长途传送网与城域骨干传送网, 目前在广东的各运营商已经新建了很多骨干网元, 并已经应用到骨干层中各种业务数据的传输。
(2) 中小容量的设备形态
由于技术不成熟, 早期的ASON设备只能支持VC4颗粒的业务, 只适用于大型核心网络, 设备复杂、容量很高, 同时昂贵的价格也大大制约了ASON应用向下延伸到更低的网络层次, 对存在大量VC12业务的汇聚层无法支持, 因此就限制了ASON在汇聚层的应用。ASON技术发展到今天, 已经可以成熟可靠地在VC12颗粒上提供智能特性的管理控制, 其保护恢复能力完全和VC4业务相当, 所以具备低阶业务调度能力的ASON网络更加适合汇聚层的业务形态。
(3) 接入层设备形态的确立
目前, ASON设备只能支持骨干层、汇聚层的业务数据业务, 真正意义上的ASON接入设备也有部分上市, 也具备了基本路由选择等简单的功能。笔者相信, 未来的接入设备完全可以只通过一根光芯进行用户多业务的连接, 实现多业务的动态传送和带宽资源的有效利用, 实现真正的客户与网络的互动。
网络建设的目的是为客户服务, 智能光网络正基于此, 可以满足未来用户业务的传输, 通过一根光芯或铜线将客户的终端设备和网络连接, 电视、电话、宽带等各种业务得以同时动态的的实现。对于厂家来说大型的骨干/汇聚设备固然重要, 是目前竞争中的重点, 但是用户的接入设备绝不可忽视, 总有一天这种智能的接入设备必将走进千家万户, 必将带来广泛的需求及巨大的商业利润, 全光的智能网络不会是指日可待, 但绝不是一个遥远的梦, 这需要通信人的共同努力。
智能业务光网络 篇2
1.单机集成多个SDH设备新一代智能光网络由DWDM加光交换机组成，它的核心层设备是光交换机。基于光交换机的光网络，一个设备完成了几个设备的功能，组网简单，维护方便。而传统SDH网络有很多ADM和DWDM连接，原因就是单个设备不能完成全部的功能。
2.动态带宽分配和带宽调整基于小粒度和疏导的大容量光交换：智能光网络的特点是交换粒度小，并具有疏导功能，这两个特点为智能光网络实现任意级联、虚拟容量、虚环保护和网状恢复等提供了基础。光交换机的大容量表现在交换矩阵达到几百兆，设备10Gbps接口达到几十个，并可扩展到多Tbps。
动态带宽分配和调整：新一代智能光网络中有两个接口是非常重要的，一个是用户-网络接口，另一个是网络-网络接口。用户-网络接口主要是路由器等接入设备和光网络之间的接口，网络-网络接口完成智能光网络电路的配置。
IP网络的流量分布不均匀，且动态变化，QoS难以保证，采用智能光网络能动态分配带宽，并通对网络接口，调整网络带宽的分布，起到帮助IP网络解决QoS的作用。
3.点对点电路恢复CIENA新一代智能光网络Lightwork解决的方法是：
(1)把用户分成不同的等级，用户优先级低的可以采用保护带宽通信，优先级高的用户随时可以占用优先级低的用户的带宽，
(2)网元采用分布式智能对电路实现点对点的恢复，恢复时间虽然比环保护等要长一点，但对于IP网络来说并不会产生很大的影响，不需要人工恢复就可完成网络电路的全部恢复。
4.网状(Mesh)组网和虚拟交换环网状组网是新一代智能光网络的主要组网方式，具有灵活、易扩展的特性，和数据网络的组网特点接近。网状网的保护是多样的，除了线性保护外，环交换和保护主要采用虚拟交换环。
虚拟交换环是软件可定义环交换和保护，因为虚拟交换环采用了软件实现，不被物理的容量和配置所限制，所以虚拟交换环能支持电路到达环的全容量的带宽。
5.信令及路由协议和分布式网络智能光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议，以替代传统采用集中网络管理实现的智能，分布式智能达到的网络拓扑发现、电路自动配置等是分布式智能的主要体现。和IP路由不同的是，光路由不是路由和转发包的，主要是起到电路的配置作用，当电路形成以后，只是路径的管理和控制。
智能光网络的构建与应用 篇3
关键词 智能 光网络 控制平面 城域网
中图分类号：TP393 文献标识码：A
21世纪网络技术迅猛发展，为社会的发展和人们的工作与生活做出了重大的贡献。随着计算机传输技术的不断发展，光纤网络已经逐步进入我们的生活之中，光纤在长距离传输和城市骨干网中都发挥着重要的作用。全光网络技术已经成熟并全面投入使用，光网络技术也不向以前那样只追求超大的传输能力，更经济、更高效、更易普及成为了行业的共识。随之而来的智能光网络技术逐步的走进人们的视野，智能光网络技术的发展必将成为未来网络发展的方向。
1 智能光网络的概念
近几年来，随着网络业务的不断发展，互联网用户爆增，这不仅要求主干网络要有足够的带宽以满足人们的传输需求，更要保证网络的稳定性与全自动的带宽动态分配能力。过去对于带宽的分配主要以人工配置为主，这样做即耗时又费力，而且还经常会出现错误，大量增加了网络维护与运营的成本。为了解决以上问题，国际电联提出了自动交换光网络的概念，即ASON（Automatically Switched Optical Network），这种网络以光纤传输为基础，具有独立的控制面，能够实现自动连接管理，从概念上实现网络资源的按需分配及合理配置，从而高效的控制网络资源。
2 智能光网络的基本结构
智能光网络的体系结构包括三个平面：即传送平面、控制平面和管理平面，这个三个平面在逻辑上相对独立，自成体系，又相互配合互相制约，三个平面并行运行，因此任意一个平面出现问题均不会对另外两个平面的正常运转造成影响。那么三个平面又是如何实现网络的智能性的呢？带着这个问题，我们来具体分析下三个平面的实现原理与具体功能。
传送平面主要提供点到点的双工或单工的用户信息传送，包括数据传送、路由交换等功能，同进也可以提供控制信号和网络管理信息的传送服务。传送平面由一系列的信息传递的硬件和组成逻辑构成。现今使用的传统网络的传输层一般只能传送用户的信息，而管理信息只能是被动的通过人工来完成，而智能光网络（ASON）的传送平面不仅可以传输点到点的用户信息，还可以实现控制信号与网络管理信息的传送，为智能网络的构建提供了基本保证。
控制平面可以实现网络路由信息、拓扑信息以及其他的网络控制与调换指令的动态交换，控制平面可以实现网络资源的调配，同时它还能动态的实现网络连接的建立及网络资源的释放。因此控制平面成为智能光网络三层结构中最重要、最核心的一层，从物理上讲，控制平面由通信网络的基础实体、光连接控制器（主要用来控制连接的建立与维护）和相应的接口组成。控制平面拥有大量的接口电路，这些接口可以有效的完成控制平面的其它两个平面及上层用户之间的连接，从而很便捷的将控制指令发送到整个系统的各个功能区域，以实现各平台之间的相互配合与智能管理。
管理平面主要是面对网络管理人员的网络管理平台，管理人员可能通过管理平面来管理控制平面和传送平面。由于路由分配、拓扑信息等控制信息由控制平面智能的完成，因此ASON的管理平面较传统网络的管理平台要简单的多，很多繁琐枯燥的手工操作被控制平面自动完成，而网络管理人员只需适时检查控制平台完成的结果，并对结果进行管理和监督即可，从而大大节约了人工成本。
在智能光网络的运行过程中，完成各种功能请求与网络连接主要有三种方式：
（1）直接指令配置方式：直接指令配置方式是一种静态的建立连接的方式，在这种方式中，网管系统响应由终端的网络使用者直接向管理平面提出的连接请求，并通过人工设置的方式对点到点网络通道上的每个基本通信元进行配置。这种方式智能性相对较低，整个连接的过程并不通过控制平面，而是由管理平面自动找出最合适的路，之后向传送平面发送连接请求，从而建立用户需求的网络连接。直接指令配置方式其实只是对老的光纤系统的一种简单的升级，应该算是一种过度的方式吧。
（2）控制连接方式：控制连接方式是智能光网络得以真正实现的重要手段。在这种方式中控制平面发挥了自己的核心作用。在连接过程中，首先由通信终端向控制平面发起通信连接请求，控制平面根据自己的资源情况，动态的选择合适的路由，并通过通信协议来控制传送平面为请求方建立点到点的连接。
（3）混合方式：混合连接是对上面两种连接方式的融合，通过这种方式可以智能的建立永久性连接，这种方式由客户终端提出连接需求，管理平面对需求进行响应，并将处理意见反馈给控制平面，再由控制平面自动选出相应的连接路由，将路由信息发送给传送平面，最后由传送平面建立网络连接，这种连接方式看似复杂，但整个过程基本都是由系统自动完成的，并不需要人工人参与，同时还能有效的防止网络链路的拥堵，使建立的连接更加的稳定。
3 智能交换光网络对网络运行与维护服务的影响
传统的网络中，网络故障的排除、网络路由重新更换、网络参数的设置都是由人工来完成的，导致在网络运行过程中人工成本的比重较大，加之近几年人力成本节节攀升，使网络维护成本占到运营商网络运营总成本的40%左右，这个费用对于供应商来说是很难承受的，供应商们也都进行过很多技术性的尝试，但收效都不是很明显。而ASON的出现可以极大程度上解决这一问题，在ASON系统中，通过智能灵活的控制平面，可以实现网络控制指令的自动化，使网络管理人员得以从纷繁复杂的重复性操作中解脱出来，变成网络连接的决策者，大大减少了维护人员的数量，减低了网络运维的成本。
虽然ASON的智能性很强，但它只是在实施网络的一些简单设置，决策权仍然在网络管理员手里，ASON完成的所有操作及实施的路由信息都会反馈到网络管理员那里，而网络管理员可以根据这些信息，对ASON发号施令，让ASON完成那些大量的重复性的人工操作，这样做即省时省力，又可以减少人工设置失误造成的损失。当然对于传送平面的维护还是需要通过人工来完成的，这个和以前的网络基本是相同的。
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4 智能光网络的应用
ASON通过三个平面可以为用户提供个性化的、灵活多变的光网络服务，同时也可以提供虚拟的光VPN服务，通过组建光网络可以有效减少光网络的整体费用，服务供应商们通过搭建智能光网络可以低成本的在先进的光网络中提供个性化光通信服务。同时ASON通过控制平面，可以动态的分配点对点的配置，可以根据用户的需求和网络的使用情况动太的分配网络的带宽与资源。通过光VPN，可以让末端用户获得运营商们的网络物理资源，从而可以对网络资源进行配置和管理，就像配置自己的网络一样，同时还能为用户提供多种保护和恢复机制，让用户的管理更方便更安全。
根据ASON的这些优点，我们可以利用智能光网络进行长途的传输及搭建城域传输网络。
4.1 智能光网络在长途传输中的应用
随着世界网络的高速发展和社会需求不断增加，长距离传输数据的任务量在逐年的上升，在长距离的传输过程中，不仅需要高速传输大家的数据，还必须保证信息的高安全性，和通信链路的高稳定性。这种需要提供最为完备的通信管理平台来完成这件事情。利用高密度分波多工系统的大容量和长途传输能力以及ASON超智能的路由调度及带宽动态调整能力，可以很轻松的搭建出容量超大、调度灵活、智能动态的长距离传输网络。在这样的网络中，ASON系统的灵活多变的高度能力成为了整个系统的核心，它除了可以轻松的完成传统网络设备所能完成的所有功能外，还提供了更多的管理服务、更智能的调度能力、更安全的传输通道、和更大的节点宽带容量，而且还能大大降低网络的建设和运营成本，真可谓是一举多得呀！在长距离传输网中部署ASON系统主要具有以下优点：
（1）ASON系统可以为长距离传输系统提供有效网络线路保护。这种保护主要来源于IP网络层。由于长距离传输过程中，干线光缆中断的概率要远无高于城域网中干线光缆的中断概率，这些网络故障首先会反应在系统物理层上，在原有系统中遇到这种故障，系统一般很难重新选择新的线路进行临时传送数据，而出现数据的中断现象。而ASON系统则会使用大量非常成熟的协议，实时对干路进行监控，发现干路出现问题则会第一时间作出及时的响应，以确保数据能够顺利的被发出。同时ASON设备还为我们提供了各种断纤的保护功能。
（2）ASON系统可以有效的降低IP业务的延时，我们都知道，原始的网络引人了3层路由交换多跳技术，这种技术通过路由器的存储转发机制来完成，这样做就会产生大量的传输延时。这种延时对实时通话业务（如通信公司的语音业务）的影响是具大的。而搭建ASON网络就可以有效的避免延时的发生，因为ASON网络在中间节点采用1层（而不是3层）处理，这样会使数据的传输更加的高效，从而避免了延时的发生。
4.2 智能光网络在城域网中的应用
近些年来城域网的发展越来越迅速，规模也越来越大，用户数量众多，网络结构极其复杂，管理和传输压力都特别的大，用户数量的剧增为网络的稳定高效运行提出了艰巨的挑战。在传统的网络中，运营商们不得不招聘大量的维护人员来维护网络的正常运行，使运行的成本大大提高。如果从城域网的核心层开始构建ASON网络，便可以轻松的解决核心层网络的带宽利用率与网络的生存期问题。同时利用ASON网络智能高效的交叉调度能力，可以大量减少人工参与的调试任务。
智能光网络虽然像是一颗耀眼的明珠，但新技术革新与全面投入使用不可能一步到位、顺理成章，虽然业界对智能光网络有着极高的期待，但很多未知的不确定因素我们还都尚未知晓。在很一段时间内，智能交换光网络将与现有网络相辅相成，互相约束，互为补充。在整个技术的推广过程中，还必须要考虑运营商们对于这种技术的认识，智能光网络搭建过程中的高额费用能否为他们带来更高的回报，将成为智能光网络能否被快速推广的关键。当然其它各大主要运营商们早已在实验室中开始实验这种新的技术了，只要时机成熟便会被广泛推广。对于这场技术演进，我们要把握因地制宜、合理规划、适时推进的原则进行，不断发挥ASON的技术优势，最终推动网络技术向新的时代迈进。
参考文献
[1] 杨嘉明.自动交换光网络技术在电力通信传输网中的应用.广东电力，2011，6（24）.
[2] 聂正璞，张辉，万莹.电力通信传输网中自动交换光网络技术的应用研究.中国科技信息，2012（2）.
[3] 朱婕.自动交换光网络技术及其标准状况.电子测量技术，2012，7（35）.
智能光网络的原理及应用 篇4
智能光网络的基本特征和核心技术
自动交换光网络 (ASON) 是智能光网络的主要模式之一。ASON智能光网络最基本的特征是在传统的传送平面和管理平面的基础上增加了控制平面, 独立的控制平面支持各种控制操作, 如恢复和保护、快速配置、快速加人和去除网元等。控制平面是智能光网络区别于一般光网络的独特之处。其核心技术包括:
1.1 完整的、标准化的GMPLS (Generalized Multi-Protocol
Label Switching, 通过多协议标签交换) 协议簇:令信令:RSVP-TE, 执行业务的呼叫和连接管理;令路由:OSPF-TE, 构造网络拓扑数据库和执行最优路径计算;令链路管理:LMP, 执行控制通道管理和邻居自动发现。目前ASON的整体架构基于以VC4为颗粒的调度, 所有国际通行标准的制定和多厂家互联互通测试规范也均在该层面进行。
1.2 以大容量、多端口的光交叉连接设备为基础
可以保证网络的连通度和业务扩展性，从而实现快速保护和恢复，即光缆连接增加或业务容 量、端口增加时，仅通过增加板卡就可保证设备平滑升级。
1.3 强大的业务网络规划和设计能力
ASON网络基本以无线网格网络 (Mesh网络) 结构为主, 虽然网络开通后业务可以自动进行恢复, 但初始网络容量设计、光缆路由安排、故障软件模拟和网络瓶颈分析等均是ASON网络构建的重要环节。
ASON技术和SDH技术的比较:与传统的MSTP/SDH技术相比, A-SON技术传输平台具备的特点有:由用户实现连接的建立、修改和删除、完善的网络生存技术、智能的自动发现能力、平滑的网络演进、与数据设备协同工作、高效方便的网络管理维护和运行等。
2 智能光网络设备发展现状
目前的ASON智能光网络主要是基于SDH的, 要发展到基于OTN光传输网络的ASON尚待时日。也就是说, 其传送平面是SDH网络, 它完全可以与现有网络中的设备共同组网。基于SDH的ASON的优势在于它与原有的SDH网络有许多相似之处, 网络运行维护人员比较熟悉, 而且对于电路和通道的管理粒度较细, 可以满足对带宽要求不很高的客户的需求。
在我国, 各主流ASON设备厂商均需取得信息产业部的人网证。多数厂家只有高等级大容量的智能光交换网络产品, 部分厂家有具备智能传输功能的智能传输产品, 虽然这部分产品未实现真正意义上的智能光交换功能, 但的确在智能化的道路上迈出了一步, 为将来智能光网络的建设奠定了基础。另外, 在高速公路枢纽节点对智能光传输设备具备的大容量多端口的交叉连接设备有较为广泛的应用需求。
3 智能光网络技术在通信系统中的应用
3.1 ASON技术在干线传输网中的应用
高速公路干线传输网的功能主要是为组织省 (市) 内交通电话网、视频会议网提供中继通道, 为省 (市) 间电话网互联或组织全国交通电话网预留中继通道, 为路段或片区中心的监控、收费系统的数据、图像上传省中心以及相邻路段分中心之间互传监控信息提供传输通道, 为高速公路省中心与各路段或片区中心的其他信息化管理、信息化办公等新增业务的需求提供数字通道。从网络结构方面考虑, 目前高速公路干线传送网多采用基于SDH的MSTP多业务传输设备组建, 其组网方式多采用骨干环网与链状网相结合的方式组网。各省 (市) 高速公路环路较长, 出现两点故障或多点故障的概率较大, 因此有必要通过引人ASON技术来增强网络的生存性。
(1) 避免无序的MESH组网
组建MESH网络可以提高千线传输网的可靠性。以一个具体的MESH网络组网形态为例, 图1的MESH网在E点的安全性表现为在3个方向断纤的情况下依然可以实现业务的传送。当然, 安全性的提高和付出的成本代价是密不可分的, 恢复路径越多, 相应的光方向数增加得越多。因此在实际工程中, 并非每个通信干线节点都要与相邻的通信分中心的ADM设备相连接, 尤其是对于庞大的高速公路网络, 首先, 高速公路光缆都铺设在中央分割带通信管道中, 安
全性相对较高;其次, 高速公路通信干线接点设备的中继距离都比较长, 要在全省范围内随意组建MESH网格网, 不仅需要多个光接口板, 在多个方向都还需要增设多套REG中继设备, 造价将会非常昂贵;最后, 高速公路业务颗粒需求较细, 全面采用网状网络, 电路设计较为复杂。因此, 即使采用ASON技术组网, 也要尽量避免无序组网, 即避免每个路段或片区中心的ADM设备与各个方向相邻的ADM设备相连。
(2) 与MSTP网络的融合
各省高速公路干线通信网平台中已经存在大量传统的MSTP光传输设备, 新的ASON智能光网络设备引人后必须与MSTP网络无缝融合, 才能在有效保护既有投资的前提下, 逐步向ASON演进。ASON与传统MSTP光网络采用统一网管, 可以同时支持MSTP传统设备子网和ASON子网。传统MSTP设备的业务配置按照传统配置方式进行, ASON智能网元则按照智能方式配置, 通过网管的处理, 可以实现子网间业务的端到端配置。各自子网内若出现断纤, 则按照各自的配置进行保护或恢复。在两个不同子网相连的区段, 可以配置成1+1, 1:1线性复用段、子网连接保护 (SNCP) 或业务关联方式, 实现交界处区段的保护。
3.2 ASON技术在用户接入网的应用
用户接人网主要是为路段或片区所辖范围内用户与中心之间的语音、数据、视频传输以及办公自动化系统的建立提供传输平台。用户接人网的业务表现为集中型业务。对于高速公路用户接人网特定的服务对象以及建网的特定物理环境 (线形) , 其业务也表现为集中型, 因此ASON技术MESH组网的特点并不会发挥作用。但是, 目前很多高速公路在全程监控和隧道监控的情况下, 路段内大量的数字化IP视频信息需要按站汇集到接人网系统进行传输, 因此在突发情况下路段或片区中心对于沿线站点突发的大容量IP视频流调用传输需求较为明显, 也就是说接人网系统对IP业务带宽的动态分配的需求较为明显。这就需要接人网具备快速灵活的端到端调度以及带宽的共享和灵活调配功能。据此, 建议高速公路用户接人网传输平台也优先采用ASON技术进行建设, 并结合路段需要内RPR平台。
结束语
ASON智能光网络只是传输网与交换网融合的初级形式, 也是光网络智能化的开始。随着技术的发展, 实现在光层进行交换以及光分组交换技术才能使真正的全智能的全光网络投人应用。同时也应注意到, 并非进行物理连接就可以实现或充分利用ASON的智能特性。因此, 建设ASON网络平台时的重点在于ASON网的规划设计、业务路由规划、冗余容量分配和故障模拟分析、网络优化等几个方面, 这才是系统实现传输网络平台智能化的本质与核心。
摘要：光网络从准同步数字体系 (PDH) 发展到同步数字体系 (SDH) , 传输网络在组网能力、安全性和标准化等方面迈出了一大步。传统SDH以TDM传输和网络管理为主, 基本的设备形态为ADM和MADM。MSTP的出现、WDM的广泛运用大大提高了光网络的传送能力, 伴随着GFP、VCAT、LCAS等面向数据业务的标准在MSTP上的成熟应用, MSTP已经成为当前光网络建设的首选。
关键词：同步数字体系,自动交换光网络,无线网格网络
参考文献
[1]袁为国.ASON的发展及在电力通信网中的应用策略[J].电力系统通信, 2009, 2.[1]袁为国.ASON的发展及在电力通信网中的应用策略[J].电力系统通信, 2009, 2.
智能业务光网络 篇5
[关键词]智能光网络；电力通信系统；应用
我国智能化电网建设的加速对电力通信系统实时控制的要求更高，电力通信工作越来越重要。现有SDH光传输网络难以满足电网发展的需求，以SDH以及光传送网为基础的智能光网络的成为电力通信系统发展的方向。
一、我国电力光纤通信的现状
目前我国电力光缆主要由普通光缆、ADSS光缆以及OPGW光缆组成，近几年的光缆建设以OPGW光缆为首要选择，辅以普通光缆，基本覆盖110kV的开闭所以及变电站，通过光纤线路实现网络连接。就传输网络而言，已有的SDH电力通信系统通常采用环网结构，即使用SDH光端机进行组网，传输容量一般为2488Mb/s或者622Mb/s。目前我国电力通信系统光线通信主要存在以下几个方面的问题。首先是灵活性比较差。通信网的业务调度能力较差，静态的端到端业务配置效率低.业务的疏通以及汇聚时往往出现阻塞，对于突发特较强的数据业务先天不足，并且SDH的网管功能使得其对网管的依赖性较强，一旦网管出现故障后果不堪设想。其次是业务模式比较单调。由于SDH网络无法对不同的用户和业务进行分级，因此提供的保护方式单一，网络资源的利用率比较低.更无法实现对资源的优化配置。再次是光缆的安全性比较差。SDH网络只能依靠2个光缆路由组成环形网络，难以应对网络光缆中断的故障，有着多站点通信失灵的危险。最后是扩展性能差。由于傳统电力光纤通信的管理针对厂商，环网数量的增加带来了资源瓶颈，电路调度以及环间资源的优化往往比较繁琐。
二、智能光网络概述
1.智能光网络的概念
智能光网络是在SDH以及光传送网上增加独立的控制平面后形成的，支持目前传送网提供的不同速率以及信号特性的业务。智能光网络能够在两个客户网之间提供固定带宽的传输通道，因此它对于新业务有着较强的可扩展性，能够支持多种业务模型。与传统的SDH网络相比而言，智能光网络有着以下几个方面的优点。首先是采用动态分布式的重路由，将全网的空闲链路当做备份路由，可以为多重节点故障时恢复链路提供更多的解决方案，因此能够使用备用宽带保障重要业务，并且它提供多种业务等，能够根据不同的需求定制特定的恢复方式，提高网络资源的利用率，为用户提供差异化的服务。其次是智能化的端到端配置。智能光网络中的业务配置能够根据网络资源、用户要求等使信令协议自动地进端到端的指配，创建动态的交叉连接并以此连接做为实体进行管理。快速配置的能力可以现状提高新业务的效率，实现资源的充分利用，并且信令的快速配置有利于未来多厂商互联互通。通过设置自动触发带宽调整条件可以利用智能光网络的自动化以及智能化能力来完成带宽的自动无损调整。
2.智能光网络的关键技术
第一，路由技术。路由技术是智能光网络中控制平面的重要技术，分为域内路由协议以及域间路由协议，前者适用于同一运营商的不同控制域，后者则适用于是不同运营商的控制域之间。第二，信令技术。在SDH中主要依靠网管集中实现调度，信令技术并不重要，而在智能光网络中信令技术是其重点，信令协议用于建立、维护以及拆除分布式连接，传送资源发现、呼叫控制、连接选择以及连接控制等信息。第三，自动发现技术。自动发现指的是网络通过信令协议实现网络资源的自动识别，包含控制实体、层邻接以及物理媒介层的逻辑邻接和业务发现。第四，链路管理技术。链路管理运行于邻接节点间的传输面上，用于提供链路并管理节点之间的控制信道，其核心作用在于信道管理、故障定位以及隔离等等，是实现光路自动配置的关键。
三、智能光网络在电力通信系统中的应用
智能光网络是构建下一代光网络的核心技术，这种技术和组网思路能带来显著的优势，不过不便之处在于这种技术目前尚处于发展之中，尤其是接口规范以及协议标准等都还处于制定过程当中。因此，可以采取以下措施在电力通信系统中应用智能光网络技术。首先是充分利用已有的网络资源，在保证目前投资的情况下逐渐引入智能光网络，达到少投入并且多收益的目的。其次是要坚持网络的兼容性以及技术的标准性，信令协议标准是智能光网络在电力通信系统中应用的前提，因此应当根据现有设备与网络以及评价方案选择标准协议抑或专有协议。最后要根据自身业务以及网络发展的实际状况引入并开展新的业务，逐步过渡到智能光网络。
从技术层面而言，智能光网络在电力通信系统中的应用可以从以下几个方面入手。第一是在已有的网络中引入集中控制系统，与此同时要向外提供标准的UNI接口，实现带宽与流量的按需配置。可以考虑在已有的光传输网层面选择核心节点配置大型交叉连接系统，通过这种方式能够屏蔽目前网络条件下的多厂商环境，构建一个灵活强大的智能核心层，也可以在保持已有传输网的前提下在集中管理系统上进行智能控制系统的配置，借助提供的标准OIF-UNI接口来实现与数据业务层之间的自动互联，最终搭建起结构重叠的智能光网络。第二，等智能光网络技术实现标准化后，可以在电力通信网络中建立信令机制，配置带宽的工作就可以由信令网来实现。对于目前电力通信网络中的带宽配置则仍然可以继续使用集中控制系统来实现。在一段时间内两种方式共同使用，平滑过渡，保证全网间的端到端配置。智能光网络技术是构建下一代电力通信系统的核心技术之一，它的网络体系结构能够给电力通信网络带来深远的影响。
参考文献 ：
[1]张白浅.谈智能光网络的特点及应用[J].技术与市场.2009.
[2]吴佳伟.智能先网络技术白皮书[J].电力系统通信.2010.
[3]郑伟军.智能光网络在嘉善电力的应用[J].华东电力.2009.
智能业务光网络 篇6
简言之,业务光网络是具备业务感知和驱动能力的、面向智能资源管理和配置、具有灵活的业务区分和创新能力的业务提供和支撑平台。它以业务为导向,因此服务质量(QoS)是其应该考虑的重要问题,而服务等级协定(SLA)是为了管理具有QoS的电信业务而提出来的,它解决了用户和服务提供者之间有关保证服务质量的问题,因此具有重要的作用。业务光网络利用光层的大容量将业务直接承载在光层,而SLA的出现不仅保证了业务的有效实施,而且为新业务的提供创造了条件。在这种情况下,为了适应未来光层业务的需要,光服务等级协定(O-SLA)的概念得以提出。
1 业务光网络中O-SLA的框架结构
对于服务水平的研究并不是一个全新的概念,而是一个通用的技术[1],因此基于具体的技术,相关标准化组织提出了SLA相关标准,对其基本框架和核心问题进行了规范。本文在现有SLA标准规范的基础上定义了业务光网络的O-SLA框架结构。
1.1 基于O-SLA的客户/提供者关系
O-SLA是针对光层业务而提出的SLA,它是存在于光层服务用户和光层服务提供者之间的一个合约(或者合约的一部分),是在服务品质、优先权和责任义务等方面达成的协议。图1描述了基于O-SLA的光层服务提供者和光层服务用户之间的关系。
由图1可知,为了向光层服务用户提供端到端的业务,可能需要经过多个光层服务提供者,而这些光层服务提供者之间也会存在“光层服务用户/光层服务提供者”关系,一个光层服务提供者可能对于某个光层服务提供者是服务提供者的角色,而对于另一个光层服务提供者可能会是光层服务用户的角色,在这些关系之间也会存在O-SLA合约。为了解决多个光层服务提供者环境中这一复杂的关系,本文像SLA一样在光层也引入了“一站负责制(one stop responsibility)”的概念,即在多个光层服务提供者环境中,允许用户保留一个首要的光层服务提供者,这一提供者为总体可接受的QoS负责。一站负责制使得光层服务用户/光层服务提供者之间的关系更加简洁、明确。
1.2 O-SLA框架结构
O-SLA合约中主要包括4部分内容:一是商务部分的内容,主要规定了O-SLA合约的引言、适用范围等商务部分协议。二是技术部分的内容,主要通过相关QoS技术指标和指标参数对提供的业务质量进行约定[2],作为SLA规范的主要内容,以此为依据对提供者提供的业务进行评估,这部分指标参数分为技术相关、业务相关和技术/业务无关几个部分。三是服务部分的内容,主要对O-SLA的服务实施流程如业务开发、协商以及诸如服务水平报表等事项进行规定。四是执行方式部分的内容,主要对O-SLA的执行状况进行监视,并对违约定义进行约定。在光层业务中,主要是通过对带宽的等级划分来完成O-SLA的业务分级,这是其与SLA的主要区别。图2示出了O-SLA的框架结构。
在光层业务中,无论是光层带宽业务还是IP over WDM业务,由于此框架结构包括了用户和业务提供者之间的公用商务部分以及业务细节的定义,所以这样的结构具有良好的扩展性和可重用性,可以很好地满足光层业务的需要。
2 O-SLA中动态协商机制的研究
协商机制是O-SLA实施过程中的重要一环,它的核心思想是在用户侧的O-SLA需求和业务侧的O-SLA提供能力之间建立一个协商和调整的机制,换言之是将用户侧对于O-SLA的需求映射到业务侧中某个事先建立或动态计算出的O-SLA等级中。
在传统的静态网络条件下,因为业务提供仍需较长时间,所以静态协商机制没有显现出太大的弊端。而在业务光网络环境下,由于智能光网络中交换连接(SC)的出现,从技术的角度已经实现了业务连接的动态实时提供,在此环境下再进行静态的协商会使得业务光网络的动态业务提供优势被削弱,从而影响了客户对实时性业务的使用需求。因此,在动态业务提供的需求下,动态协商机制的研究成为热点。它的组成框图如图3所示。
由图3可知,动态协商功能模块由动态协商引擎、模版集和策略库组成。当用户发起业务请求时,通过用户网络接口触发业务的动态协商流程,动态协商引擎参考O-SLA模版集和业务提供数据库的数据,进行分析对比,确定网络性能和提供能力是否满足客户需求。若能,则提供用户侧请求的O-SLA服务;若不能,则进行请求参数的调整,并和用户侧进行信息交互,它使得O-SLA的提供更加实时、高效。基于组成框图,以下分析O-SLA动态协商机制的具体实施流程。
第一步,业务请求和协商发起。主要进行业务请求的发起,并据此触发业务协商流程。具体步骤为:用户发起动态O-SLA业务请求,解析并验证其语法,若通过验证,则向客户分配唯一的协商控制O-SLA业务合约号,并返回相应的响应信息,随后接受客户O-SLA请求,若没有通过验证,则返回重新发起新的动态O-SLA业务请求。
第二步,O-SLA动态协商。主要完成用户请求的O-SLA和数据库信息的分析对比,确定网络性能和提供能力是否满足客户需求。若不能满足,则进行请求参数的调整,并与客户端进行信息交互,实现动态协商;若能满足,则进入下一步。具体步骤为:业务协商模块接收业务请求信息,并进行业务参数的解析,解析后的参数与模版集和策略库中的数据进行对比,如果能满足业务请求参数,则进入下一阶段,如果不能满足要求,则返回客户参数调整信息,如果客户调整成功,可再次发送业务请求信息到协商模块,从而完成动态协商过程,如不成功,则撤销协商和业务合约号。
第三步,O-SLA业务动态协商判决。主要是根据动态协商完成后的业务参数信息,触发业务判决功能,根据判决策略(主要是商务审查),确定是否进行O-SLA业务合约的生成。若业务动态协商判决成立,则执行合约的生成,反之,则撤销业务合约号并通知客户。
第四步,O-SLA业务动态协商的完成。成功生成合约,则入O-SLA业务数据库,并且触发传送层执行业务建立过程,如成功,则完成动态协商实现,否则撤销业务合约。
3 O-SLA关键技术分析
O-SLA作为一个重要的工具能够将客户的需求和网络的服务用合约的形式规范下来,为新型业务提供了质量保证,同时它作为业务分级的策略,可以使运营商的业务提供逐渐从“粗放”向“细分”发展,可以更加有效地实现业务提供的针对性和差异性,提升运营商业务的竞争力和附加值,因此具有重要的作用。为了使其能够有效地实施,必须对关键技术进行分析,包括O-SLA等级规划、O-SLA的实施方式、O-SLA相关参数的收集和分析以及端到端O-SLA的实施和管理。
3.1 O-SLA等级规划
O-SLA等级的划分、指标体系及参数门限的确定是其业务开发的重要部分,它们的取值不仅影响到运营商的网络性能和服务能力是否能够正常提供O-SLA等级的要求而不会支付过高的赔偿费用,还关系到用户是否对它感兴趣,是否愿意支付更多的费用来获取更高等级的服务这些与运营商市场密切相关的因素。在业务光网络中,业务是主导网络发展的驱动力,O-SLA等级划分合适与否直接影响到光层业务是否能成功运营,因此,O-SLA等级规划在业务光网络中具有重要的作用。
3.2 O-SLA的实施方式
在不同的网络技术中,SLA的具体实施有不同的方式。O-SLA的实施在技术上主要体现在与连接可靠性相关的不同优先级的实现,包括建立优先级、保持优先级和恢复优先级。用户将单个业务等级通过协商机制映射到光层业务运营商一系列的O-SLA等级中,运营商可根据情况做出不同的选择。在业务光网络中,控制平面可以根据网络可用的且符合O-SLA要求的空闲资源、优先级和其他策略,决定是否响应用户请求建立新的连接,即授权用户接入网络资源,或者告诉连接请求的发起者该请求被拒绝。
3.3 O-SLA相关参数的收集和分析
由于业务的O-SLA参数的基础均是通常的一些网络和业务性能参数,对这些性能数据的收集和分析,现有网管系统均有相关功能,但所欠缺的是将这些收集到的性能数据与具体使用该业务的用户以及该业务的O-SLA等级相关联。因此,在支持O-SLA的网管系统中,需要将性能数据从网管系统中的相应部分提取出来,关联到具体用户和其业务的O-SLA等级再进行分析,监控当前用户业务的O-SLA执行情况,形成对该用户业务的O-SLA等级的服务性能数据和服务性能报告。
3.4 端到端O-SLA的管理
在传统的电信网络中,业务的转发是采用逐跳的形式实现的,随着智能光网络的出现,网络的自动控制能力得到加强,业务提供者更多地使用术语“端到端”来描述它们提供业务的能力。端到端的O-SLA反映了客户对业务的O-SLA管理的要求,即客户既不关心业务的实现细节,也不关心业务提供者逐段网络的O-SLA,而是对从业务提供的起点到终点的整个业务路径或路由上的O-SLA敏感。端到端的O-SLA管理在所有网络技术中都是一个非常复杂的网络管理问题,它必须建立在科学、准确地对业务路径/路由经过的各个网段的性能数据和故障数据的统一监控、采集、分析和处理的基础上,同时又需要从其他的管理系统中采集业务和用户方面的统计数据,进行集中有效的管理。
4 基于业务驱动的O-SLA实现流程
具有区分服务能力是O-SLA的一大特点,它能直接向端用户提供可定制化的光业务。随着光层业务更近地贴近用户,为了适应客户需求而提供区分业务的价值逐渐增加。而智能控制平面的出现将静态的业务变为动态、可交换的业务,更为区分业务的提供奠定了基础。在业务驱动下,传送服务中O-SLA区分业务的总体实现流程如图4所示。
进入光传送网的业务按其粒度可分为两种形态[3]:一种是来自不同光网络运营商的波长粒度的业务,还有一种是来自不同域的基于因特网协议/多协议标签交换(IP/MPLS)的亚波长粒度的业务。当业务发起传送服务请求时,它先根据自身的特点,选择满足其传输要求的光服务等级参数,然后光层服务提供者根据该参数选择满足业务服务需求的优化实现机制,通过合理的资源调度,最大限度地提高网络的资源利用率,以降低网络的运营成本[4]。其中,光层区分服务模块的主要工作是解析业务建立请求中的O-SLA等级消息,并把它以约定的方式发送给控制平面,在其作用下从O-SLA数据库中找出相对应的服务,进而完成光层业务的区分功能。此外,它还完成O-SLA合约与具体连接的关联,触发O-SLA监视模块工作/停止等功能。
5 结 论
O-SLA是光层服务提供者和客户之间的一种协商机制,它是一种双赢的策略,不仅有益于客户,而且有益于光层服务提供者。对客户来说,它使其享受到的权益获得有效保障;对于光层服务提供者来说,使其可以通过对O-SLA的管理了解客户的需求和客户使用网络的情况,从而制定相应的网络发展规划。本文对O-SLA的框架、关键技术和实施流程进行了说明,并提出了一种动态协商机制,该机制能满足业务建立的动态和灵活性等特点。
参考文献
[1]Dinesh C.Service level agreements on IP networks[J].Proceedings of the IEEE,2004,92(9):1 382-1 388.
[2]Rahul Garg,Ramandeep Singh Randhawa.A SLAframework for QoS provisioning and dynamic capacityallocation[J].Tenth IEEE International Workshopon Quality of Service,2002,5:129-137.
[3]Fawaz W,Daheb B,Audouin O,et al.Service levelagreement and provisioning in optical networks[J].IEEE Communications Magazine,2004,42(1):36-43.
[4]倪文达,朱春雷,郑小平.支持区分服务的全光网络设计和实现[J].中兴通讯技术,2006,12(6):10-13.
日本在智能光网络上的创新 篇7
NTT公司智能光网络的战略, 主要侧重于光网络的建设和光波长控制技术的研发这两个方面。
NTT公司的光网络研发创新
NTT公司一直都在致力于光纤网的建设, 现在对于NTT东日本公司来说, 在大都市地区, 用户电缆中其馈线电缆已经100%光缆化了, 即使包含边远地区在内, 总的馈线电缆也已经实现80%以上光缆化;就是对于NTT西日本公司来说, 总体看去, 它的光缆化率也仅仅比NTT东日本公司稍微少一些, 其光缆化的程度与NTT东日本公司也很接近 (局间的中继电缆和长途电缆NTT公司早已光缆化了) 。
NTT公司为了实现自己的发展战略目标, 大力发展光网络, 并把光缆网划分成用户接入网 (由NTT公司机房到用户) 、边缘网 (距离不太长的县内通信) 和核心网 (长途网) , 在这些领域中努力掌握核心技术并投入大量新设备, 以求占领该领域的制高点, 并在设备应用上进行了创新。
在用户光纤网的建设中, NTT采用的一项重大技术是PLC技术 (石英平面光波回路技术) 在传输设备方面的应用, 它主要表现在光分离器、光耦合器以及视频滤波器等几个方面, 这些设备在用户光纤传输系统中都是不可缺少的设备。
在边缘网中, 光纤网中大量采用WDM设备, 因为使用的波长都是固定的, 当需要对波长进行调正时, 需要派工程技术人员到施工现场进行调正, 为了避免此种麻烦, NTT公司开发出了ROADM (Reconfigurable OpticaAdd-Drop Multiplexer) 设备, 实现了在局部内可通过遥控对波长进行调正。ROADM设备是利用PLC技术做成的热敏光学开关, 由于加热, 可使PLC基板的光折射率发生变化而引起光波导通路方向发生改变, 完成波长的交叉连接。目前投入使用的是16波长的交叉连接设备, 正在开发的是32波长交叉连接设备。ROADM设备的引入, 是NTT公司在边缘网中的重大举措, 对下一代网络建设将带来重大贡献。
在核心网中历来都是通过ADM这类设备, 用电的方式实现对电路进行调正, 它带来的问题是需要对每个数据包包头地址进行判断后, 再进行路径选择, 处理的信息量大, 容易产生时延。为了解决这个问题, NTT公司开发出了光交叉连接设备, 可对每个波长进行选择, 而不是对每个数据包进行路径判断, 可降低时延, 使时延不会波动和实现大容量传输, 目前投入使用的最大波长交叉容量是64×64, 更大交叉容量的光交叉连接设备正在研发中, 这种设备的投入使用, 使NTT的光网络向智能光网络迈进了一大步。
优化光网络控制技术
关于波长控制标准, 目前世界上有IETF (因特网工程任务组) 制定的GMPLS (通用多协议标签交换) 和OIF (光互联网论坛) 制定的O-UNI (光用户网络接口协议) 。
O-UNI用于光路由器与边缘路由器之间的波长控制, 由GMPLS与O-UNI的协同动作, 实现边缘路由器点到点间的波长控制。O-UNI是用户通过控制平面向传送平面发命令/请求服务的入口, 利用O-UNI, 运营商就可以采用多厂家、多种技术的网络提供先进的光层服务, 客户端数据业务通过O-UNI可以无缝地通过光网络建立端到端跨越全网的连接。O-UNI上提供的基本功能就是:按用户需求在服务提供商光网络入口和出口接入点之间创建和删除固定带宽的光电路连接;具体来说, 就是由发信侧的边缘路由器用O-UN向光路由器发出呼叫, 在光路由器间用GMPLS逐次对光波长进行设定, 到接收侧用O-UNI对边缘路由器进行呼叫, 最终完成对波长的设定, 与电话网的呼叫控制方式相类似, 这是传统上经常采用的方式。
上述方式对于由边缘路由器发出呼叫请求的情况下是有效的, 但是在因特网传输数据时, 话务量在多个边缘路由器进行分配的情况下, 需要网管进行管理时, 上述方式就不适用了。在这种情况下客户端服务器的控制方式比较合适, 但是对网内所有的控制都采用客户端服务器的控制方式时, 也存在计算量太大的问题。为此NTT公司研发出了仅仅在边缘路由器与光路由器间用客户端服务器实现的控制方式 (用O-UNI进行收、发控制) , 而对光路由器之间用GMPLS进行接续控制, 并用网络服务器进行管理, 这样全网就可实现波长自律控制, 在全网实现点对点对波长的增设和削减, 以应付话务量变化的需求。
日美光网络控制技术比较
目前美国也在进行智能光网络的建设, 日美智能光网络都能根据网内话务量的变化, 自动实现对波长的调正, 而对波长调正基本上都是靠O-UNI和GMPLS协议的相互配合, 通过网络经路由器实现。
但日美两国在构筑智能光网络时的设计思路有所不同, 如美国智能光网络波长调正靠网络控制服务器通过设定话务量 (光纤中的传输速率大小) 门限进行, 运算工作量大, 但设备间配合工作量小, 时效快, 波长调整网络颗粒比较大 (以光纤为单位) , 它侧重于骨干网上的应用。而日本则是靠客户端服务器与网络控制服务器协同、通过处理边缘路由器的用户呼叫请求完成, 网络环节比较多, 但波长调整网络颗粒比较小, 这有利于电信业务开展。
智能光网络中RWA问题的研究 篇8
随着网络技术的不断进步, 以及信息化程度的不断加深, 对通信的容量、速度、质量以及服务种类的要求也是越来越高, 这些都对带宽提出了更高的要求, 而自动交换光网络[1] (ASON) 是在信令网的控制之下完成光通道的建立和自动交换功能的新型网络, 代表未来光网络技术的发展方向。这种网络数据的传输和交换过程都在光域内完成, 不存在任何光电转换, 避免了电子器件所产生的电子瓶颈, 具有较大的带宽。
自动交换光网络中采用波分复用技术 (WDM) 进行信号传输, 即将信号由发送端复用到同一根光纤的不同波长段上, 再经信道传输, 这样将同一条链路分为多个通信信道, 扩大了信道传输容量。由于信道中波长资源是有限的, 如何合理优化网络, 利用有限的波长资源最大限度的建立连接, 改善网络阻塞性能, 是人们关注的焦点。路由选择和波长分配[2] (RWA, Routing and Wavelength Assignment) 问题是指当一个连接请求到达时, 为该请求选择合适的路由并分配波长资源, 它是ASON中的一个核心问题, 针对不同业务的特性和连接请求方式, 可将RWA问题分为静态RWA与动态RWA问题。对于静态RWA问题的优化目标是使所用波长数最小, 或者在波长数给定条件下, 尽可能多地建立连接, 而动态RWA主要优化目标是降低网络阻塞率。由于RWA问题是NP完备性问题, 为降低其复杂度, 通常将其分为路由选择子问题和波长分配子问题来研究。
2 静态RWA问题
静态RWA算法以最小化波长数为优化目标。该问题可以归结为一种规划问题, 通常用整数线性规划ILP (Integer Linear Programming) 方法进行描述, 这种方法适合于规模较小的网络, 当网络规模较大时, 通常拆分为路由选择子问题和波长分配子问题来求解。
2.1 静态RWA的类型
根据业务类型的不同, 静态RWA问题可以分为支持电路交换业务的SRWA算法和支持分组交换业务的SRWA算法两类。前者业务需求矩阵给出了每个节点对之间需要支持的光通道数目, 而后者则存放节点对之间归一化的平均分组业务强度。对于支持电路交换的SRWA, 由于同时实现业务需求的路由选择和波长分配需要较长计算时间, 因此不适合在大型网络中应用, 通常将其拆分为路由选择和波长分配两个子问题。而当光网络用于传送分组业务时, 光层网络的优化目标和优化策略方面存在明显的不同, 这时光网络上叠加有电交换层的重叠多层网络结构就成为主要的研究对象。影响支持分组交换的SRWA算法设计的主要因素主要有成本因素、拥塞因素、时延因素、映射因素等。
2.2 静态RWA中路由选择子问题
对于静态RWA路由选择子问题, 常采用启发式算法进行求解, 主要有固定路由算法 (Fixed routing) 和固定备选路由算法 (Fixed-alternate routing) 两类[3]。
2.2.1 固定路由算法
固定路由算法是一种最简单的路由算法, 选路是事先进行的, 网络总是为同一节点对提供固定不变的光通道。选路过程如图1所示, 在一个6节点的网络中使用该算法进行选路时, 节点0到节点2之间的工作路由依次经过了节点0、1、2, 而节点0到节点3之间的工作路由依次经过0、1、2、3。该路由算法比较简单, 容易实现, 但却需要较多的波长资源, 且容易使某些链路波长资源耗尽, 从而导致网路拥塞迅速增加, 由于没有备用路由, 故不具备故障恢复能力。
2.2.2 固定备选路由
固定备选路由算法是对固定路由算法的改进, 源节点和目的节点对之间不仅存在最短的工作光通路, 还存在一条或多条备用路由作为保护光通路, 且它们在物理上具有最大程度分离的特点。选路过程如图2所示, 在节点0与节点2之间除经过0、1、2的最短路由之外, 还存在另外一条经过节点0、5、4、2的备用路由。由于能够在工作路由发生阻塞时, 选择备用路由作为新的工作光通路, 该方法可使网路具有一定程度的故障恢复能力, 降低了网络的拥塞概率, 流量的阻塞概率明显减小。
2.3 静态RWA中波长分配子问题
当采用路由算法为一个连接选择一条路由之后, 必须在满足不同波长限制条件和波长连续性限制条件的基础上, 为光通道选择合适的波长。对于静态RWA, 波长分配算法主要有着色图算法以及遗传算法、模拟退火算法等启发式算法, 有时对于较复杂的网络, 常将一些算法结合起来使用。
着色图算法[3]首先为原网络拓扑图建立一个辅助图G' (V', E') , 然后将辅助图中的每条光通道用一个顶点V'来表示。对于经过相同链路的不同光通道, 采用边来将其顶点相连, 并在辅助图中为顶点V'着色, 保证相邻的顶点不着相同的颜色, 如此将波长分配问题转化为光通道着色问题。辅助图中的颜色总数就是网络的波长需求数目。这个着色问题已有有效的算法, 但较为复杂, 为简化可采用启发式算法求解, 如遗传算法、模拟退火算法等。
遗传算法[4] (GA:Genetic Algorithm) 是一种基于自然群体遗传演化机制的高效探索算法, 它是一种基于“适者生存”的一种高度并行、随机和自适应的优化算法, 编码和遗传操作比较简单, 优化不受限制性条件的约束, 其最显著的两个特性是:隐含并行性和全局解空间搜索。遗传算法常被广泛用于非常困难的混合优化问题的求解。
模拟退火算法对NP完全组合优化问题尤其有效。由于该算法源于固体退火过程, 即先将温度加高, 再慢慢降温 (即退火) , 使之达到能量最低点。虽然模拟退火算法会产生局部最小值, 但从整体来看, 还是能够给出较优解的, 并且较优解更容易产生在低开销区域中。总之, 该算法实现简单, 比较适用于组合优化问题中, 不足之处在于计算复杂度较大, 对于存在较优解的情况, 很难实现进一步改善。
3 动态RWA问题
动态RWA算法以降低网络阻塞率为优化目标, 一般采用启发式算法来求解, 由于连接请求的随机到达性, DRWA的求解不能采用整数线性规划 (ILP) 或者着色图等处理静态问题的方法来求解。动态RWA问题同样属于NP-C问题, 一般将该问题分解为路由选择子问题和波长分配子问题分别求解。
3.1 动态RWA中路由选择子问题
通常将动态RWA路由子问题分为三种, 即:固定路由算法、固定备选路由算法以及自适应路由算法。自适应路由算法是根据网络状态, 来为源、目节点对之间选择路由, 该算法与固定路由算法、固定备选路由算法相比, 在拥塞概率方面有明显优势, 但这也是以计算复杂度增加为代价的。这三种路由之间的比较如表1所示。
3.2 动态RWA中波长选择子问题
选定一条路由后, 要为其分配波长, 对于波长分配算法, 目前有较多的研究, 提出了多种算法, 常用的波长分配算法有以下几种[7]:
(1) 随机波长分配算法 (Random) :首先遍历所有波长, 确定选定路由上的可用波长集, 再从中随机选择波长分配给该路由。
(2) 首次适配波长分配算法 (FF:First-Fit) :在网络的规划阶段该算法将波长在可用波长集中按固定顺序 (如按由小到大顺序排列) 进行统一编号, 编号低的波长比编号较高的波长优先分配给光通道。与随机分配法相比, FF法不必搜索全部波长, 找到可用波长就进行分配, 计算量更小, 分配速度也较快, 不需要知道全网的状态信息, 在降低阻塞率和提高网络的公平性方面性能较好。
(3) 最长跳数算选择法:根据确定的连接请求路由, 将跳数从大到小进行排列, 首先为最长光路分配波长。当网络负载较大时, 其网络的公平性是以阻塞率的增加为代价的。
(4) 最少使用波长分配算法 (LU:Least-Used) :该算法根据网络当前的状态统计出各波长的使用情况, 并将波长使用率按升序排列, 在选定路由上, 选择波长使用率最小的可用波长分配给连接请求。
(5) 最大使用波长分配算法 (MU:Most-Used) :该算法与LU算法相反, 优先选用使用率最高的波长。
(6) 最小乘积算法 (MP:Min-Produce) :该算法针对多纤网络设计, 当每条链路中的光纤数目为1时, MP算法就蜕化为FF算法。算法首先对所有波长进行编号, 然后根据网络当前状态, 计算出选定路由上各段链路的每个波长已被占用的信道数的乘积, 最后选取具有最小乘积且编号较低的空闲波长建立光路。
(7) 最轻负载算法 (LL:Least-Loaded) :该算法也是对多纤网络设计的。首先对所有的波长进行编号, 以确定在选定路由上各波长的可用信道数, 然后从中选择具有最大可用信道数的波长。
(8) 最大总和算法 (MS:Max-Sum) :该算法可用于单纤网络或多纤网络。对于一个连接请求, 在选定的路由上, 对所有可用波长依次计算将可用波长分配给该连接请求后, 网路中其它所有通道可用信道数总和, 选择可用波长数总和最大的波长。
(9) 相对容量损失算法 (RLC:Relative Capacity Loss) :该算法在最大总和算法的基础上形成, 与MS算法类似, 都适用于流量非标准的网络, 但RLC算法的效果更好一些。RLC算法主要是使相对容量最大化。
(10) 最小影响算法 (LI:Least Influence) :该算法为新业务在选定路由上分配波长时, 考虑选用对全网其它通路影响最小 (对相关通路造成的瓶颈综合最小) 的波长。
(11) 相对最小影响算法 (RLI:Relative Lease Influence) :该算法在最小影响算法的基础上, 将各相关业务在各波长的瓶颈链路数除以此业务的可用信道总数, 再将此比值累加, 选择其中具有最小累加值的波长。
各种波长分配算法计算复杂度比较如表2所示, 其中L表示链路数目, N表示节点数目, W表示可用波长数目。
4 RWA算法中的其它问题
RWA问题是ASON设计中的一项关键技术, 不仅影响到网络中波长的利用率, 还会影响到网络的其它特性, 如业务容量、传输时延、设备端口数等, 从目前研究情况来看, RWA算法中还存在以下几个问题需要解决:
(1) 非精确网络状态问题[5]:在大规模网络中保持网络全局信息的精确性几乎是不可能的。网络的准确性受到许多因素的制约, 如时延问题、网络状态更新频率, 以及大型网络状态聚集等。因此, 对于非精确网络状态信息下的RWA算法进行研究很有很大的必要性。
(2) 波长转换问题:引入波长转换可使在一条光路上分配波长时更加灵活, 动态建立光路时阻塞率减小。由于波长转换器价格昂贵, 且技术上有限制, 因此波长转换器在网络中的作用仍是一个争论的焦点。波长变换对RWA问题结果的影响以及怎样在网络中引入波长变换以达到性能最佳等问题还需进一步的研究。
(3) 综合优化问题[6]:网络设计需要优化的目标有很多, 若仅仅考虑其中的一个, 而没有考虑各个特性之间的均衡折中, 网络的代价并没有因为算法的优化而降低。因此, 要研究基于提高网络综合性能 (如业务分级优化、公平性等) 的合理算法, 以减少网络代价。
(4) 多播技术问题:在光层实现多播, 就是将一个源节点光信号同时发送到多个目的节点, 需要建立一个光树。多播路由优化是指通过共享通信资源, 实现通信资源的优化配置, 该应用的普及导致多播主干网络的快速发展。对多播光网络的研究目前主要集中在RWA算法方面和流量疏导问题。
(5) 抗毁问题:光网络的抗毁主要针对光网络中可能出现的硬件故障 (如光纤断裂或网络节点故障) 而设计的故障保护和恢复机制。光网络的抗毁非常重要, 工作光通路和保护光通路的优化也很重要, 必须同时考虑才能达到网络的整体优化。一种情况是只考虑网络本身的抗毁, 可以分为保护和恢复两种机制。另一种则是考虑IP over WDM网络的抗毁, 将涉及到光层和IP层的多层抗毁问题。
(6) 服务策略问题:RWA分配过程中所选择的光通路一般未考虑物理层传输系统的约束和高层业务的要求, 但在网络实际运行时要引入各种策略, 例如引入优先级、某些光路必须经过某些节点, 而另一些光路则不用, 选择的光通路要满足WDM传输系统的可靠性要求等, 解决这些问题时需要有相应的RWA算法。
5 结束语
ASON是构建下一代光网络的核心技术之一, 本文重点对ASON中为连接请求建立光通路的波长路由算法进行了阐述和研究, 分别介绍了静态RWA与动态RWA问题的优化目标、路由选择和波长分配问题, 以及RWA算法设计中存在的其它问题。在ASON中, 受限于网络资源, 为了合理选择路由分配波长资源, 对RWA算法的优化已经成为了研究的热点。
参考文献
[1]赵丽霞, 胡宗福.自动交换光网络中路由问题的研究[J].光通信技术.2006, 12:96-101.
[2]张宝富等编著.全光网络[M].北京:人民邮电出版社.2002.
[3]乐孜纯, 张明, 全必胜.光网络实用组网技术[M].西安:西安电子科技大学出版社.2008.
[4]Peiyuan Lee, Yongtao Gong, Wanyi Gu.Adaptive routing and wavelength assignment algorithm for WDM networks with uniform and non-uniform traffic model[J].Communications Letters.IEEE.Jun2004, 8 (6) :397-399.
[5]吕翔.波长路由光网络相关问题研究[D].浙江:浙江大学, 2006.
[6]Esa Hyytia.Resource Allocation and Performance Analysis Problem in Optical Networks[D].Espoo Finland:Helsinki University of Technology, 2004.
[7]龚文芳.WDM全光网络中固定备选路由算法的实现及其算法优化[D].浙江:浙江工业大学, 2007.
一种新型无源光网络智能测试方案 篇9
近几年,随着接入技术的发展,国内外电信运营商开始大规模地开展PON(无源光网络)建设。面对复杂的网络环境,PON的运行安全和智能化管理成为电信运营商的工作重点[1]。由于PON维护存在工作周期长、人工操作多、海量光纤管理出错率高和故障定位不准确等问题,严重影响了网络的安全及质量。针对以上问题,电信运营商依托物联网、 IT系统和运维手段等技术来提升PON的测试效率、质量以及智能化水平。本文重点研究PON的网络运维智能技术。
1基于eTOM模型的PON运维模型
PON运维系统模型是基于eTOM(增强的电信管理运营图)模型开发的。OSS(运营支撑系统)由运营支持 准备、服务实现、业务保障 和计费组 成, PON具有点对多点的网络拓扑、多样化网络接入模式和复杂的多业务承载等特点,故IT支撑系统构架主要由网络资源管理、服务开通和服务保障三部分组成,利用自动激活、业务测试和集中告警三个模块显示对网络及系统的指配、测试与监控[1]。可见, PON的运维智能化就是基于IT支撑系统构架的三个环节的自动化和智能化,例如:智能光纤基础设施管理技术、智能光电子器件、终端“零配置”开通以及故障定位智能化等,同时引入智能维护手段,实现运维效能的提升[2,3]。
2智能光网络设施管理系统
网络的现代化、智能化及自动化依托智能光纤基础网络,而智能光纤基础网络构架由数据应用(业务应用)、数据流转(网络管理平台)和数据采集(光纤基础网)组成,如图1所示。
智能传感器、智能光纤网络设备、智能管理终端和智能光纤网络管理系统自下而上构成智能光纤网络[1]。智能管理终端和智能光纤网络管理系统利用有线或无线通过不同的接口控制智能光交接箱及光分线盒等设备,利用eID(电子标签)或RFID(无线射频识别)传感器进一步智能化管理光纤(光纤资源自动存储、自动识别、录入及核查)。
3智能光电子器件
带宽需求每5年增加约10倍,同速率接入网部署滞后城域以太网约6~8年,接入网技术由GPON (吉比特无源光网络)向WDM-PON(波分复用无源光网络)发展,NG-PON1(NG比特无源光网络)重用ODN(光分配网)来提升PON的速率和 带宽。 NG-PON2引入WDM技术实现PON堆叠,ONU( 光网络单元)发射无色可调,窄带接收;WDM-PON全新智能ODN中,ONU发射无色可调,宽带接收。
EPON(以太网无 源光网络)和GPON今后5年的需求量仍将很大,目前研究者关注网络价值链的整合,结合eID或RFID、OLT(光线路终 端 )、 ONU和发射器研发新的产品。OLT高功率EML (电吸收调制激光器)能满足网络要求,器件的波长范围为1 596~ 1 603 nm,芯片输出 光功率 >20mW,速率 >10Gbit/s;ONU可调激光器,器件满足的 波长范围 为1 524~1 540 nm,调谐1 100GHz连续可调,芯片输出光功率>10mW,成本低;小型化可调滤波器,产品调谐速率、平坦度、带宽和产业化得到了很好的提升,能满足网络传输要求[4]。
4 ONU
xDSL(各种数字用户线)接入网终端所占比重较小,终端可以及时更换,同时装机量在逐步减少; PON终端较复杂,所占比重较大,尤其是IPTV(网络电视)等多业务的应用平台,终端的放装流程更加复杂。通过技术创新和引进自动化业务激活流程, 使PON终端的配置减少,甚至没有,因而进一步减少了人工操作,缩短了安装时间,提高了装维效率。 具体认证方法如表1所示。
表中,MAC地址:固化在网 卡上串行EEPROM中的物理地址;SN:设备的序列号;LOID:认证用户名的注册码。
传统的ONU认证具有装机流程复杂和现场操作多等问题,装维人员 需要在用 户现场手 动完成ONU的配置,还需要后台机房人员的协助配合,因此,ONU认证无法实现“零配置”或“预配置”。
随着技术的不断进步,ONU认证方法 有了很多改进 和创新,实现了ONU终端 “零配置”。 在ONU未下发的情况下,基于逻辑标识实现了设备的物理标识和用户帐号的联合,完成了逻辑标识与用户的配置信息的关联,从而实现了“预配置”或“零配置”[1,4]。
新的ONU认证,利用智能终端(手机)通过有线或无线访问基于应用管理平台网页,实现了智能网关上的应用加载、删除和配置等管理功能。
5光链路测量技术
光通信网发现网络故障、定位故障及处理故障的能力及速度取决于PON的维护能力、效率和运营成本。
OTDR(光时域反射仪)是利用光脉冲在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射来测量光 纤特性的 一种精密 的光电一 体化仪表, OTDR分析背向曲线上的反射事件(接头、末尾、裂痕)和衰减事件(熔点、弯曲),结合光回波延迟进行故障定位[1]。
PON引入光分光器和智能ODN,网络变为树状分支结构,OTDR对分光器的测试效果差及穿透难成为了检测难题。故障定位需要OTDR接入测试(非在线测试),实时性和准确性都不高。
5.1 OPM
基于OLM/OPM(光链路监测/光参数测量)的监测技术是通 过测量光 模块的参 数,将ONU和OLT的测量数据上报给网管进行分析,从而判断故障点和故障类型[2,4,5]。OLT和ONU链路传输为双向传输,仪表测量局端设备及用户设备的光模块的发射功率/接收功率、供电电压、偏置电流和温度等参数,PON EMS(网元管理系统)通过数字诊断接口采集检测结果并分析数据;OLT通过管理通道收集由用户ONU上报的测量结果,OLT再上报网管分析;网管通过 分析OLT和ONU的OLM/ OPM数据及结果实现诊断功能,帮助确定故障原因和具体地点。此检测技术具有成本低、无附加损耗、可操作性强和高达90%的故障判断准确率的特点, 产品已产业化,光模块和设备基本都支持这些功能。 其缺点是无法克服光缆突然弯曲导致的参数的剧烈变化。
5.2外置OTDR
外置OTDR测试方案如图2所示。OTDR光模块可调谐输出1 600~1 650nm的测试信号,完成大分光或二次分光的穿透(分光器的损耗);在分光器的输出口加载光纤路由识别芯片、智能光交接箱(一次分光)和智能分线盒(二次分光)作为加载芯片点,以确保加载信号的有效传递和识别,实现对分出光纤的路由标识。通过智能光开关和波分复用器配合对全网的智能化测试。同时可定期进行光纤质量的测试,对光纤质量劣化进行监控和预警,做到主动运维,及时发现故障并予以处理。本方案需要改造OTDR和引入光开关矩阵,故方案成本较高。
5.3内置OTDR
在OLT(ONU)光模块上 增加一个1 310nm (1 490nm)的激光器,重用上行 (下行)1 310nm (1 490nm)波长的探测器,对现有上行/下行业务有一定影响,虽然检测和改造成本低,但OTDR端到端的探测灵敏度有待进一步提高[2],因为OTDR无法完成ODN(含分光器)上的损耗事件(大损耗)和反射事件端到端的链路质量监测,可能影响对故障的判断,所以此方案不建议采用。
如图2所示,将智能ODF的外置OTDR和光开关矩 阵去掉,在OLT光模块上 增加一个1 650nm(1 625nm)的激光器和探测器。这种方法虽然不影响现有的业务(1 310、1 490和1 550nm), 同时也能实现测试的实时性和信号处理的便利性, 但是此方案不够全面,定位精度也不够。
在FTTH(光纤到户)的传输链路上引入波长反射器。不影响现有的业务,在OLT光模块上增加一个1 650nm(1 625nm)的激光器和探测器;为进一步提高OTDR对光链路端到端性能的探测灵敏度,在ODN链路的配 线光路上 安装一个1 650nm(1 625nm)波长反射器,内置OTDR发射1 650nm波长的光信号至接入网络,链路中反射器反射回来的光脉冲由内置OTDR检测,OTDR分析处理OLT到ONU的光链路的损耗,并通过反射事件在OTDR曲线上区分每个ONU。此方案对OTDR改动较少,改造成本较低,安装波长反射器后, 进一步提高了OTDR测量的准确度和便利性。
5.4内置OTDR+ONU内置反射器
适合作为光 链路测量 的波长发 射器有基 于FBG(光纤布拉格光栅)的反射器和基于介质膜的滤波反射器两种类型。经过大量的实验测试,确定了波长反射器安装在皮线、户内光纤和ONU三种方案[3,5]。各种方案的性能对比如表2所示,由表可知,ONU光模块内置介质膜反射器是三个方案的 最佳方案。
通过对ONU光模块内置介质膜反射器方案的大量实验测试,得到了如图3所示的波长反射器的实验数 据,设计内置 介质膜反 射器中心 波长为1 650nm。反射器的插入损耗如图3(a)所示,实验结果表 明:EPON/GPON工作波长1 310和1 490nm处插入损 耗均小于0.2dB,1 577nm的插入损耗约 为0.24dB,1 270nm插入损耗 约为0.18dB。发射器回 波损耗如 图3(b)所示,1 270、 1 310、1 490和1 577nm的回波损耗均大于18dB, 对1 650nm反射率高达99%。
在PON中对内置OTDR+ONU内置反射器方案进行模 拟现网测 试,进一步验 证了ONU光模块内置介质膜反射器的应用效果极好,此方案具有以下特点:能准确测试出所有ONU端到端的光链路衰减值,能诊断出ODN上的衰减故障事件,精度高;对OTDR动态范围性能指标要求减弱,进一步降低了系统成本;对PON工作波长 的运行没 有影响。
6结束语
在进行大规模宽带网络的PON技术建设和改造时,PON的测试智能化成为三大电信运营商的发展趋势。ONU光模块内置介质膜反射器和OLT内置OTDR方案成为PON光链路测量的首选方案。
摘要：基于eTOM(增强的电信管理运营图)运维模型,研究了PON(无源光网络)的网络运维模型,构建了智能光纤基础网络架构,研究了智能光电器件和光网络单元。结合电信运营商的业务和政策需求,重点研究了PON智能测试的关键技术,通过智能OTDR(光时域反射仪)+反射器实验测试数据,验证了内置OTDR+光介质膜反射器为PON智能测试的首选方案。
智能光网络的发展及关键技术研究 篇10
关键词：智能光网络,ASON,关键技术,发展
随着现代计算机通信技术的发展与普及, 社会发展对网络的依赖性逐步提升, 网络结构所面对的规模性压力当然也随之加大, 这就需要网络结构在管理方式、业务开展、维护与升级等方面就行适配性调整。传统的网络结构在资源配置与业务开展流程上所表现出来的低效性依然无法满足现代网络信息社会的要求。一种能够自动完成网络连接的智能光网络便应用而生, 智能光网络是一种自动交换传送网, 用户在终端输入业务请求, 光网络自动选择路由方式, 并通过命令控制来实现业务的建立、取消等服务。随着现代社会经济体制的不断改革, 智能光网络将会表现出越来越强劲的生命力。
一、智能光网络的特点
随着光网络技术中密集波分复用技术的普及, 波长的数目也随之不断增加, 对网络带宽资源的管理和利用变得越来越重要。业务的人工操作的低效性已然不能满足现代社会对网络的需求。智能化和自动化开展逐渐植入到网络服务中, 通过操作软件使网络资源实现动态配置, 现代光网络的核心结构由环形结构向网状形式发展, 将部分过去由人工操作的业务实现自动管理。智能光网络将将复杂的光通道路由功能和交换功能引入其中, 其中智能光网络的技术核心为将端到端的特色波长服务嵌入到智能交换之中。智能化的光网络技术为新一代光传输网提供技术支持, 将光通信产业带入了新的发展阶段。现阶段的智能光网络技术应用中, 以ASON为主流方向, ASON技术为光传输网络提供了极高的可拓展性, 总体上其具有两个方面的特点: (1) 可由用户实现网络的连接、设置和删除; (2) 具有极高的网络可生存性, 其中控制面板是ASON最具操作优势的部分。
二、智能光网络的关键技术
1、路由选择和波长分配技术。
智能网络和传统网络有着多方面的区别, 其中智能光网络的突出特点表现在路由和波长的分配方法上。智能光网络的路由功能采用基于IP的技术方法, 使其实现光路的自动化选择、配置, 并能实现断网的快速修复。以自动交换光网络为代表, 智能光网络中的软件模块能够实现路由和波长分配功能, 其模块主要包括路由模式选择、波长分配算法、路由分配算法、信令路由协议等, 对实现智能光网络的业务功能起到极其重要的作用。新阶段智能光网络核心设备一般采用的是OXC交换机, 对全网进行整体规划和系统管理, OXC交换机将光波长信道视为基本操作单位, 在波长级别上提供端到端的服务支撑, 以满足用户对现代高效业务开展的需求。智能光网络在设计方面的核心问题即是光通道的优化和波长的分配方式, 通过最优化光路的选择来科学、合理的分配波长, 其中在波长和路由的分配过程中, 有充分的对资源进行整合利用, 并有效的提高通信信息量。
2、传送技术。
随着智能光网络相关技术的不断发展, GMPLS/ASON等传送技术逐渐应用于智能光网络传送技术之中, GMPLS等相关传送技术能有效实现对多传送层的有效控制。其中控制平面从SDH拓展延伸到WDM以及CE, 这也是现代光网络传送技术的发展趋势。智能光网络的控制面板, 能够有效拓展带宽服务范围并提高其服务的可靠性。同时, 智能光网络虚拟专网技术、带宽点播等技术的引入, 降低了网络传送技术的研发和应用成本, 提升了网络运行的经济效益。就目前我国的智能光网络控制面板技术而言, 其各方面的支撑技术还在发展之中, 服务支持方面的软件和硬件技术尚未成熟, 控制平面技术成为智能光网络传送技术的发展的重点和难点问题之一。
3、控制平面技术。
控制平面技术的主要功能包括路由功能、自动发现、连接控制等方面。其中, 网络拓扑和自动资源的搜寻为智能光网络的维护和日常管理提供了便利性, 更加有利于软、硬件上的扩展与升级;此外, 每个传输节点都配置控制平面, 其所具有的自动化连接和路由控制功能, 能够有效的实现业务的自动连接和删除功能, 控制平面能够重启路由, 当网络出现故障时, 可以有目的的避开故障点而寻找连接的重新连接, 这就使得网络不必预留专用的保护性带宽, 即降低了网络建设成本, 又改善了网络运行环境。
三、智能光网络技术发展趋势
1、智能光网络传送技术的发展。
随着现代网络业务种类日渐丰富, 其网络传送技术也在不断发展。现代业务颗粒的逐渐加大, 分组业务对带宽的需求越来越高。Carrier Ethernet和波长分配已然成为现代智能光网络的发展趋势, 数据业务将扮演越来越重要的地位, 话语业务的适应范围将逐步减弱, SDH/SONNET设备将逐步的被新型网络服务模式所取代。因此, 传统的ASON系统已经不能适应现阶段智能光网络的发展需求。ITU-T定义的ASON标准能够普遍适用于SDH体系和OTN, 然而现代智能光网络所支持的GMPLS/ASON控制面板不仅仅依托于传统的ASON系统。另一方面, 大颗粒业务的传送技术对WDM的节点输送能力也提出了更高标准的要求。路由和波长分配功能所实现的自动连接和控制功能所实现的传送技术同样适用于Carrier Ethernet设备。近年来, WSS等基于MEMS的技术解决了光波长的可重配问题, ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) 技术已经实现了质的突破, 因而, 智能光网络传送技术将进一步发展。
2、智能光网络控制平面技术的发展。
智能光网络所具有的控制平面功能, 不仅拓展的网络业务范围, 也为网络运行提供了更高的可靠性, 同时智能光网络所具备的带宽点播功能, 可以降级运营成本, 从而提高了经济效益。但是, 现阶段的配套设置仍难以支持智能光网络平面技术的全面普及, 其原因在于:智能光网络的设计理念仍需完善, 网络运营内部业务处理流程制约了新型服务业务的开展, 标准化的进程也限制了GMPLS/ASON控制平面的发展, 厂家并不具备强大的OSS和其他网络/业务运营支撑系统, 使得运营商难以全面的实施智能光网络服务系统。此外, 在网络工程铺设和整体规划上仍需要结构上的转变, 多层LSP嵌套、标准化、大规模多厂家多域组网等技术难关仍是未来智能光网络发展所需解决的关键技术难题。
3、智能光网络在美、日等国家的发展。
与美、日等发达国家智能光网络整体发展进度来分析, 我国仍存在着较大的差距。其中美、日两国在智能光网络的结构设计上亦存在着较大的区别, 目前美国也在进行智能光网络的建设, 对波长调正基本上都是靠O-UNI和GMPLS协议的相互配合, 通过网络经路由器自动实现对波长的调正。美国智能光网络波长调正运算工作量大, 时效快, 但设备间靠网络控制服务器通过设定话务量进行, 配合工作量小, 波长调整网络颗粒比较大, 侧重于骨干网上的应用。而日本则是通过处理边缘路由器的用户呼叫请求完成, 靠客户端服务器与网络控制服务器协同, 但网络环节比较多, 波长调整网络颗粒比较小。从目前日美两国的光控制技术发展来看, 已经和我国不断拉开了差距, 值得我国运营商和厂商关注。可以肯定, 随着光网络的规模越来越大, 我国的光控制技术将会更加成熟。
参考文献
[1]刘新梅.智能光网络技术在徐沛铁路中的应用[J].大众科技.2011 (05)
[2]李攀, 杨娜.浅析ASON在光传输网中的发展与应用[J].科技信息.2010 (30)