基于ASON技术的电力通信网应用研究

摘要：电力通信新技术是智能电网建设的支撑和保证。介绍了ASON通信技术概念及其技术优势，并结合当前青海电力通信网的现状以及传统SDH／MSTP通信网的不足，指出了ASON作为新一代通信技术能够较好的解决目前电力通信网面临的诸多问题、满足电力数据业务日趋增长的需求。最后经过引入ASON技术的可行性分析，对青海电力通信网ASON组网规划进行了深入研究，对推广建设具有一定的指导意义。
关键词：自动交换光网络；电力通信；智能电网；组网规划

随着国网公司建设智能电网步伐的加快及新能源的大规模投入，使得电力供需实时调配的重要性日益显现，同时对电力通信网络的实时控制提出了更高的要求。电网的发展使得各类业务将获得迅猛发展，特别是数据业务正呈现爆炸式增长态势，业务需求呈现出带宽越来越多、颗粒越来越大，带宽提供方式越来越灵活，电路传输性能和可靠性要求越来越高的特点，使得目前基于SDH为主的通信网难以满足电网发展对通信的需求。因此，研究应用先进、成熟的ASON技术，加速建设与之相适应的坚强通信网，满足公司系统信息化发展的需求，提高公司系统通信业务应用水平，对电网的生产、经营和管理提供可靠保障具有重要意义。

1 ASON技术
1．1 ASON概念
ASON是以SDH光网和光传送网(OTN)为基础的自动交换传送网(ASTN)，是一种动态、自动交换传输网，由用户动态发起业务请求，网元自动计算并选择路径，通过信令控制实现连接建立、恢复、拆除，融交换传送为一体的新一代光网络。按照ITU-TG．8080建议，ASON体系结构一般分为传送平面、控制平面和管理平面3部分，如图1所示。

传送平面为用户提供从一个端点双向或者单向透明的信息传送，同时还要传送一些控制和网络管理信息，其中包括传送网元(交叉连接设备和链路)，它们承载了所交换的实体，比如光连接。另外，传送平面具备分层结构，支持多粒度光交换技术，设备之间通过物理接口PI互连。
控制平面由光连接控制器OCC组成，它们之间通过网络节点接口NNI相连，是ASON体系最具特色的核心部分，它由路由选择、信令转发以及资源管理等功能模块和传送控制信令信息的信令网络组成，完成呼叫控制和连接控制等功能。控制层面通过使用接口、协议以及信令系统，可动态交换光网络的拓扑信息、路由信息以及其他控制信令，实现光通道的动态建立和拆除以及网络资源的动态分配，还能在连接出现故障时对其进行恢复。
管理平面的主要特征是管理功能分布和智能化。传统光传送网管理体系被基于传送平面、控制平面和信令网络的新型多层面管理结构所代替，构成了一个集中管理与分布智能相结合、面向运营者(管理平面)的维护管理需求与面向用户(控制平面)的动态服务需求相结合的综合化的光网络管理方案。ASON的管理平面与控制平面技术互为补充，可以实现对网络资源的动态配置、性能检测、故障管理以及路由规划等功能。管理平面中的网络管理模块分别通过控制平面的网络管理接口NMI-A和传输网络的网络管理接口NMI-T连接光连接控制器和交换机。连接用户和ASON网络的业务含有传输和控制2个平面的数据，用户通过物理接口和用户网络接口UNI分别与这2个平面通信。
1．2 ASON的连接方式
通过传送平面、控制平面和管理平面，ASON支持3种连接：永久连接、交换连接和软永久连接。永久连接也被称为供给式连接，由网管系统或人工完成。交换连接是1种由终端用户的请求而建立的任何连接，即在连接的终端节点之间通过1个信令／控制平面，包括控制平面内的信令单元之间的信令消息的动态交换来建立，交换连接的引入是整个ASON的核心所在，正是有了交换式连接的引入才使光网络才有了智能化的特征。软永久连接是用户到用户的连接，其中端到端连接中的用户到网络部分是通过网络管理系统建立的1个永久连接，而端到端连接的网络部分是通过控制平面建立的1个交换连接，这种连接的建立方式介于前两者之间，它是1种分段的混合连接方式，在连接的网络部分，连接建立的请求由管理平面发起，由控制平面设置。3种连接方式的结构图如图2～4所示。

1．3 ASON组网因素
1．3．1 网络纬度
网络维度是ASON组网要考虑的关键因素。对于1个理想的网状网，各节点间就需要有一定的连接度，每个节点最好有3个以上物理连接方向。只有网络在一定连接度的条件下，整个网络在网状恢复利用率等方面才能较好地发挥优势。
1．3．2 业务类型
ASON网络能够提供网状恢复功能，使得运营商可以在带宽利用率和业务恢复时间之间寻找平衡点。通常数据业务相对话音业务而言对时延要求较低，使得以数据业务为主导的网络比较合适采用ASON技术。
1．3．3 DCN实现方式
建议优先选择带内方式，因为带内方式不需要再新建DCN网络，而且DCN网络的安全性与DCN物理层的链路冗余度密切相关，因带内方式下的DCN拓扑与光传输网拓扑完全相同。而光传输网拓扑己具备了较高的链路冗余度，所以带内方式也具备了良好的安全性。如果用带外方式，必须保证DCN网络的链路冗余度不低于光传输网拓扑，否则，除了增强成本，带外方式不具备其他优势。
1．3．4 业务量大小
业务量大小通常是组网时选择拓扑结构主要考虑因素之一。在业务量较小情况下，环型连接表现出更好带宽利用率。但对于大业务量，节点间大业务量的需求可使得网状网络提供的节点间的直连物理管道能被有效填充而表现出更好的带宽利用率。
1．3．5 互联互通
ASON组网的一个重要目标是实现多厂商环境下业务的互联互通，因此要求设备符合主流的协议和信令标准。为更好地互通和管理，应避免引入过多种的协议。
1．4 ASON的技术优势
与传统的光网络相比较，ASON具有以下几方面的技术优势：
1)在光网络通信时实现动态的分配，可以根据用户实施的反馈信息对提供的宽带进行动态的调整；
2)由于ASON技术有双向性的特点，可以对光网络有良好的监控和保护能力，并且具有分布式处理的优点；
3)可以实现对数据网元光层网元独立控制，将光网络的数据业务和资料系统有效地联系在一起，可以使网元具备智能性；
4)网络扩容能力强，ASON具有自动发现并添加网络节点的功能，可以大大减少大规模网络扩容时所带来的工作量；
5)网络安全性高，ASON网络采用网状网结构，不受节点多点失效和断纤问题的影响，同时ASON还提供了多种保护和恢复机制，对不同等级的业务提供相应级别的保护和恢复方式，保证了电网的安全稳定运行；
6)网络资源利用率高，ASON引入了恢复机制，使得保护所占用的带宽较之SDH要少20％～30％，在一定程度上提高了资源利用率。

2 青海电力通信传输网现状
2．1 组网结构
青海电力通信网主要由华为、中兴、ECI光传输设备组成，其网络主要为环带链结构，已建成了4个光纤双环网，其中核心骨干光纤环网传输带宽为10 G，骨干光纤环网传输带宽为2．5 G。核心骨干通信站点大都有多套MSTP设备，业务调度复杂。
2．2 存在的问题
目前在组网方面存在以下问题：
1)环网资源利用率低，跨环通信站点成为网络瓶颈。核心通信站点建有多套MSTP设备，业务转接需通过设备间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；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；无法实现端到端的自动配置。
2．3 引入ASON的可行性分析
2．3．1 业务发展需求
ASON技术的产生，实际上是数据业务迅猛发展的需求。目前青海电力通信网业务由普通2 M小颗粒业务逐步演变为155 M／622 M大颗粒数据业务，传统的SDH环带链方式难以满足业务发展的需求，力求寻找一种新的组网方式，而ASON组网能较好的解决这一现状。
2．3．2 通信站光缆维度
光缆资源的充足是实现ASON的物理基础，一般来说通信站点如果具备3个及以上的光缆维度方向，引入ASON才能真正发挥其优势。针对目前青海电力通信网络结构，可以选择核心骨干通信站建设ASON网络，西宁、海西地区主要通信站点已达到3个及以上的光缆维度方向，“十二五”期间通过基建、技改项目不断完善通信站点间的光缆资源，为建设ASON网奠定基础。
2．4 ASON传送网引入方式和层次分析
ASON的应用应根据主干传送网与城域传送网的不同特点分别考虑，并采用不同的建设计划。在主干传送网中引入ASON时，可考虑“自下而上”的计划，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部署。青海电力通信网根据现有运行设备及光缆资源，首先考虑建设西宁地区、海西地区ASON城域网，再考虑将海东地区、黄化地区新建10 G光传输设备通过升级改造组建ASON城域网，建设青海电网OTN骨干传送网，然后逐步向汇聚层和接入层延伸，最终实现智能光网络组网。

3 青海电力通信网ASON网络建设规划
3．1 组网原则
3．1．1 节点选择
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、光缆路由等因素。要选择业务流向复杂、业务流量大、光缆维向度多的节点。
3．1．2 结构选择
主干网采用MESH组网方式：城域网具有3维光方向的情况，采用全MESH的方式；不具有3维光方向的情况，采用环网的过渡方式。
现阶段ASON设备组网时，只考虑组建环网，待光缆条件具备网状网时，可适时开通ASON智能控制平面功能，组建智能Mesh网，实现自动交换功能。
3．1．3 设备选择
根据通信网发展规划及智能光网络组网研究，鉴于目前SDH设备与ASON设备的差价比较小，青海电网在今后的设备建设过程中非末端330 kV变电站、枢纽110 kV变电站的传输设备选择具有ASON功能的设备。
3．2 组网规划
根据目前青海电力通信光缆资源现状，结合通信发展规划，选择目前海西地区西部环网通信站点组建ASON环形网和西宁城区ASON网状网，从而满足多层次、多容量级别、大跨度的需求。中西部地区2011年农网改造项目中新运行的OSN3500系列设备已具备ASON网络部分功能，可考虑对既有ASON功能的设备平滑升级至ASON网络。青海电力通信ASON组网初期规划如图5所示。