智能交换光网络(智能自动光交换网络)

频道：电子元器件日期：2023-05-31 15:56:58 浏览：397

智能交换光网络

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自动交换光网络(ASON)是下一代智能光网络。迅速增长并日趋普及的全球互联网成为了当今通讯发展的最主要驱动力。甚至可以保守的估计，互联网的流量还将会在今后的若干年中以每六个月翻一番的速度扩张，这个速度远远超过了集成电路规模增长的摩尔定律。互联网业务量爆炸式的增长速度造成了在全球范围内以互联网为主的数据传输业务量早已超过传统的语音传输业务量，并且这个差距还会继续以指数级增大。

利用波分复用(WDM )技术，目前已经可以在实验室中做到单根光纤10Tbps的传输速度。很明显互联网上的数据传输流量限制不是由于传输线路造成的，而是由于数据在网络节点交换时进行光-电-光转换过程中的“电子瓶颈”造成的。归根结底，造成这一结果的原因是在引入了WDM 技术后，光通信带宽的增长速度比按照摩尔定律增长的集成电路规模的增长速度要快。

与此同时，光网络的成本结构也在不断的发生变化。在过去，WDM 技术出现之前，光网络的成本主要集中在光纤、放大器和信号再生器上，而节点上电子交换设备的成本相比之下非常小。但是在WDM 技术出现之后，巨大的传输带宽使传输成本大大降低，相比之下节点上电子交换设备的成本显得十分突出。因此引入节点数据的全光交换以降低成本就显得十分必要了。

在网络节点处将光信号转化为电信号在绝大多数情况下是没有必要的。这是因为这种转换只有当光信号到达目的节点时才有意义，而这只是少数情况。对于绝大多数情况来说，光信号只是经过这个节点，不需要进行光电转换。因此在这些节点采用全光交换不但可以消除光电转换中的“电子瓶颈”，还可以省去很多节点处的电子交换设备，降低了节点上的成本。这就是建设全光网络的初衷。为了实现全光交换，光网络的节点必须具有像IP 路由器一样的“智能”，因而我们需要一个自动交换光网络(ASON: Automatic Switched Optical Network)。本文将对建立ASON 的一些基本问题进行概述。

1、传统光网络的缺点

在过去，网络的光层仅仅被看作是一个简单的传输工具。它的主要功能就是为各个电层设备(例如IP 路由器、ATM交换设备和SDH 数字交叉设备等)提供静态高容量的连接(例如2.5Gbps,10Gbps等)。这种光传输网络被用于提供带宽服务(PBS: Provisioned Bandwidth Service)。而对于网络管理员来说，这是一个费时且辛苦的工作，它需要耗费大量人工进行资源的配置。同时在很多情况下，还需要对光网络的结构进行重新设计。在传统光网络中，“智能”完全体现在电层，而光层仅仅好比是一些固定的大粗管道，为数据传输提供通道。总而言之，传统光网络的控制平面是通过网络管理实现的，这种结构必然会带来下述一些局限：联互通困难，往往需要花费大量时间进行联调和测试。

传统光网络实行的是集中式网管，由中心网管来统一管理网络的所有资源。当网络的规模扩大时，中心网管的负担会越来越重，难以对网络状态变化做出快速、准确的反应。此外采用集中式网管的系统生存性也有问题，一旦中心网管出故障或者遭到恶意的攻击，可能会造成全网瘫痪。同时网络的故障恢复时间非常长——一般需要花费几分钟、几小时或者甚至几天、几星期,且故障恢复需要人工干预。

传统光网络中光通道的配置需要网络管理员人工干预，而网络中的业务需求则是不断变化的，这样就不能实时的、动态的改变光网络的逻辑拓扑结构以适应不断变化的业务需求。

传统光网络中网络设备的互操作性差，不同网络运营商设备的互联互通困难，往往需要花费大量时间进行联调和测试。

传统光网络限制了网络的可扩展性，同时它使信息服务种类的增加变得非常困难。

2、自动交换光网络(ASON)的特点

为了适应当今网络高速发展的要求，人们已经对“智能”的实现需要从电层转变到光层这一趋势达成了共识。近些年来，在光网络领域中出现的两大技术使电子交换设备动态向光网络申请宽带宽资源成为了可能，也使人们渐渐看到了光网络光明的发展前景。首先，经过多年的广泛研究，WDM 技术在光网络中日趋成熟，全光交叉连接设备(OXC: Optical Cross Connects)和全光分插复用设备(OADM: Optical Add-Drop Multiplexer)已经达到了实用的程度。随着OXC 和OADM 的发展，光信号可以根据其波长直接在光网络中路由，而不需要进行光-电-光的转换，这样便省去了节点处的电子交换设备。其次，效仿IP 路由器和ATM 交换设备的工作方式，并考虑到在光网络中，路由的选择与光传输距离、备用路由和原路由分集等因素有着直接关系，对其进行了改进，使客户终端可以在任何时间任何地点动态申请占用或申请撤销一个带宽资源。这种智能光传输网络被用于提供带宽服务(BODS: Bandwidth on Demand Service)。之所以称这种光传输网络具有“智能”，是因为它利用了现有的Internet 网络控制协议 (例如GMPLS: Generalized Multiple Protocol Label Switching 和OSPF: Open Shortest Path First)控制光信息通道的建立和拆除，而不需要人工的参与。

智能交换光网络(智能自动光交换网络)

自动交换光网络(ASON)存在以下几方面优势：

能够快速、高质量的为用户提供各种带宽服务与应用：自动交换光网络使得业务供应商可以在几分钟甚至几秒钟内迅速的为用户提供一个波长通道，实现“光拨号”。还可以基于ASON 技术开发“波长批发”、“波长出租”及“光VPN”(虚拟专用网：Virtual Private Network) 等各种业务，有效的将光纤的物理带宽转化为最终用户带宽，从而使得网络运营商能够迅速开通各种增值业务。

更好的网络性能：由于OXC 和OADM 的引入，光信号可以在光层进行路由，这样可以最大限度的降低由IP 路由器带来的信号延时和信号抖动。这有利于保证服务质量(QoS: Quality of Service) 。

实时、动态的流量工程控制：这是ASON 的一个主要特性，它允许网络根据当前客户层的业务需求，实时、动态的调整网络的逻辑拓扑结构以避免拥塞，实现资源的“按需分配”(Bandwidth on Demand)。

智能交换光网络(智能自动光交换网络)