智能光網路
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智能光網路(Automatic switched optical network,ASON)
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智能光網路是自動交換傳送網，由用戶端或網管動態發起業務請求，自動選擇路由，通過信令控制實現業務連接建立、修改、拆除、自動保護和恢復功能，是傳送和交換為一體的網路系統。ASON第一次將信令和選路引入傳送網，通過智能的控制層面建立呼叫和連接，使交換、傳輸和數據三個領域又增加了一個新的交集。相比傳統的傳輸網路，ASON新增了控制平面，這使ASON從技術上實現了對傳輸層面鏈路資源更加豐富的調配方式，並能夠以更加實時的方式按需向傳送層面申請資源、建立連接。整個系統由管理平面、控制平面和傳送平面構成。[1]
智能光網路的技術特點[2]
智能光網路作為未來傳輸網發展的方向已經被業界所公認。它在技術方面具有以下特點。
1．基於光交換機的光網路
智能光網路由DWDM加光交換機組成，它的核心層設備是光交換機。基於光交換機的光網路的突出優點是，一個設備能夠完成幾個設備所具有的功能，組網簡單，維護方便。
2．動態帶寬分配和大容量光交換
智能光網路交換粒度小，並具有疏導功能，這兩個特點為智能光網路實現任意級聯、虛擬容量、虛環保護和網狀恢復等提供了基礎。光交換機的大容量表現在交換矩陣達到幾百兆，10Gbit／s介面達到幾十個，而且還可以擴展到更大。
3．組網方式靈活
網狀(Mesh)組網和虛擬交換環網狀組網是智能光網路的主要組網方式，具有靈活、易擴展的特性，和數據網路的組網特點接近。網狀網的保護是多種多樣的，除了線性保護以外，環交換和保護主要採用虛擬交換環。
4．信令和路由協議
智能光網路的分散式智能完全依賴於光路由和信令協議，以替代傳統採用集中網路管理實現的智能，分散式智能達到的網路拓撲發現、電路自動配置等是分散式智能的主要體現。光路由起到電路的配置作用，當電路形成以後，只是路徑的管理和控制。
5．虛擬容量
虛擬容量使光網路服務應用脫離物理平臺的變化和特征的限制，將虛擬記憶體概念擴展到了光網路中，允許光網路服務在任何跨度下，利用全部可獲得的容量，而不管實際傳輸的容量。帶寬是一個共用池，可優化分配到光服務中，在智能光網路中主要採用疏導等技術實現。
智能光網路的關鍵技術[3]
1、路由選擇和波長分配技術。智能網路和傳統網路有著多方面的區別，其中智能光網路的突出特點表現在路由和波長的分配方法上。智能光網路的路由功能採用基於IP的技術方法，使其實現光路的自動化選擇、配置，並能實現斷網的快速修複。以自動交換光網路為代表，智能光網路中的軟體模塊能夠實現路由和波長分配功能，其模塊主要包括路由模式選擇、波長分配演算法、路由分配演算法、信令路由協議等，對實現智能光網路的業務功能起到極其重要的作用。新階段智能光網路核心設備一般採用的是OXC交換機，對全網進行整體規劃和系統管理，OXC交換機將光波長通道視為基本操作單位，在波長級別上提供端到端的服務支撐，以滿足用戶對現代高效業務開展的需求。智能光網路在設計方面的核心問題即是光通道的優化和波長的分配方式，通過最優化光路的選擇來科學、合理的分配波長，其中在波長和路由的分配過程中，有充分的對資源進行整合利用，並有效的提高通信信息量。
2、傳送技術。隨著智能光網路相關技術的不斷發展，GMPLS／ASON等傳送技術逐漸應用於智能光網路傳送技術之中，GMPLS等相關傳送技術能有效實現對多傳送層的有效控制。其中控制平面從SDH拓展延伸到WDM以及CE，這也是現代光網路傳送技術的發展趨勢。智能光網路的控制面板，能夠有效拓展帶寬服務範圍並提高其服務的可靠性。同時，智能光網路虛擬專網技術、帶寬點播等技術的引入，降低了網路傳送技術的研發和應用成本，提升了網路運行的經濟效益。就目前我國的智能光網路控制面板技術而言，其各方面的支撐技術還在發展之中，服務支持方面的軟體和硬體技術尚未成熟，控制平面技術成為智能光網路傳送技術的發展的重點和難點問題之一。
3、控制平面技術。控制平面技術的主要功能包括路由功能、自動發現、連接控制等方面。其中，網路拓撲和自動資源的搜尋為智能光網路的維護和日常管理提供了便利性，更加有利於軟、硬體上的擴展與升級；此外，每個傳輸節點都配置控制平面，其所具有的自動化連接和路由控制功能，能夠有效的實現業務的自動連接和刪除功能，控制平面能夠重啟路由，當網路出現故障時，可以有目的的避開故障點而尋找連接的重新連接，這就使得網路不必預留專用的保護性帶寬，即降低了網路建設成本，又改善了網路運行環境。
智能光網路的基本結構[4]
智能光網路的體繫結構包括三個平面：即傳送平面、控制平面和管理平面，這個三個平面在邏輯上相對獨立，自成體系，又相互配合互相制約，三個平面並行運行，因此任意一個平面出現問題均不會對另外兩個平面的正常運轉造成影響。那麼三個平面又是如何實現網路的智能性的呢?帶著這個問題，我們來具體分析下三個平面的實現原理與具體功能。
傳送平面主要提供點到點的雙工或單工的用戶信息傳送，包括數據傳送、路由交換等功能，同進也可以提供控制信號和網路管理信息的傳送服務。傳送平面由一系列的信息傳遞的硬體和組成邏輯構成現今使用的傳統網路的傳輸層一般只能傳送用戶的信息，而管理信息只能是被動的通過人工來完成，而智能光網路(ASON)的傳送平面不僅可以傳輸點到點的用戶信息，還可以實現控制信號與網路管理信息的傳送，為智能網路的構建提供了基本保證。
控制平面可以實現網路路由信息、拓撲信息以及其他的網路控制與調換指令的動態交換，控制平面可以實現網路資源的調配，同時它還能動態的實現網路連接的建立及網路資源的釋放。因此控制平面成為智能光網路三層結構中最重要、最核心的一層，從物理上講，控制平面由通信網路的基礎實體、光連接控制器(主要用來控制連接的建立與維護)和相應的介面組成。控制平面擁有大量的介面電路，這些介面可以有效的完成控制平面的其它兩個平面及上層用戶之間的連接，從而很便捷的將控制指令發送到整個系統的各個功能區域，以實現各平臺之間的相互配合與智能管理。
管理平面主要是面對網路管理人員的網路管理平臺，管理人員可能通過管理平面來管理控制平面和傳送平面。由於路由分配、拓撲信息等控制信息由控制平面智能的完成，因此ASON的管理平面較傳統網路的管理平臺要簡單的多，很多繁瑣枯燥的手工操作被控制平面自動完成，而網路管理人員只需適時檢查控制平臺完成的結果，並對結果進行管理和監督即可，從而大大節約了人工成本。
在智能光網路的運行過程中，完成各種功能請求與網路連接主要有三種方式：
(1)直接指令配置方式：直接指令配置方式是一種靜態的建立連接的方式，在這種方式中，網管系統響應由終端的網路使用者直接向管理平面提出的連接請求，並通過人工設置的方式對點到點網路通道上的每個基本通信元進行配置。這種方式智能性相對較低，整個連接的過程並不通過控制平面，而是由管理平面自動找出最合適的路，之後向傳送平面發送連接請求，從而建立用戶需求的網路連接。直接指令配置方式其實只是對老的光纖系統的一種簡單的升級，應該算是一種過度的方式吧。
(2)控制連接方式：控制連接方式是智能光網路得以真正實現的重要手段。在這種方式中控制平面發揮了自己的核心作用。在連接過程中，首先由通信終端向控制平面發起通信連接請求，控制平面根據自己的資源情況，動態的選擇合適的路由，並通過通信協議來控制傳送平面為請求方建立點到點的連接。
(3)混合方式：混合連接是對上面兩種連接方式的融合，通過這種方式可以智能的建立永久性連接，這種方式由客戶終端提出連接需求，管理平面對需求進行響應，並將處理意見反饋給控制平面，再由控制平面自動選出相應的連接路由，將路由信息發送給傳送平面，最後由傳送平面建立網路連接，這種連接方式看似複雜，但整個過程基本都是由系統自動完成的，並不需要人工人參與，同時還能有效的防止網路鏈路的擁堵，使建立的連接更加的穩定。
智能光網路的應用[4]
ASON通過三個平面可以為用戶提供個性化的、靈活多變的光網路服務，同時也可以提供虛擬的光VPN服務，通過組建光網路可以有效減少光網路的整體費用，服務供應商們通過搭建智能光網路可以低成本的在先進的光網路中提供個性化光通信服務。同時ASON通過控制平面，可以動態的分配點對點的配置，可以根據用戶的需求和網路的使用情況動太的分配網路的帶寬與資源。通過光VPN，可以讓末端用戶獲得運營商們的網路物理資源，從而可以對網路資源進行配置和管理，就像配置自己的網路一樣，同時還能為用戶提供多種保護和恢復機制，讓用戶的管理更方便更安全。根據ASON的這些優點，我們可以利用智能光網路進行長途的傳輸及搭建城域傳輸網路。
1.智能光網路在長途傳輸中的應用
隨著世界網路的高速發展和社會需求不斷增加，長距離傳輸數據的任務量在逐年的上升，在長距離的傳輸過程中，不僅需要高速傳輸大家的數據，還必須保證信息的高安全性，和通信鏈路的高穩定性。這種需要提供最為完備的通信管理平臺來完成這件事情。利用高密度分波多工系統的大容量和長途傳輸能力以及ASON超智能的路由調度及帶寬動態調整能力，可以很輕鬆的搭建出容量超大、調度靈活、智能動態的長距離傳輸網路。在這樣的網路中，ASON系統的靈活多變的高度能力成為了整個系統的核心，它除了可以輕鬆的完成傳統網路設備所能完成的所有功能外，還提供了更多的管理服務、更智能的調度能力、更安全的傳輸通道、和更大的節點寬頻容量，而且還能大大降低網路的建設和運營成本，真可謂是一舉多得呀!在長距離傳輸網中部署ASON系統主要具有以下優點：
(1)ASON系統可以為長距離傳輸系統提供有效網路線路保護。這種保護主要來源於網路層。由於長距離傳輸過程中，幹線光纜中斷的概率要遠無高於城域網中幹線光纜的中斷概率，這些網路故障首先會反應在系統物理層上，在原有系統中遇到這種故障，系統一般很難重新選擇新的線路進行臨時傳送數據，而出現數據的中斷現象。而ASON系統則會使用大量非常成熟的協議，實時對幹路進行監控，發現幹路出現問題則會第一時間作出及時的響應，以確保數據能夠順利的被髮出。同時ASON設備還為我們提供了各種斷纖的保護功能。
(2)ASON系統可以有效的降低IP業務的延時，我們都知道，原始的網路引人了3層路由交換多跳技術，這種技術通過路由器的存儲轉發機制來完成，這樣做就會產生大量的傳輸延時。這種延時對實時通話業務(如通信公司的語音業務)的影響是具大的。而搭建ASON網路就可以有效的避免延時的發生，因為ASON網路在中間節點採用l層(而不是3層)處理，這樣會使數據的傳輸更加的高效，從而避免了延時的發生。
2.智能光網路在城域網中的應用
近些年來城域網的發展越來越迅速，規模也越來越大，用戶數量眾多，網路結構極其複雜，管理和傳輸壓力都特別的大，用戶數量的劇增為網路的穩定高效運行提出了艱巨的挑戰。在傳統的網路中，運營商們不得不招聘大量的維護人員來維護網路的正常運行，使運行的成本大大提高。如果從城域網的核心層開始構建ASON網路，便可以輕鬆的解決核心層網路的帶寬利用率與網路的生存期問題。同時利用ASON網路智能高效的交叉調度能力，可以大量減少人工參與的調試任務。
智能光網路雖然像是一顆耀眼的明珠，但新技術革新與全面投入使用不可能一步到位、順理成章，雖然業界對智能光網路有著極高的期待，但很多未知的不確定因素我們還都尚未知曉。在很一段時間內，智能交換光嘲絡將與現有剛絡相輔相成，互相約束，互為補充。在整個技術的推廣過程中，還必須要考慮運營商們對於這種技術的認識，智能光網路搭建過程中的高額費用能否為他們帶來更高的叫報，將成為智能光網路能否被快速推廣的關鍵。當然其它各大主要運營商們早已在實驗室中開始實驗這種新的技術了，只要時機成熟便會被廣泛推廣。對於這場技術演進，我們要把握岡地制宜、合理規劃、適時推進的原則進行，小斷發揮ASON的技術優，最終推動網路技術向新的時代邁進。
智能光網路技術發展趨勢[3]
1、智能光網路傳送技術的發展。隨著現代網路業務種類日漸豐富，其網路傳送技術也在不斷發展。現代業務顆粒的逐漸加大，分組業務對帶寬的需求越來越高。Car—rierEthernet和波長分配已然成為現代智能光網路的發展趨勢，數據業務將扮演越來越重要的地位，話語業務的適應範圍將逐步減弱，SDH／SONNET設備將逐步的被新型網路服務模式所取代。因此，傳統的ASON系統已經不能適應現階段智能光網路的發展需求。ITU—T定義的ASON標準能夠普遍適用於SDH體系和OTN，然而現代智能光網路所支持的GMPLS／ASON控制面板不僅僅依托於傳統的ASON系統。另一方面，大顆粒業務的傳送技術對WDM的節點輸送能力也提出了更高標準的要求。路由和波長分配功能所實現的自動連接和控制功能所實現的傳送技術同樣適用於CarrierEthernet設備。近年來，WSS等基於MEMS的技術解決了光波長的可重配問題，ROADM(Re—configurableOpticalAdd—DropMultiplexer)技術已經實現了質的突破，因而，智能光網路傳送技術將進一步發展。
2、智能光網路控制平面技術的發展。智能光網路所具有的控制平面功能，不僅拓展的網路業務範圍，也為網路運行提供了更高的可靠性，同時智能光網路所具備的帶寬點播功能，可以降級運營成本，從而提高了經濟效益。但是，現階段的配套設置仍難以支持智能光網路平面技術的全面普及，其原因在於：智能光網路的設計理念仍需完善，網路運營內部業務處理流程制約了新型服務業務的開展，標準化的進程也限制了GMPLS／ASON控制平面的發展，廠家並不具備強大的OSS和其他網路／業務運營支撐系統，使得運營商難以全面的實施智能光網路服務系統。此外，在網路工程鋪設和整體規划上仍需要結構上的轉變，多層LSP嵌套、標準化、大規模多廠家多域組網等技術難關仍是未來智能光網路發展所需解決的關鍵技術難題。
3、智能光網路在美、日等國家的發展。與美、日等發達國家智能光網路整體發展進度來分析，我國仍存在著較大的差距。其中美、日兩國在智能光網路的結構設計上亦存在著較大的區別，目前美國也在進行智能光網路的建設，對波長調正基本上都是靠O—UNI和GMPLS協議的相互配合，通過網路經路由器自動實現對波長的調正。美國智能光網路波長調正運算工作量大，時效快，但設備問靠網路控制伺服器通過設定話務量進行，配合工作量小，波長調整網路顆粒比較大，側重於骨幹網上的應用。而日本則是通過處理邊緣路由器的用戶呼叫請求完成，靠客戶端伺服器與網路控制伺服器協同，但網路環節比較多，波長調整網路顆粒比較小。從目前日美兩國的光控制技術發展來看，已經和我國不斷拉開了差距，值得我國運營商和廠商關註。可以肯定，隨著光網路的規模越來越大，我國的光控制技術將會更加成熟。
