文/王軍輝 杜魁 李興強(qiáng) 王家定 徐永霞

（太原衛(wèi)星發(fā)射中心 山西省忻州市 036301）

1 序言

在靶場(chǎng)通信系統(tǒng)的組成分系統(tǒng)中，光傳送網(wǎng)是重要的組成部分，它為靶場(chǎng)各類應(yīng)用系統(tǒng)（如網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋┗ミB、互通和互操作提供了基礎(chǔ)傳送平臺(tái)，主要承擔(dān)視頻圖像、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)傳輸。近年來(lái)，新建的各類應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)的可靠性、高效性、靈活性等需求日益增長(zhǎng)，而基于同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（Multi-Service Transfer Platform,MSTP）[1]技術(shù)構(gòu)建的靶場(chǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行將近10年，無(wú)論是傳輸速度，還是健壯性都難以適應(yīng)靶場(chǎng)信息化建設(shè)快速發(fā)展的需求。

如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上選擇適合光傳送網(wǎng)運(yùn)行需求的通信技術(shù)，構(gòu)建滿足光傳送網(wǎng)可靠、高效、靈活等要求的新型光傳送網(wǎng)，是當(dāng)前建設(shè)中必須考慮的重要課題。ASON[1-3]技術(shù)作為下一代光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，已得到廣泛關(guān)注和研究[2-5]。本文結(jié)合靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)基于ASON 技術(shù)的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行了研究。

2 靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

根據(jù)靶場(chǎng)站點(diǎn)分布和光纜路由情況，靶場(chǎng)采用成熟的SDH 傳輸模式建設(shè)了2 個(gè)2.5Gbps 環(huán)網(wǎng)和3 個(gè)622Mbps 環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1 所示。

在業(yè)務(wù)承載方面，靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)主要提供以下兩類業(yè)務(wù)：

（1）以VC12 顆粒為主的低階業(yè)務(wù)，如2Mbps 電路業(yè)務(wù)和百兆以下以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)；

（2）以VC3 顆粒為主的低階業(yè)務(wù)，如34Mbps 電路業(yè)務(wù)。

2.2 存在不足

目前靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以環(huán)網(wǎng)為主、鏈狀網(wǎng)為輔構(gòu)成的，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理時(shí)采用依然是采用傳統(tǒng)的兩個(gè)平面控制模式，其主要存在以下問(wèn)題：

（1）網(wǎng)絡(luò)連通性和業(yè)務(wù)魯棒性不高。如圖1 所示，環(huán)網(wǎng)均采用了環(huán)形復(fù)用段保護(hù)，能夠較好地應(yīng)對(duì)網(wǎng)內(nèi)單點(diǎn)故障，具備基本的業(yè)務(wù)保護(hù)能力，但環(huán)形復(fù)用段保護(hù)的特點(diǎn)決定了其對(duì)抗多點(diǎn)失效保護(hù)的能力不足，容易造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)脫管，導(dǎo)致相應(yīng)的業(yè)務(wù)中斷，無(wú)法滿足業(yè)務(wù)傳輸高可靠性的要求。

（2）網(wǎng)絡(luò)資源利用率不足。靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高可用性的帶寬動(dòng)態(tài)分配，采用的兩纖雙向復(fù)用段保護(hù)方式使得網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率只有50%，在沒(méi)有帶寬需求的情況下也占用50%網(wǎng)絡(luò)帶寬，造成網(wǎng)絡(luò)資源的極大浪費(fèi)。

（3）網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員工作量變大，消耗了大量的人力和物力。靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)在組網(wǎng)的時(shí)候采用比較常見(jiàn)的相交模式或相切模式，在不同的環(huán)之間進(jìn)行資源的調(diào)配和優(yōu)化時(shí)，配置起來(lái)比較繁瑣，一不小心就會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)配置失敗，這對(duì)操作維護(hù)人員的業(yè)務(wù)水平提出了更高的要求。除此之外，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或者是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)也比較麻煩，只要環(huán)網(wǎng)中一個(gè)設(shè)備進(jìn)行了改動(dòng)，相應(yīng)地整個(gè)環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也要改動(dòng)，還會(huì)影響網(wǎng)上所承載的業(yè)務(wù)，可謂是牽一發(fā)而動(dòng)全身。

圖1：靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)環(huán)網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（4）服務(wù)提供能力有限。靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)主要提供VC12、VC3顆粒的低階業(yè)務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐能力有限，不能傳輸高速率的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，特別是千兆以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet,GE）以上業(yè)務(wù)，也無(wú)法滿足流量工程(Traffic Engineering,TE)和服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的要求，對(duì)業(yè)務(wù)層與網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(Service-Level Agreement,SLA)的支持不是很好，滿足不了靶場(chǎng)各類應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的需求。

綜上所述，現(xiàn)有的光傳送網(wǎng)已難以適應(yīng)靶場(chǎng)信息化建設(shè)快速發(fā)展的需求，迫切需要一種能提供動(dòng)態(tài)的連接管理，具有基于網(wǎng)格狀拓?fù)涞谋Ｗo(hù)和恢復(fù)功能，具有更強(qiáng)的抗毀能力，能提供不同帶寬和不同QOS 的區(qū)分服務(wù)以及能提供和快速部署多種業(yè)務(wù)的新型光傳送網(wǎng)。

3 基于ASON技術(shù)的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想

3.1 ASON技術(shù)

ASON 是目前應(yīng)用較多的一種技術(shù)，它是以SDH 或光傳送網(wǎng)(Optical Transmission Network，OTN)為基礎(chǔ)以光纖為物理傳輸介質(zhì)，通過(guò)能提供自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)連接建立功能的分布式（或部分分布式）控制平面，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的、基于信令和策略驅(qū)動(dòng)控制，完成配置和連接管理[2]。和傳統(tǒng)的SDH 技術(shù)相比，ASON 增加了智能化的控制平面，改變了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)由原來(lái)的二層平面演變?yōu)槿龑悠矫妫磦魉推矫妫═ransport Plane,TP）、控制平面（Control Plane,CP）和管理平面（Management Plane,MP）[2-4]，這三個(gè)平面之間的關(guān)系是相對(duì)獨(dú)立的，功能整體上相互協(xié)調(diào)工作，不同的平面間通過(guò)定義的接口相連，圖2[2]體現(xiàn)了三個(gè)平面在分層網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行連接交換、互操作的高層視圖。

圖2：ASON 的分層結(jié)構(gòu)

圖3：靶場(chǎng)ASON 與SDH 混合組網(wǎng)拓?fù)鋱D（部分）

ASON 技術(shù)在光傳送網(wǎng)中增加了新的功能，像程控軟交換一樣引入了信令交換的功能，并通過(guò)增加智能化的控制平面，將IP 的組網(wǎng)靈活性和效率高效的特點(diǎn)、SDH 的超強(qiáng)生存能力以及波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)的容量大有機(jī)結(jié)合在一起，使SDH 光傳送網(wǎng)具備靈活的網(wǎng)絡(luò)配置能力，在處理單站故障或線路中斷故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)能力，對(duì)日益增長(zhǎng)的帶寬需求提供更好的支持。

3.2 基于ASON技術(shù)的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

靶場(chǎng)主干光傳送網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)建設(shè)的主要目的有兩個(gè)：一是解決靶場(chǎng)以SDH 為主的光傳送網(wǎng)應(yīng)用以來(lái)發(fā)現(xiàn)的各種問(wèn)題，提升重要傳輸節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，滿足主干網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行和新節(jié)點(diǎn)接入需求；二是能夠適應(yīng)靶場(chǎng)提高信息化水平的需求，為靶場(chǎng)各類應(yīng)用系統(tǒng)提供新型、大顆粒業(yè)務(wù)。

結(jié)合靶場(chǎng)傳輸節(jié)點(diǎn)定位和光纜路由現(xiàn)狀，啟用現(xiàn)有主干網(wǎng)傳輸節(jié)點(diǎn)智能特性，構(gòu)建靶場(chǎng)智能化主干網(wǎng)格網(wǎng)（Mesh），使靶場(chǎng)各傳輸節(jié)點(diǎn)、各傳輸鏈路有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)資源動(dòng)態(tài)調(diào)度，能夠自動(dòng)、智能地工作，不需要人為的干預(yù)就能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源共享。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，為了和目前在用的業(yè)務(wù)很好的兼容，采用的是ASON 與SDH 混合方式組網(wǎng)，兩者間采用單點(diǎn)互通或雙點(diǎn)互通結(jié)構(gòu)[5]。首先在環(huán)一應(yīng)用ASON 技術(shù)，形成靶場(chǎng)ASON主干網(wǎng)，以提供和傳輸新型、大顆粒業(yè)務(wù)，增強(qiáng)業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃?，同時(shí)承擔(dān)部分低速業(yè)務(wù)的接入功能；邊緣ASON 節(jié)點(diǎn)既在ASON中又在SDH 網(wǎng)中，承擔(dān)雙重角色，在SDH 網(wǎng)中同時(shí)參與SDH 組環(huán)，與其他SDH 節(jié)點(diǎn)共同組成SDH 環(huán)網(wǎng)，負(fù)責(zé)將SDH 環(huán)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)引入靶場(chǎng)ASON 主干網(wǎng)。后期條件允許時(shí)，ASON 再逐步取代邊緣SDH 節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)ASON 技術(shù)從主干網(wǎng)絡(luò)向邊緣節(jié)點(diǎn)延伸。靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)建設(shè)初期的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3 所示。

3.2.2 業(yè)務(wù)配置

當(dāng)前靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)傳輸?shù)闹饕且訴C12、VC3 顆粒為主的低階業(yè)務(wù)，而ASON 技術(shù)特點(diǎn)是只對(duì)VC4 以上顆粒的業(yè)務(wù)起作用，針對(duì)這一問(wèn)題，可以利用ASON 的隧道業(yè)務(wù)加以解決。在ASON中，低階業(yè)務(wù)從ASON 傳輸節(jié)點(diǎn)支路板到線路板手工創(chuàng)建后，進(jìn)入VC4 隧道進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸；在SDH 網(wǎng)中，利用SDH 節(jié)點(diǎn)的接入能力，把VC12、VC3 顆粒的業(yè)務(wù)先匯聚成VC4 顆粒的業(yè)務(wù)，然后進(jìn)入靶場(chǎng)ASON 主干網(wǎng)傳輸。業(yè)務(wù)的路由計(jì)算、鏈路配置、路徑管理等均由ASON 自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預(yù)，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

構(gòu)建后的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)在業(yè)務(wù)配置和網(wǎng)絡(luò)管理上繼續(xù)使用原有網(wǎng)管系統(tǒng)，業(yè)務(wù)只需要在ASON 內(nèi)配置類型為智能業(yè)務(wù)，在SDH環(huán)上的業(yè)務(wù)則配置為靜態(tài)非智能業(yè)務(wù)即可。如圖3 所示。

3.2.3 業(yè)務(wù)保護(hù)

和傳統(tǒng)的SDH 技術(shù)相比，ASON 引入了智能化的控制平面，帶來(lái)的好處就是使得ASON 具有雙重保護(hù)的功能，一方面能夠提供基于SDH 方式的電路倒換保護(hù)，另一方面也支持基于IP 路由的路徑恢復(fù)保護(hù)，因此在業(yè)務(wù)保護(hù)方式上，構(gòu)建后的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)可采用傳統(tǒng)SDH 保護(hù)和恢復(fù)保護(hù)相結(jié)合的方式，這種保護(hù)方式使得端到端業(yè)務(wù)可以得到更加有效的保護(hù)，提升業(yè)務(wù)生存性。其中經(jīng)過(guò)SDH 環(huán)形網(wǎng)傳輸?shù)牟糠植捎脧?fù)用段保護(hù)方式，經(jīng)過(guò)ASON 傳輸?shù)牟糠謩t采用智能保護(hù)方式。當(dāng)SDH 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，保證在用的業(yè)務(wù)可以在50ms 以內(nèi)快速恢復(fù)[1]。當(dāng)ASON 發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)按照配置的SLA，區(qū)別對(duì)待語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，根據(jù)其對(duì)優(yōu)先級(jí)的要求不同而采用不同的保護(hù)恢復(fù)策略和差異化服務(wù)，對(duì)于高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)（如圖像、數(shù)據(jù)、程控等業(yè)務(wù)）提供最高等級(jí)的保護(hù)（1+1 保護(hù)），在發(fā)生故障時(shí)可以在毫秒級(jí)倒換到備用鏈路上；一般優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)則提供常規(guī)的保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制，主要是通過(guò)路由技術(shù)來(lái)進(jìn)行恢復(fù)保護(hù)，在倒換的時(shí)延上也會(huì)相應(yīng)的增加。

4 基于ASON技術(shù)的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)性能評(píng)估

基于ASON 技術(shù)構(gòu)建靶場(chǎng)新型光傳送網(wǎng)具有許多突出的特點(diǎn)，可以用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)帶寬快速部署、采用單站法配置端到端業(yè)務(wù)，傳輸業(yè)務(wù)的保護(hù)等問(wèn)題，可以明顯的提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性和高效性，滿足靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)日益增長(zhǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求?，F(xiàn)從以下四個(gè)方面對(duì)靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)應(yīng)用ASON 技術(shù)后的性能進(jìn)行評(píng)估。

4.1 網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)可靠性增強(qiáng)

基于連通度理論[6]分析，SDH 環(huán)網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有兩個(gè)方向光纜路由，如果與節(jié)點(diǎn)相連的兩條光纜同時(shí)中斷，則該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)將無(wú)法與其他站點(diǎn)進(jìn)行交互。應(yīng)用ASON 技術(shù)后，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均有四條不同方向的可達(dá)路由，實(shí)現(xiàn)多向連通，構(gòu)建后的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)能利用這些可達(dá)路由，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自愈功能，從而大幅提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，進(jìn)而為業(yè)務(wù)的可靠傳輸提供更多重的保護(hù)。

4.2 網(wǎng)絡(luò)資源和帶寬利用率更高

采用ASON 技術(shù)構(gòu)建的靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)，支持TE，能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬的共享使用，使網(wǎng)絡(luò)可以采用動(dòng)態(tài)的帶寬分配模式，將不同類型業(yè)務(wù)均勻分配到不同傳輸路徑上，實(shí)現(xiàn)路由和傳輸。從業(yè)務(wù)的保護(hù)機(jī)制上講，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求提供共享保護(hù)，既保證了網(wǎng)絡(luò)安全性，又節(jié)約了保護(hù)電路對(duì)資源的占用。

4.3 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)便捷高效

ASON 技術(shù)應(yīng)用后，靶場(chǎng)ASON 主干網(wǎng)中每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)不再是獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，而是具有智能鏈路管理的特性，不同的網(wǎng)元間可以相互之間交換路由信息和鏈路狀態(tài)信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中需增加或刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)信令技術(shù)能夠?qū)⑦@個(gè)改變信息按照一定的規(guī)則傳送到每個(gè)需要知道的節(jié)點(diǎn)上，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇梢宰詣?dòng)生成，不需要人為進(jìn)行操作，給傳輸網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)容帶來(lái)極大的便利。同時(shí)由于增加了智能化控制平面，網(wǎng)元具有智能化特性，諸如路由自動(dòng)計(jì)算、鏈路自動(dòng)配置都能簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了新業(yè)務(wù)開(kāi)通的時(shí)間，減少人員維護(hù)的工作量。

4.4 服務(wù)類型多樣化

應(yīng)用ASON 技術(shù)后，靶場(chǎng)各類不同的業(yè)務(wù)（如2Mbps、34Mbps 電路業(yè)務(wù)和專線業(yè)務(wù)、QoS 數(shù)據(jù)以及盡力而為的IP 業(yè)務(wù)等）能直接在光層承載，并通過(guò)提供豐富的帶寬種類和靈活的帶寬選擇，很好地滿足靶場(chǎng)各類應(yīng)用系統(tǒng)的需求，解決靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力有限的不足。

總之，靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)應(yīng)用ASON 技術(shù)后，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性、可擴(kuò)展性和抗節(jié)點(diǎn)失效能力；能夠提供新的業(yè)務(wù)能力，優(yōu)化資源的配置和使用，使得網(wǎng)絡(luò)資源利用率更高，靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)將從目前單一的承載網(wǎng)轉(zhuǎn)型為可以直接提供智能服務(wù)的多功能業(yè)務(wù)網(wǎng)，在服務(wù)種類、業(yè)務(wù)調(diào)度、失效保護(hù)、操作維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理等方面凸現(xiàn)出全方位的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著靶場(chǎng)各類新型業(yè)務(wù)的不斷增加，靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)暴露出的問(wèn)題日益突出，已經(jīng)影響到網(wǎng)絡(luò)的生存和新業(yè)務(wù)的開(kāi)展。ASON 技術(shù)成為光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向，和復(fù)用段保護(hù)的SDH 網(wǎng)絡(luò)相比優(yōu)勢(shì)明顯，該技術(shù)使光纖傳送網(wǎng)向快速化、智能化方面邁出極其了重要的一步，作為一種完全兼容傳統(tǒng)SDH 技術(shù)的新型技術(shù)，ASON技術(shù)的應(yīng)用，將賦于靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)靈活機(jī)動(dòng)的智能特性，有效改變其理念和運(yùn)行方式，解決目前靶場(chǎng)光傳送網(wǎng)遇到的諸多問(wèn)題，使光傳送網(wǎng)更好地為靶場(chǎng)信息化服務(wù)。