ASON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)機(jī)制及其測試驗(yàn)證方法

摘要　介紹ASON技術(shù)在組網(wǎng)中的保護(hù)恢復(fù)機(jī)制及其技術(shù)要求，以商用ASON網(wǎng)絡(luò)為例，提出了對自動保護(hù)恢復(fù)功能進(jìn)行測試驗(yàn)證的方法。

　　自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）又稱智能光網(wǎng)絡(luò)。ITU-T建議G.807將其定義為：“通過控制平面來實(shí)現(xiàn)配置連接管理的光傳送網(wǎng)”。具體來講，ASON將數(shù)據(jù)網(wǎng)的分布式智能引入光網(wǎng)絡(luò)，通過擴(kuò)展的數(shù)據(jù)網(wǎng)路由和信令功能動態(tài)管理帶寬資源，實(shí)現(xiàn)自動連接管理功能，可以看作是具有自動交換功能的新一代光傳送網(wǎng)。從功能層面講，ASON可視為由傳送平面、控制平面和管理平面3大部分組成。此外還包括用于控制和管理通信的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（DCN）。3個(gè)平面分別完成不同的功能，控制平面主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)呼叫連接的動態(tài)控制；管理平面將傳送平面、控制平面以及系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)管理平面與控制平面和傳送平面之間功能的協(xié)調(diào)；傳送層在管理平面和控制平面的作用下進(jìn)行業(yè)務(wù)的傳送。ASON的核心技術(shù)主要包括信令、路由和自動發(fā)現(xiàn)以及標(biāo)準(zhǔn)化的信令控制接口（UNI和NNI等）。

　　對多種保護(hù)恢復(fù)機(jī)制的支持是ASON的重要特性，也是目前ASON技術(shù)研究的一個(gè)重點(diǎn)。ASON的保護(hù)與SDH的保護(hù)相似，但它的恢復(fù)功能卻是獨(dú)有的；恢復(fù)可以動態(tài)地使用網(wǎng)絡(luò)中的備用資源，所以不僅可以提高資源的利用率，而且具有更高的可靠性。本文將對ASON的保護(hù)與恢復(fù)功能進(jìn)行討論，并以某市網(wǎng)通的ASON網(wǎng)絡(luò)為例對其進(jìn)行測試。

1、ASON的保護(hù)與恢復(fù)機(jī)制

　　雖然保護(hù)與恢復(fù)都是為了對發(fā)生故障的工作連接提供新的連接，以提高網(wǎng)絡(luò)的生存性與安全性，但二者存在著明顯的差別。保護(hù)與恢復(fù)的主要區(qū)別，在于保護(hù)通道或鏈路建立時(shí)的資源分配方式。

　　1.1　保護(hù)

　　“保護(hù)”是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的工作連接發(fā)生故障時(shí)，用預(yù)先配置好的備用連接代替它。一旦該連接因?yàn)楸Ｗo(hù)目的而被分配，則不能用于路由，在中間節(jié)點(diǎn)為保護(hù)配置的資源不因保護(hù)倒換而改變。

　　ASON網(wǎng)絡(luò)支持的保護(hù)機(jī)制分為基于傳送平面的保護(hù)和基于控制平面的保護(hù)兩種類型�；�于傳送平面的保護(hù)，其配置由管理平面完成，控制平面不參與；基于控制平面的保護(hù)，其配置由控制平面完成，包括建立一個(gè)或多個(gè)保護(hù)連接，為保護(hù)提供連接配置信息等�；�于控制平面的保護(hù)，發(fā)生在被保護(hù)鏈路的源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間，它僅涉及源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)中的連接控制器，并不涉及中間節(jié)點(diǎn)的連接控制器。保護(hù)機(jī)制包括以下幾種類型：

　　（1）1+1保護(hù)。業(yè)務(wù)在工作鏈路和備用鏈路上同時(shí)傳送，在接收端選擇質(zhì)量最好的信號。

　�。�2）1:1保護(hù)。業(yè)務(wù)只在工作鏈路上傳送，而保護(hù)鏈路不傳送業(yè)務(wù)或傳送低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)。當(dāng)工作通道發(fā)生故障時(shí)，業(yè)務(wù)倒換到保護(hù)通道，而保護(hù)通道上的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)被放棄。

　�。�3）M:N保護(hù)（M＜N）。N條工作鏈路共享M條保護(hù)鏈路。保護(hù)鏈路可以承載額外業(yè)務(wù)，兩組鏈路的關(guān)系事先不確定，但M與N的值可以預(yù)先設(shè)置，一條鏈路發(fā)生故障，業(yè)務(wù)被轉(zhuǎn)移到一條可用保護(hù)鏈路上。如果有超過M條工作鏈路同時(shí)出現(xiàn)故障，則保護(hù)優(yōu)先級最高的M條工作鏈路。

　　1.2　恢復(fù)

　　“恢復(fù)”是指通過網(wǎng)絡(luò)的空閑容量重新選路來替代出現(xiàn)故障的連接。恢復(fù)通常有兩種控制方式，即集中式控制與分布式控制。集中式控制就是恢復(fù)的控制由網(wǎng)絡(luò)控制中心集中地完成；分布式控制則由網(wǎng)絡(luò)中的智能網(wǎng)元分散地完成。ASON恢復(fù)一般采用分布式控制來完成。

　　恢復(fù)的實(shí)施有預(yù)置重路由與動態(tài)重路由兩種方法。預(yù)置重路由就是在故障發(fā)生之前預(yù)先為工作連接計(jì)算好恢復(fù)路由，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，激活該連接取代故障連接；動態(tài)重路由就是在故障發(fā)生時(shí)，實(shí)時(shí)地為工作連接計(jì)算恢復(fù)路由、選擇備用資源、建立新連接以代替故障連接。ASON的恢復(fù)更多的是采用動態(tài)重路由方法。

　　此外，根據(jù)故障清除后業(yè)務(wù)是否返回到原來的連接，恢復(fù)分為返回式恢復(fù)與非返回式恢復(fù)。

2、ASON的保護(hù)恢復(fù)功能測試

　　ASON網(wǎng)絡(luò)中引入控制平面和信令后，使其具有了自動保護(hù)倒換功能，可以通過軟件支持各種顆粒度的專用或共享保護(hù)，增加了保護(hù)類型的選擇，提供更多的業(yè)務(wù)等級。

　　某市商用ASON網(wǎng)絡(luò)在該市內(nèi)6個(gè)局各采用了一套具有ASON功能的設(shè)備，組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)利用率和生存能力極高的傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1　包括6個(gè)局的ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　本次測試所使用的測試儀表：HP37718 2.5G儀表4臺；155 Mbits/s SDH信號源2臺；1:8分光器6個(gè)。對該ASON的測試項(xiàng)目包括：

　　●1+1網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

　　●自動恢復(fù)功能

　　●多點(diǎn)故障恢復(fù)

　�。�1）驗(yàn)證1+1網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

　　測試過程：在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中，建立從B到C具有1+1保護(hù)的電路，工作路由B-C，保護(hù)路由B-F-C，接上儀表，斷開B-C的光路，通過監(jiān)控終端觀察電路會倒換到B-F-C，記錄倒換時(shí)間。

　　理論分析：在1+1保護(hù)電路中，當(dāng)檢測到故障的時(shí)候，立即啟動備用路徑執(zhí)行恢復(fù)動作，恢復(fù)時(shí)間TR僅包括故障的探測時(shí)間T1和節(jié)點(diǎn)的交叉連接時(shí)間TX，即：TR=T1+TX

　　測試結(jié)論：儀表顯示倒換時(shí)間為4.7 ms，與計(jì)算所得理論值相符，且小于50 ms，能完成保護(hù)倒換。

　　（2）驗(yàn)證自動恢復(fù)功能

　　測試過程：在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中，建立一條auto-reroute的電路通過B-C，斷開B-C光路，電路自動倒換到另外一條路由上去。

　　理論分析：在重路由恢復(fù)中，恢復(fù)時(shí)間TR包括故障的檢測時(shí)間T1、定位時(shí)間T2、各種消息的傳輸處理時(shí)間以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)行交叉連接的時(shí)間；即：

　　

　　其中，n為故障發(fā)生的下游節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；b為備用路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)目；TM為消息處理時(shí)間；TX為交叉連接時(shí)間；Li為第i條鏈路的長度；Tp為單位長度的傳輸時(shí)延。

　　測試結(jié)論：本項(xiàng)測試儀表顯示倒換時(shí)間為135.5 ms，符合理論計(jì)算值的要求，可以完成恢復(fù)。

　�。�3）驗(yàn)證多點(diǎn)故障恢復(fù)能力

　　測試過程：在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中，建立一條B到C的auto-reroute的電路，系統(tǒng)會自動找到B-C光路。切斷B-C光路，電路倒換到B-E-C路由，如圖2所示，測得倒換時(shí)間為142 ms。

　　切斷C-E光路，電路倒換到B-F-C路由，如圖3所示，測得倒換時(shí)間為187 ms。

　　切斷B-F光路，電路倒換到B-E-D-C路由，如圖4所示，測得倒換時(shí)間為218 ms。

　　理論分析：該項(xiàng)測驗(yàn)中的各倒換時(shí)間均按自動恢復(fù)的倒換時(shí)間公式計(jì)算，即：

　　

　　測試結(jié)論：多點(diǎn)故障出現(xiàn)的時(shí)候，業(yè)務(wù)能夠按照ASON的原理選擇路由，在多條路徑失效的情況下業(yè)務(wù)不受影響，得到恢復(fù)。

　　以上測試過程驗(yàn)證了ASON的多重保護(hù)恢復(fù)功能。

3、ASON保護(hù)與恢復(fù)的技術(shù)要求

　　為了保證ASON在生存性方面優(yōu)勢的真正實(shí)現(xiàn)，ASON網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制需要支持以下基本技術(shù)要求。

　　（1）保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制應(yīng)與傳送網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)無關(guān)，并支持多種業(yè)務(wù)（如IP、ATM、SDH、以太網(wǎng)）。

　�。�2）保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制必須滿足網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，即隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，保護(hù)恢復(fù)時(shí)間仍應(yīng)滿足性能要求。

　�。�3）出于管理和維護(hù)的目的，管理平面應(yīng)支持人工發(fā)起的保護(hù)和恢復(fù)的倒換操作，以及對保護(hù)和恢復(fù)參數(shù)的修改。

　　（4）保護(hù)和恢復(fù)的啟動應(yīng)盡量采用基于傳送平面的故障檢測、定位和通告機(jī)制，而不應(yīng)依賴于非實(shí)時(shí)條件，如利用控制平面的信令消息傳送故障信息。

　�。�5）ASON設(shè)備應(yīng)支持基于傳送平面的保護(hù)、基于控制平面的保護(hù)和基于控制平面的恢復(fù)機(jī)制。

4、結(jié)束語

　　ASON作為引入控制平面的新型光網(wǎng)絡(luò)，其中的保護(hù)恢復(fù)是動態(tài)建立的，在靈活性上有了較大的提高，并能借助于控制平面實(shí)現(xiàn)動態(tài)配置，特別是增強(qiáng)了網(wǎng)狀網(wǎng)恢復(fù)的實(shí)用性，這些都是傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)的保護(hù)恢復(fù)機(jī)制無法比擬的。目前已經(jīng)提出了多種ASON保護(hù)與恢復(fù)機(jī)制，它們都具有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。