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ASON传送网规划方法研究 |
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[ 通信界 / 林小雨 周燕南 / www.cntxj.net / 2006/8/9 22:45:34 ] |
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林小雨 周燕南
摘要 2005年，ASON网络进入商用阶段，颠覆了传统SDH环型结构为主的规划思路。本文对ASON传送网的规划方法进行了全面的分析和阐述，并对于引入ASON的可行性、必要性、引入的时机、引入的层次等关键问题提出了合理性建议。
关键词 ASON 可行性 引入时机 系统可用性
1、业务保护恢复等级分析
区别于传统的SDH网络，ASON可以根据不同的业务等级定制不同的保护恢复方式，不同的保护恢复方式会占用不同的网络资源，因此，承载业务分析是网络规划的重要基础。对于业务保护恢复策略的不同，将直接意味着最终规划结果的差异。我们在规划中，可参照表1，视业务的重要程度对业务进行等级的划分：
表1 不同业务等级ASON组网情况
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钻石级 |
金级 |
银级 |
铜级 |
铁级 |
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业务级别 |
★★★★★ |
★★★★ |
★★★ |
★★ |
★ |
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保护恢复策略 |
保护 |
保护与恢复 |
恢复 |
无保护，无恢复 |
可被抢占 |
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实现技术 |
永久1+1 |
虚拟环 |
重路由 |
— |
— |
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技术体现 |
只要有网络可用带宽，提供永久保护 |
大概率事件为保护，小概率事件为恢复 |
实时计算，不用预先设置保护通道 |
占用工作带宽 |
占用保护带宽 |
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性能指标 |
业务保护时间＜20ms |
业务保护时间＜50ms，业务恢复时间＜2s |
业务恢复时间＜2s |
— |
— |
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带宽利用率 |
低 |
中 |
高 |
较高 |
极高 |
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资费 |
高 |
较高 |
由 |
低 |
极低 |
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适用业务类型 |
专线类业务（如银行、证券、重要政府部门等） |
话音类业务（如GSM、3G、固定语音等） |
IP数据类业务 |
备份业务 |
临时业务 |
2、业务流量流向分析
2.1 流量矩阵的整合
流量矩阵整合是进行业务计算、网络结构布局的重要基础。流量矩阵整合是在对未来各种业务发展准确预测的基础上进行的。
按照不同业务类型分别进行业务量预测，其中包括：话音（PHS）、基础数据、IP、3G、出租、出售电路、其他电路需求等。
2.2 流向、流量分析
流量、流向分析有助于我们了解各业务网络流量的比重，分析网络的结构层次，对网络进行合理布局。
（1）了解业务流向特点
网络的流向分析对网络节点的选取非常重要，对于业务量大，转接方向多的业务节点优先选取为ASON的核心节点；根据网络业务流向的情况，还有助于我们对网络结构的确定，比如对于全MESH还是MESH+RING的选取问题上。
对业务流向单一的汇聚型业务来说，环型结构可更好地发挥其优势。而只有网络流向比较复杂时，网状网的优势才能得以发挥。
（2）了解各节点的业务流量情况
业务矩阵的整合使得我们可以清楚各节点的各业务流量情况，这对于我们进行引入ASON的必要性分析是至关重要的。原因在于：如果节点之间的业务量很小，采用格状连接时的带宽利用率就会相当低，无法实现对网络带宽管道的有效填充。因此在小业务量的情况下，环型连接表现出更好带宽利用率。而对于大业务量的应用，格状连接的组网方式才能表现出更好的带宽利用率。
由此可见，ASON组网方式只有在节点间业务量达到一定容量后，其高带宽利用率才能得以实现，而容量较小情况下，环网明显优势。
（3）了解各业务所占比重的情况
ASON技术的出现，最初也是为了满足IP数据的突发性和不确定性而产生的，因此，对于IP数据量比较大，业务发展比较好的本地网，引入ASON确实可以发挥其技术优势。而对于一些目前IP数据量比例并不占主导地位的地区，我们认为目前引入ASON的必要性并不十分突出。
3、ASON必要性分析
目前，本地的主导运营商网络规模都基本成形，一般网络也都是经过多期的建设，往往也都有2-3家的设备在网使用，网络结构比较复杂。目前的网络基本还是以SDH为主的环型结构，在核心节点大都有多套ADM设备，业务调度复杂。
目前SDH环网的组网方式存在以下几个共性的问题：
（1）环网利用率低，跨环节点成为网络瓶颈
■核心节点大都有多套ADM设备，业务调度需通过设备间ODF/DDF互连来实现，电路调度由人工完成，工作量大，易产生错误
■设备叠加过多，增加成本和运维难度
■网络扩展性差，环网某段容量不足导致环网扩容
■安全性低，无法抵抗双点以上故障；
■网络利用率低，复用段保护只能实现50%的带宽利用率
（2）保护恢复机制单一，对新业务支持能力差
■传统的SDH只能提供环网保护，无法根据不同客户需求提供不同的保护恢复方式
■对于新业务的支持能力差，无法提供Bod、OVPN、SLA等新业务
■无法实现端到端的自动配置
（3）没有形成统一的传送平台
■监测、保护无法实现
■光纤浪费严重
■端口压力大
4、ASON可行性分析
目前已经进入了业务驱动的阶段，运营商建设ASON的原动力也是来自数据业务的迅猛发展。对于ASON网络的规划，要与业务的预测和分析紧密的结合起来。
对于引入ASON网络的可行性和必要性分析，也要以业务环境的成熟作为重要的先决条件。要注意的是，ASON技术的引入主要是针对解决数据业务的不确定性和突发性，对于传统的话音业务而言，ASON的优势并不明显。
对于ASON引入的可行性分析应从以下几个方面入手：
（1）业务发展情况
ASON技术的产生，实际上是数据业务迅猛发展的需求。因此，业务发展情况是对于网络是否引入ASON和如何引入ASON的决定性因素。对于数据业务发展不是很好或者现有传送资源可以很好的满足业务需求的本地网，引入ASON往往会造成原有设备的闲置和浪费，因此应该暂不考虑引入ASON。
（2）业务网的组织情况
IP业务要求“任意点”到“任意点”的通信，这使得格网成为更加有效的组网方式。
对于各节点之间业务需求均比较旺盛的情况，引入ASON无疑上具有优势的，相反，对于汇聚性的业务，引入ASON的意义并不突出。
（3）各节点业务量
节点业务量的大小对于是否采用ASON技术有很大的影响。因为业务量的大小是组网时影响拓扑选择的主要因素之一，而网络拓扑比较简单发挥不出ASON技术的优势。因此对于网络规模较小、节点数较少、业务发展一般的本地网应暂不考虑引入ASON技术。
（4）节点维度
物理光缆网是实现ASON的基础，对于光缆网资源还不十分到位的情况，如节点不能保证有3个以上的光缆维度向，引入ASON将不能真正发挥其优势，对于此种情况（往往是一些非主导运营商），我们不建议引入ASON。
（5）设备、标准的成熟度和互联互通问题
设备、标准的成熟度是直接关系到运营商是否引入ASON技术的主要因素之一，同时互联互通也是运营商不得不面对的问题。
■设备
ASON目前比较成熟的设备都是基于SDH的，管理平面对控制平面的管理不尽成熟，保护机制比较成熟，但恢复机制存在着差异性。
■标准
通过国际三大标准化组织的分工配合和协同努力，ASON的标准化进程已经出具规模，但在很多方面仍不成熟完善。比如：ASON在保护恢复没有相应的规范、控制平面和域间路由等方面都不尽成熟，应该说从标准上看，ASON还有很长的路要走。
■互联互通
互联互通一方面涉及不同厂家设备的互联互通，同时涉及到ASON和传统设备之间的互联互通问题。如不能合理解决上述问题，不难想像ASON的应用只能限制在一些“孤岛”中，不能实现“全程全网的智能化控制”。目前有两种方法可以解决上述问题，第一种是客户设备或现有的光网络设备通过一个简单易行的接口接入UNI-C、UNI-C再通过标准的UNI-N接口接入ASON，这种方案受限与UNI标准的成熟程度；另外一种解决方案是，通过对网管的开发，实现端到端的管理，这种方案要求现有光网络设备与ASON设备属于同一厂家，但可做到不改动现有光网络设备。从目前来看，互联互通的上述两方面的问题都没有完全妥善解决，目前实际商用的情况多为单厂家单域的情况。
5、引入ASON技术的几个关键问题
5.1 ASON传送网引入时机分析
何时引入ASON网络是运营商目前最关心的问题。在此提出几种引入ASON的理想时机：
（1）现网无法满足业务需求
（2）现网需要大量的扩容
（3）现网设备陈旧需要淘汰
（4）现网网络结构不合理需要调整
目前对于大多数运营商而言，面临的现实问题是选择ASON技术还是选择传统SDH方式扩容。我们认为在网络需要进行大规模扩容、调整、替换或者是网络已经无法满足业务发展的需求时，应优先考虑引入ASON技术，对网络进行优化改造；相反如果网络可以满足业务近期的需求，网络又不用进行大规模的扩容、调整、替换时，我们建议应以传统方式扩容为宜。
5.2 ASON传送网引入方式分析
ASON的应用需根据长途传送网与城域传送网的不同特点分别考虑，并采用不同的演进策略。在长途传送网中引入ASON时，可考虑“自下而上”的演进策略，即先在局部网络范围内引入ASON，逐步通过采用UNI接口或NNI接口将多个局部ASON孤岛进行互连，最终实现整个网络智能光网络的部署。在城域范围引入ASON可采用“自上而下”的演进策略，也就是说先在城域骨干层引入ASON，解决2.5G及以上速率业务的上下和调度，然后逐步向汇聚层和接入层延伸，最终在整个城域范围内实现智能光网络的部署。
5.3 ASON传送网引入层次分析
由于长途传送层面结构比较简单，不存在引入层次的问题，因此对ASON传送网引入层次分析仅指城域传送层面。就目前来看，ASON刚刚进入商用阶段，现网的ASON设备还比较少，目前商用成熟的ASON设备还停留在核心层；汇聚、接入层面更多的是负责完成业务的采集、整合和疏导，业务流向单一，ASON网络的几个功能优势在汇聚层面的需求不明显；网络向汇聚层甚至接入层过渡意味着投资的几何级增长；而物理光缆网在汇聚、接入层面的连通度基本还不具备条件。
因此我们认为目前在核心层已经基本具备了引入ASON的条件，对于汇聚和接入层尚不十分成熟。
6、ASON网络结构规划
ASON网络过渡结构规划是建立在对网络现状分析、业务需求预测、ASON可行性、必要性研究的基础上，提出规划期内ASON网络的目标结构。
由于各本地网的情况千差万别，我们必须针对不同的情况进行具体分析。一般而言，引入ASON网络，需要注意的问题集中在设备选型、网络结构确定、网络平滑过渡和新旧网络功能定位等问题。
6.1 节点选择
对于ASON节点的选择，主要是考虑节点的业务流向流量，承载业务种类、机房条件、光缆路由等因素。要选择业务发展好、机房条件充裕、光缆物理路由便利节点优先。我们认为业务种类、流量流向是最重要的考虑因素，我们可以按照流量的情况对节点进行分级，以此作为节点选择的首要条件。
6.2 网络结构
网络结构确定中比较关键的问题是节点光缆维度确定、网络分层、分域等问题。对于网络结构的确定，实际上是采取软件计算、人工调整的方式进行的。在确定网络结构的时候，要注意核心层节点的光缆维度问题。对于ASON网络，要发挥其优势，需要注意光缆维度一般至少在3个以上。
（1）节点维度
众所周知，网络节点维度在3个以上时，才能发挥ASON的优势。理论上讲，节点维度越大，越有利于ASON优势的发挥。但实际中，要考虑投资成本和实际的光缆、管道条件来进行节点维度的确定。节点维度的确认，我们认为是ASON规划的重点问题。由于涉及到一些具体的实际问题，我们主要采取人工设计、结合VPI软件计算的结果进行修订的方式来确定各ASON节点的维度。
（2）结构选择
结构选择是ASON网络规划的重要问题。如网络选择全MESH还是MESH+RING方式；网络是否分层、分域等均属于结构选择问题。
对于MESH还是MESH+RING的方式，应该主要从业务模型和物理光缆网的情况进行分析。对于业务颗粒较大、流量均衡且光缆资源到位的情况，采用全MESH的方式比较合适；相反，对于汇聚和接入层面，由于业务颗粒小、汇聚型为主的业务模型和光缆资源缺乏，以MESH+RING的方式为宜。目前商用的ASON模式基本上仅限于单厂家单域的情况。单个ASON域的规模不宜过大，且目前技术尚不宜对ASON网络划分子域。
6.3 网络平滑过渡
ASON和传统网络的融合，有两种方式：
（1）对传统网络设备进行升级
这种方式需要对现有的设备进行增加智能控制单元，对设备软、硬件都要进行升级，技术上有一定的难度，另外投资成本过大。
（2）对网管系统进行升级
通过对网管升级，使之具有集中控制功能，这样传统网络成为ASON的一个集中控制域。网管系统通过集中控制实现域内的自动连接实现，域间通过增加标准的信令接口（如E-NNI和UNI），来实现全网的自动交换。
目前，一般做法是通过网管升级方式来实现对传统网络集中式的ASON功能，可以使得ASON与传统网络融合更为紧密，且对现网的改造量不大。
6.4 新旧网络功能定位
引入ASON不可能是推倒重建，而必然会在一定的时间内存在和传统网络共存的局面，这就决定了我们需要考虑新旧网络功能定位的问题，新建的ASON网络应定位于满足数据业务的动态性和用户的SLA要求和实现快速、高可靠的业务提供方面。对于原有业务的割接，应根据运营商的实际需求采用一次到位或逐步割接等不同的方式。
7、ASON网络容量计算
本小节主要是依据确定的网络方案和预测得到的业务量矩阵，利用软件对承载业务容量进行计算，得到的计算结果有助于我们进行进一步的方案分析比较。
ASON网络计算有以下几个步骤：
（1）业务矩阵的整合
业务矩阵的整合需要将话音业务、数据业务、流媒体业务、出租专线类业务等进行整合汇总，并根据业务对保护恢复需求的不同，制定不同的业务等级，采用不同的保护分类方式。可根据具体情况分成以下几个等级：永久1+1保护、一次保护、二次恢复的安全机制、实时路由恢复，无保护、可抢占等。由于业务采用了不同的保护恢复方式，对于资源的占用会有很大的不同，因此我们在整合业务矩阵时应根据等级分别进行整合。
（2）基本信息的输入（如：网络节点信息、业务矩阵、网络结构等）
在进行网络计算之前，首先要进行一些基本信息的输入，如：网络节点、物理光缆网的连接关系、汇总后的业务矩阵、和规划人员设计的网络结构等。
（3）网络容量测算
网络容量测算过程是通过规划软件对规划人员设计的网络结构进行实际测算的过程。网络容量测算结果既有助于对各方案进行进一步的分析比较，也可通过网络计算来对规划方案是否合理进行验证。
（4）对网络结构进行人工调整
对网络容量进行测算后，由于网络结构是规划人员根据经验进行设计的，在进行具体测算后，根据网络测算的结果，如资源配置情况、链路资源利用率、节点的容量等参数，进一步修正网络结构。
同时可针对网络存在的问题，如：资源利用率比较低的电路段是否有必要开设电路、规划的网络结构是否可满足网络的业务发展需求、网络节点和局向的选择是否合理等，进一步优化网络结构，再重新进行网络测算。
（5）最终结果的确定
通过反复的调整验证，可以得到比较满意的网络结构，经过规划软件计算，可以得到非常详细的结果，然后选取我们比较关心的参数绘制表格，如网络节点的容量、端口数、电路利用率、网络节点的维度、各工作、保护电路的具体路由情况等。
一般而言，我们比较关心的信息都反映在Node和Route两张表单中，其中Node表单中主要反映了每个节点的设备和端口以及支路端口情况信息（参见图1）。
图1 Node表中的设备和端口信息
路由情况可参见Route表单（如图2所示），整个网络所有业务的路由安排情况（也就是传统网络的通路组织图），端到端业务的工作路径和保护路径及所占用的时隙在Route表中都有明确的体现。
图2 Route表单反映业务路由安排情况
8、系统可用性分析
根据ANSI的T1A1研究组关于网络生存性和恢复时间对业务的影响来看，按恢复时间分为几类，恢复时间分为低于50ms、50~200ms、200ms~2s、2～10s、1Os～5m、5～30m、30m以上，各种恢复实际所造成的不同影响如表2所示。
表2 恢复时间对业务的影响
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恢复时间 |
对业务的影响 |
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低于50ms |
对大部分业务透明，没有什么影响 |
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50～200ms |
潜在的话音中断（＜5%），影响信元重新选路进程，触发CCS链路的倒换 |
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200ms～2s |
可能会中断话音通话，对娱乐和教育类视频业务的影响不严重 |
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2s～10s |
通话中断（所有电路交换业务都会中断）；潜在的分组（X.25）中断，潜在的数据段超时：专线业务中断 |
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10s～5m |
分组业务（X.25）中断；数据段超时 |
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5m～30m |
网络拥塞，会造成社会性和商业方面的影响 |
反映系统可用性的主要参数有：
●平均维修时间（MTTR）：指系统修复所用的时间，参见图3中的b；
●平均故障发生时间（MTBF）：指两个连续的故障间的时间，参见图3中的c；
图3 系统可用性的主要参数
●A：系统的可用性；
●U：系统的不可用性。
主要参数间的关系如下：
●A=（MTBF-MTTR）/MTBF=（c-b）/c=a/c
●U=MTTR/MTBF=b/c
●A=1-U
●复合系统主要可以分为串联系统、并联系统
●串联系统的可用性计算：
A=A1*A2*A3…An
●并联系统的可用性计算：
U=U1*U2*U3…Un
●冗冗余系统的可用性计算：
U(W，S)=U(S+1)*(W+S)!/(W-1)!*(S+1)!
根据以上的公式和实际各种设备的MTTR和MTBF参数，我们就可以测算出不同保护恢复策略的具体可用性数值。
图4 复合系统示意图
图5 环网保护和格网的PRC保护示意图
MS-SPRING和使用PRC方式的保护示意图如图5所示，主用的段1 LINK1与段1的LINK2是互为保护的，相当于并联的情况；当多个MS-SPRING相连时，多个环之间可以看成串联的情况。
而对于PRC的方式来说，不同之处在于网管参与了重路由的过程，因而需要将网管、DCN及计算出的第三条路由的可用性串联起来得出第三路由的综合的可用性。工作路由、预置路由和第三路由组成一个并联的系统，通过使用并联系统的公式，可以得出PRC方式的可用性。由于并联与串联的区别，因此PRC的系统可用性要明显优于MS-SPRING。
9、光缆物理网建设中应注意的问题
由于ASON为一项全新的技术，其规划思路与原有SDH网络有很大的不同，传统网络规划只需了解光缆的源、宿、芯数、距离等信息，ASON还要调查光缆同路由等情况以确认SRLG（shared risk link group，共享风险链路组）值。
共享风险链路组（SRLG：Shared Risk Link Group）的定义：SRLG是指光网络中共享某些物理资源的链路，例如共享物理节点、光缆等，这种共享意味着一旦共享资源发生故障，这些链路将同时发生故障。
SRLG越多，意味着同时失效的业务量可能越多，所需的恢复带宽也越大。因此，只有掌握该项数据，才能对网络保护恢复资源进行准确的计算。一般而言，主导运营商的光缆建设期数较多，光缆基础资料收集整理不是很到位，因此要想掌握光缆的SRLG信息将面临不小的困难。
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作者：林小雨 周燕南 合作媒体：泰尔网 编辑：顾北 |
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