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摘 要： 简要介绍智能光网络（ASON）的体系结构，重点论述ASON技术支持的网络保护恢复机制，结合电力传输网络的业务特点，应用ASON保护恢复技术提升网络可靠性。
关键词： 智能光网络（ASON）；控制平面；保护恢复；业务等级；差异化服务
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120125－01
0 引言
电力通信是电力生产调度自动化和管理现代化的基础，对电网安全稳定经济运行起着重要的保障作用。当前电力光传输网主要采用SDH/MSTP技术组建，网络采用静态的路由分配机制，不同级别的链路通过网管进行手动配置，业务链路开通通常需要较长时间，网络管理效率比较低，灵活性差。面对电网快速增长的各类业务，SDH环网技术在承载能力上的局限性越来越明显，50%的带宽预留极大地降低了资源利用率，网络扩展性受限，故障情况下路径重构困难等缺点。为了解决上述问题，孕生了新一代光网络技术-智能光网络（Automatically Switched Optical Netwok，简称ASON）。就电力通信网现状，在SDH网络的基础上进行改造，实现网络资源和拓扑结构的自动发现，利用动态智能选路算法，通过分布式信令处理和交互，建立端到端的业务连接，提供可靠的保护恢复机制，实现故障情况下连接的自动重构。
电力通信传输网承载的保护控制和实时监视信息通道对网络的可靠性要求越来越高，实时性越来越强，因此电力通信从SDH网络升级为ASON网络，以应对各种业务启动差异化保护策略，是未来发展的必然方向。
1 ASON的体系结构
ASON的体系结构如图1所示。依据ITU-T G.8080建议，ASON可以分为CP（控制平面）、MP（管理平面）和TP（传送平面），三个平面之间通过DCN（数据通信网）联系，将传输、交换和数据网有机的结合在一起。与SDH网络相比，ASON最大的特点就是增加了一个控制平面。CP采用分布式结构，由ASON网络各节点设备中具备路由选择、信令转发和资源管理功能的控制网元组成。CP通过接口协议以及信令系统，动态掌控传输网络的拓扑结构和关联链路的状态，实现光通道的动态建立、拆除以及网络资源的动态分配，在网络发生故障时对其进行保护恢复。
图1 ASON节点的原理模型
2 ASON网络的主要保护恢复机制
ASON网络支持的保护机制分为基于传送平面和基于控制平面的保护恢复两种模式。ASON保留了SDH的基本保护恢复机制，手动配置数据通过管理平面完成，控制平面不参与，在技术协议层保障了ASON和SDH的混合组网机制；基于控制平面的保护，其数据配置及计算由控制平面完成。基于控制平面的保护，发生在被保护链路的源节点与宿节点之间，仅涉及源节点与宿节点中的连接控制器，不涉及中间节点的连接控制器。保护恢复机制包括以下几种类型。
2.1 基于传送平面保护恢复
传送平面保护指的是环网保护，包括通道保护（PP）、复用段保护（MSP）
和子网连接保护（SNCP）。通道保护和复用段保护支持环内的业务保护，子网连接保护支持跨环网业务保护，这些技术都已经比较成熟。三种保护方式均需要预留50%的带宽资源作为备用通道带宽，资源利用率相对较低；业务配置均需要在网络中途径节点逐点配置时隙，运维工作量大。
2.2 基于的控制层保护恢复
2.2.1 PRC（永久1+1）保护。永久1+1保护在网络结构许可条件下，始终保持一条工作通道和一条备用通道，直至通道无法重构时，才出现1+0保护。即当工作通道发生故障时，倒换至备用通道（保护时间<50ms），同时触发动态重路由方法建立一条新的保护通道；如果备用通道失效，同样触发动态重路由方法建立一条新的保护通道；若主备通道同时失效，相同机理建立两条新的通道，此时故障工作通道倒换至新的工作通道，倒换时间将根据不同的网络结构和业务数量需要几百毫秒。
2.2.2 SNCP保护+MESH恢复。SNCP保护和MESH恢复是组合保护机制。当工作通道发生第一次故障时，启动环网保护，倒换时间<50ms；当SNCP保护失效时触发动态重路由共享恢复保护机制，倒换时间根据不同的网络结构需要几百毫秒。
2.2.3 重路由保护恢复。预制一条从源节点到宿节点的工作通道路径，当工作路径发生故障时触发动态重路由方法建立一条新的工作通道，同样倒换时间根据不同的网络结构需要几百毫秒，在故障清除后工作通道返回到原来的连接（保护恢复分为返回式与非返回式）。
3 ASON保护恢复技术在电力通信网的应用
传统的SDH/MSTP网络在可靠性、网络扩展性和带宽利用率方面受到限制，下面以河南商丘电力传输网为例进行分析。
3.1 商丘电力传输网络分析
商丘电力传输网络核心层由6台MSTP设备组成2个2.5G相切虚拟环网，2个环网共享一条2.5G光链路。如图2所示，环1和环2共享NE2-NE5-NE3之间的2.5G链路。
图2 商丘电力原传输网
网络结构分析：1）两环共享NE2-NE5-NE3链路的2.5G带宽，每个环网只能平均分配1.25G带宽，因共享链路带宽不足，使得环网2.5G带宽容量无法释放。2）共享链路发生中断，两环业务保护仅能抵抗一次网络故障。3）
网络无法区分业务等级，不能为不同业务提供差异化服务。
3.2 电力业务分析
电力业务主要分为三种，保护控制业务、调度自动化业务、生产管理业务。这三种业务对带宽颗粒以及实时性方面都有不同的要求。保护控制作为输电线路继电保护装置间和电网安全自动控制装置间传递交互的信息，是电网安全稳定运行的核心业务，对通道要求极高的可靠性和极短的传输时延，对带宽要求每条通道64Kbps～2Mbps，对传输时间要求在5～10ms以内，通道可用性要求大于99.9%。调度自动化业务作为保证电网安全稳定经济运行的监控信息，关系到调度中心对所辖调度管理范围的设备运行状态的实时掌控和安全经济调度，因此调度自动业务对传送网要求较高的可靠性和实时性，每个调度点对带宽要求nx2Mbps，传输时延要求250ms以内，通道可用性要求大于99.9%。生产管理业务对通道的实时性和可靠性要求相对较低，随着企业现代化管理的深入和电网“三集五大”的实施，对带宽需求增长较快。
3.3 商丘电力ASON网络应用
在现有的SDH网络上增加NE1-NE5和NE5-NE4两条2.5G光链路，组成MESH网络；在NE1、NE2、NE3、NE4、NE5节点加载控制平面软件，实现SDH网络向智能光网络转化。如图3所示。
相对于原SDH网络，智能光网络性能在以下几个方面显著提高：
网络可靠性：组成MESH网络，通过控制平面，业务通道采用永久1+1保护或重路由模式，NE1、NE2、NE3、NE4网元均可抵抗2次中断故障，NE5节点可抵抗3次中断故障，网络可靠性大幅提高。
业务分级保护：通过ASON控制平面，对网络可靠性要求高的保护控制业务和调度自动化业务采用永久1+1保护，对于网络实时性要求相对较低且带宽占用多的生产管理业务可采用重路由保护，在满足业务恢复时延要求的基础上，降低网络的带宽占用。
带宽利用率：通过增加光链路，解决原有NE2-NE5-NE3的光链路瓶颈，释放环网带宽容量，提高带宽利用率；通过加载控制平面，对非实时业务，可配置重路由保护模式，相对于传统的子网连接保护，在业务正常情况下，无需占用备用时隙，从而提高了带宽利用率。
业务的快速部署：加载控制平面可实现业务的端到端配置，仅需配置业务源节点和宿节点，相比于传统的业务逐点配置，有效提高运维效率。
4 结束语
根据商丘电力传输网的业务种类及保护恢复的对比分析，通过增加光链路，将传输网的核心层节点加载控制平面，形成ASON网络，实现了业务带宽的多种粒度统一控制，动态业务分配和不同业务等级的差异化服务，提升了网络节点业务处理能力，扩展了网络资源利用率，实现了业务分配灵活性，提高了网络可靠性。
参考文献：
[1]ITU-T G.8080/Y.1304.
[2]张杰，自动交换光网络ASON，人民邮电出版社，2004.
作者简介：
高维忠（1956-），男，山西省长治市人，本科，高级工程师，研究方向：从事电力通信网运行、规划和建设管理。
关键词： 智能光网络（ASON）；控制平面；保护恢复；业务等级；差异化服务
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120125－01
0 引言
电力通信是电力生产调度自动化和管理现代化的基础，对电网安全稳定经济运行起着重要的保障作用。当前电力光传输网主要采用SDH/MSTP技术组建，网络采用静态的路由分配机制，不同级别的链路通过网管进行手动配置，业务链路开通通常需要较长时间，网络管理效率比较低，灵活性差。面对电网快速增长的各类业务，SDH环网技术在承载能力上的局限性越来越明显，50%的带宽预留极大地降低了资源利用率，网络扩展性受限，故障情况下路径重构困难等缺点。为了解决上述问题，孕生了新一代光网络技术-智能光网络（Automatically Switched Optical Netwok，简称ASON）。就电力通信网现状，在SDH网络的基础上进行改造，实现网络资源和拓扑结构的自动发现，利用动态智能选路算法，通过分布式信令处理和交互，建立端到端的业务连接，提供可靠的保护恢复机制，实现故障情况下连接的自动重构。
电力通信传输网承载的保护控制和实时监视信息通道对网络的可靠性要求越来越高，实时性越来越强，因此电力通信从SDH网络升级为ASON网络，以应对各种业务启动差异化保护策略，是未来发展的必然方向。
1 ASON的体系结构
ASON的体系结构如图1所示。依据ITU-T G.8080建议，ASON可以分为CP（控制平面）、MP（管理平面）和TP（传送平面），三个平面之间通过DCN（数据通信网）联系，将传输、交换和数据网有机的结合在一起。与SDH网络相比，ASON最大的特点就是增加了一个控制平面。CP采用分布式结构，由ASON网络各节点设备中具备路由选择、信令转发和资源管理功能的控制网元组成。CP通过接口协议以及信令系统，动态掌控传输网络的拓扑结构和关联链路的状态，实现光通道的动态建立、拆除以及网络资源的动态分配，在网络发生故障时对其进行保护恢复。
图1 ASON节点的原理模型
2 ASON网络的主要保护恢复机制
ASON网络支持的保护机制分为基于传送平面和基于控制平面的保护恢复两种模式。ASON保留了SDH的基本保护恢复机制，手动配置数据通过管理平面完成，控制平面不参与，在技术协议层保障了ASON和SDH的混合组网机制；基于控制平面的保护，其数据配置及计算由控制平面完成。基于控制平面的保护，发生在被保护链路的源节点与宿节点之间，仅涉及源节点与宿节点中的连接控制器，不涉及中间节点的连接控制器。保护恢复机制包括以下几种类型。
2.1 基于传送平面保护恢复
传送平面保护指的是环网保护，包括通道保护（PP）、复用段保护（MSP）
和子网连接保护（SNCP）。通道保护和复用段保护支持环内的业务保护，子网连接保护支持跨环网业务保护，这些技术都已经比较成熟。三种保护方式均需要预留50%的带宽资源作为备用通道带宽，资源利用率相对较低；业务配置均需要在网络中途径节点逐点配置时隙，运维工作量大。
2.2 基于的控制层保护恢复
2.2.1 PRC（永久1+1）保护。永久1+1保护在网络结构许可条件下，始终保持一条工作通道和一条备用通道，直至通道无法重构时，才出现1+0保护。即当工作通道发生故障时，倒换至备用通道（保护时间<50ms），同时触发动态重路由方法建立一条新的保护通道；如果备用通道失效，同样触发动态重路由方法建立一条新的保护通道；若主备通道同时失效，相同机理建立两条新的通道，此时故障工作通道倒换至新的工作通道，倒换时间将根据不同的网络结构和业务数量需要几百毫秒。
2.2.2 SNCP保护+MESH恢复。SNCP保护和MESH恢复是组合保护机制。当工作通道发生第一次故障时，启动环网保护，倒换时间<50ms；当SNCP保护失效时触发动态重路由共享恢复保护机制，倒换时间根据不同的网络结构需要几百毫秒。
2.2.3 重路由保护恢复。预制一条从源节点到宿节点的工作通道路径，当工作路径发生故障时触发动态重路由方法建立一条新的工作通道，同样倒换时间根据不同的网络结构需要几百毫秒，在故障清除后工作通道返回到原来的连接（保护恢复分为返回式与非返回式）。
3 ASON保护恢复技术在电力通信网的应用
传统的SDH/MSTP网络在可靠性、网络扩展性和带宽利用率方面受到限制，下面以河南商丘电力传输网为例进行分析。
3.1 商丘电力传输网络分析
商丘电力传输网络核心层由6台MSTP设备组成2个2.5G相切虚拟环网，2个环网共享一条2.5G光链路。如图2所示，环1和环2共享NE2-NE5-NE3之间的2.5G链路。
图2 商丘电力原传输网
网络结构分析：1）两环共享NE2-NE5-NE3链路的2.5G带宽，每个环网只能平均分配1.25G带宽，因共享链路带宽不足，使得环网2.5G带宽容量无法释放。2）共享链路发生中断，两环业务保护仅能抵抗一次网络故障。3）
网络无法区分业务等级，不能为不同业务提供差异化服务。
3.2 电力业务分析
电力业务主要分为三种，保护控制业务、调度自动化业务、生产管理业务。这三种业务对带宽颗粒以及实时性方面都有不同的要求。保护控制作为输电线路继电保护装置间和电网安全自动控制装置间传递交互的信息，是电网安全稳定运行的核心业务，对通道要求极高的可靠性和极短的传输时延，对带宽要求每条通道64Kbps～2Mbps，对传输时间要求在5～10ms以内，通道可用性要求大于99.9%。调度自动化业务作为保证电网安全稳定经济运行的监控信息，关系到调度中心对所辖调度管理范围的设备运行状态的实时掌控和安全经济调度，因此调度自动业务对传送网要求较高的可靠性和实时性，每个调度点对带宽要求nx2Mbps，传输时延要求250ms以内，通道可用性要求大于99.9%。生产管理业务对通道的实时性和可靠性要求相对较低，随着企业现代化管理的深入和电网“三集五大”的实施，对带宽需求增长较快。
3.3 商丘电力ASON网络应用
在现有的SDH网络上增加NE1-NE5和NE5-NE4两条2.5G光链路，组成MESH网络；在NE1、NE2、NE3、NE4、NE5节点加载控制平面软件，实现SDH网络向智能光网络转化。如图3所示。
相对于原SDH网络，智能光网络性能在以下几个方面显著提高：
网络可靠性：组成MESH网络，通过控制平面，业务通道采用永久1+1保护或重路由模式，NE1、NE2、NE3、NE4网元均可抵抗2次中断故障，NE5节点可抵抗3次中断故障，网络可靠性大幅提高。
业务分级保护：通过ASON控制平面，对网络可靠性要求高的保护控制业务和调度自动化业务采用永久1+1保护，对于网络实时性要求相对较低且带宽占用多的生产管理业务可采用重路由保护，在满足业务恢复时延要求的基础上，降低网络的带宽占用。
带宽利用率：通过增加光链路，解决原有NE2-NE5-NE3的光链路瓶颈，释放环网带宽容量，提高带宽利用率；通过加载控制平面，对非实时业务，可配置重路由保护模式，相对于传统的子网连接保护，在业务正常情况下，无需占用备用时隙，从而提高了带宽利用率。
业务的快速部署：加载控制平面可实现业务的端到端配置，仅需配置业务源节点和宿节点，相比于传统的业务逐点配置，有效提高运维效率。
4 结束语
根据商丘电力传输网的业务种类及保护恢复的对比分析，通过增加光链路，将传输网的核心层节点加载控制平面，形成ASON网络，实现了业务带宽的多种粒度统一控制，动态业务分配和不同业务等级的差异化服务，提升了网络节点业务处理能力，扩展了网络资源利用率，实现了业务分配灵活性，提高了网络可靠性。
参考文献：
[1]ITU-T G.8080/Y.1304.
[2]张杰，自动交换光网络ASON，人民邮电出版社，2004.
作者简介：
高维忠（1956-），男，山西省长治市人，本科，高级工程师，研究方向：从事电力通信网运行、规划和建设管理。