华为2M-ASON技术助力广西和玉溪智能电网升级
华为2M-ASON技术助力广西和玉溪智能电网升级
近年来，世界范围内发生多起由连锁故障引起的大面积停电事件，不仅造成巨大的经济损失，也给人们的正常生活造成了较大影响，还严重危及公共安全。因此，在我国智能电网高速发展的时代，如何保证电网的"坚强"，成为各界关注的焦点。
传统的SDH光纤传输系统由于其高安全性，高可靠性，低时延等优点而在电力通信网中被广泛应用，但其传统的环网保护（MSP，SNCP）方式无法抗多点断纤，不能满足智能电网发展的更高要求。为了解决这些问题，智能光网络（ASON）应运而生。ASON可以做到"有路就通"，最大程度的提高了业务生存性，同时网络运维简单便捷，支持"边施工边开通"，目前已在河北电力，上海电力，合肥电力等几十张电力通信网中部署。
电力生产业务主要通过2M业务承载，且路径普遍不同，例如继保业务是相邻变电站；安稳业务是从变电站到调度中心。在考虑部署ASON的时候一般有E2E配置VC4管道和分段配置VC4管道两种方式，但两种方式均不能完美匹配电力的使用场景。
采用E2E配置VC4管道的方式承载2M业务，可规避任意节点，链路失效，但是每种业务都需要单独占用1个VC4，网元VC4资源压力会很大。
采用分段建立VC4管道的方式来承载2M业务，可减轻网元VC4的资源压力，但是如果业务拼接点发生节点失效，那么经过拼接点的2M业务将会全部中断，可靠性无法得到保证。
另外，传统ASON在传输路由、中断时间以及时延等方面的设计无法同电力差动保护应用的特殊需求相匹配。
由于传统ASON与电力业务场景有诸多不匹配，华为公司通过对传统ASON路由算法创新和OSPF洪范协议的优化，创新性研发出2MASON解决方案。该方案有如下特点：
1、实现基于2M业务的ASON保护。
2MASON是基于2M的业务实现的端到端的ASON，支持低阶告警触发重路由，当拼接点节点失效时，2M业务可以自动选择合适的VC12通道，从而实现2MASON业务抗节点失效。另外同时多个2M业务共享1个VC4，相对于传统ASON，带宽利用率最大提高63倍。
2、业务"收"和"发"路径严格一致。
电力差动保护装置要求相邻站点业务的"收"&"发"路径完全一致，否则就会造成采样数据出现偏差，进而错误的触发差动保护装置，造成断路保护。
传统ASON在重路由或发生路径改变时，一般采用"先建后删"方式，即先建立备用通道，业务倒换后，再删除原来的工作通道。这种方式会造成新、老路径会共存一段时间，业务倒换后，收和发的路径就可能会不一致。2MASON在业务中断后，采用的"先删后建"的工作方式，确保了业务"收"和"发"同时倒换，进而保证路径一致。
3、业务路径发生变化时的中断时延必须大于100ms。差动保护设备检测需要一定的时间，如果ASON重路由业务恢复时间过短，差动保护设备很可能出现二次倒换的情况，因此ASON差动保护在业务发生中断时加入100ms时延进行保护倒换，便于差动保护设备感知，避免误操作。
4、单向线路传输延时小于10ms。传统ASON在设计时未考虑差动设备缓存限制要求，单向传输时延可能出现大于10ms的情况；同时传输时延约束不可配置。而ASON差动保护则采用约束路由算法技术，实现单向链路传输时延约束客户可配置，满足不同差动设备缓存要求，单向传输时延约束默认最大10ms。
2015年，华为公司宣布，中标广西电力和海南电力2MASON省干传输网项目。华为公司始终努力加深对电力行业的理解，和电力客户一起攻克在构建"坚强智能电网"过程中遇到通信难题，华为公司将会全力支持电网客户，帮助客户成就"坚强智能电网"的辉煌！
玉溪电网覆盖二区七县，并与昆明、楚雄、普洱、红河电网相连，所建电力传输网络已覆盖玉溪电网所辖35千伏及以上所有变电站。
电网面临高可靠、智能化、高宽带三大挑战
随着智能电网的发展，电力通信网络承载的业务种类和数量急剧增多，智能电网对电力通信网提出了更高可靠性、更高智能化、更高承载带宽三个需求，在此背景下玉溪电力传输网络面临三大挑战：
可靠性：传统环形RMSP/SNCP或者链型LMSP网络保护可以抵抗单点失效，不能抵抗多点失效，而且无法区分业务等级实现差异化的保护，可靠性已不满足需求；
智能化：承载继电保护业务通道的光缆故障或检修时，需要人工操作网管将继保业务调整至迂回路径运行，费时易错，智能化水平已不满足需求；
承载带宽：存量网络采用摊大饼模式建设，保护子网繁乱无规划，占用大量空余带宽资源，带宽资源无法满足需求。
华为MSTP评估优化服务
考虑到未来网络平滑升级的要求，与客户深度讨论并给出解决方案——对比传统ASON与2M-ASON的优劣，明确通过2M-ASON的演进实现三个优化目标：
可靠性：光传输网络骨干层可靠性提高至具备抵抗光缆N-2能力
结合更换华为Metro系列寿命周期末期光设备技改项目，利用丰富光缆资源将骨干层环型网络结构改为网状网络结构，实现220kV及以上骨干层站点具备3个以上光路方向，具备抵抗光缆N-2能力。
智能化：实现继电保护业务通道故障或检修时，系统自动延时重路由恢复功能
选用华为增强型OSN3500设备组网，原有OSN3500带业务升级主控板、交叉板，开通2M ASON功能，实现继电保护业务通道故障或检修时，具备先拆后建，自动重路由恢复功能。
带宽优化：重新规划网络，消除保护子网繁乱造成的网络空余带宽资源无法利用
220千伏及以上站点网状骨干层，继保、自动化、调度数据网、综合数据网等业务采用2M ASON功能开通，110千伏及以下站点接入层采用环网结构接入骨干层，业务采用SNCP功能开通，消除众多保护子网，化繁为简，提高网络带宽可用率。业务承载量大节点预留40G智能线卡槽位，为远期带宽平滑扩容预留空间。
客户收益
玉溪电力传输网完成2M ASON功能改造升级后：
可靠性提升一倍：骨干层站点结构由环形改为网状，骨干站点由原来具备2个传输方向提升为具备3个以上，业务中断可迂回恢复业务的传输方向增加1倍以上，可靠性提升1倍以上。
恢复时长由10分钟降至5秒：承载的继电保护业务故障情况下实现自动延时重路由恢复，恢复时间由之前人工操作网管切换通道的平均每条业务10分钟以上降低到所有业务通道总共只用5秒钟，智能化大幅提高，符合电网精益化管理要求。
大幅提升网络带宽可用率：消除众多保护子网，化繁为简，提高网络带宽可用率，业务承载量大节点预留40G智能线卡槽位，为远期带宽平滑扩容预留空间。
国内电信运营商建设的长途传输网采用的主要是基于SDH的环网保护技术，网络结构以环网为主、链形为辅，承载业务主要是传统的TDM电路业务，其安全性和QoS均有良好的保障。但随着数据业务的迅猛发展，特别是IP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等特点。业务网的发展和网络规模的扩大，使得目前组织模式以环网为主的传送网已暴露出自身难以克服的问题。自动交换光网络（ASON）技术的提出就是为了适应数据业务的迅猛增长，近年来随着ASON技术日趋成熟，国外许多运营商已建设了ASON，国内运营商在省内干线网和城域网中引入了ASON技术，其中部分运营商在长途传输网中计划部署ASON节点。本文结合ASON技术及长途传输网特点，探讨ASON技术在长途传输网中的应用策略。
1.1ASON技术特点
与传统网络不同，ASON引入了控制平面，形成了在功能上由传送平面、控制平面和管理平面构成的体系结构。
3个平面的主要功能分述如下：
a）传送平面提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，传送平面可以由基于SDH或OTN技术的设备构成。
b）控制平面通过信令提供建立、拆除和维护端到端连接的能力，通过选路为连接选择合适的路由；网络发生故障时，控制平面执行保护和恢复功能；控制平面还能自动发现邻接关系和链路信息，发布链路状态信息以支持连接建立、拆除和恢复。
c）管理平面实施对传送平面、控制平面以及系统的管理功能，确保所有平面之间的协同工作，管理平面提供M.3010规定的管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理。
在ASON结构中引入控制平面具有以下特点。
a）支持快速的业务配置，满足紧急的业务需求。
b）支持流量工程，允许网络资源的动态分配，满足网络结构的不断调整和业务增长的不均衡，同时还可满足各种临时性业务，提高网络资源利用率，发掘网络潜力。
c）采用专门的控制平面协议，可适用于各种不同的传送技术。
d）根据实时的传送网络状态实现恢复功能，提供Mesh保护恢复能力，抗多节点失效，提高网络的生存性和抗灾难能力。
e）支持多厂家环境下的连接控制。
f）可引入新的补充业务（如封闭用户组和虚拟专网），可提供SLA网络，可以更多地实现用户的定制服务，为重点大客户提供更具吸引力的服务。
1.2ASON支持业务类型及分类
由于ASON是构造在各种传送技术之上的，也就是在传送平面SDH、光传送网（OTN）之上增加了独立控制平面，因此它支持目前传送网可以提供的各种速率和不同信号特性（如格式、比特率等）的业务。ASON可以在2个客户网元之间提供具有固定带宽的传输通道，通道界定在光网络的输入接入点和输出接入点之间。ASON业务有以下几个方面。
a）SDH业务，支持G.707定义的SDH连接颗粒VC-n和VC-n-Xv。
b）OTN业务，支持G.709定义的OTN连接颗粒ODUk和ODUk-n-Xv。
c）透明或不透明的光波长业务。
d）10Mbti/s、100Mbti/s、1Gbti/s和10 Gbti/s的以太网业务。
e）基于光纤连接（FICON）、企业系统连接（ESCON）和光纤通道（FC）的存储域网络（SAN）业务。
网状网是ASON的典型网络结构。网状网是最接近实际的光纤网结构，理论上比环形和树形网络传送效率更高、业务配置更灵活。限于技术实现水平，早期的DXC设备组成的Mesh网业务恢复时间通常达到分钟级，无法被运营商所接受。ASON的出现使Mesh网的保护/恢复成为可能，基于ASON的Mesh网具有多种的QoS等级，大部分的设备供应商按以下方法划分业务种类，这种业务的分类并没有通用的标准，算是一种约定俗成。
a）钻石级：1+1+重路由，即当业务通路中一段光纤中断后，业务立即倒换到备用通路，切换时间小于30ms，同时网络寻找新的保护通路，当光纤二次失效时仍可保证30ms内切换。
b）金级：1:1保护，预置路由保护，切换时间小于50ms。
c）银级：重路由保护，实时计算恢复路径，恢复时间在百毫秒至秒级。
d）铜级：无保护，不保证恢复。
e）铁级：额外传送业务，可能被高优先级业务抢占。
从业务类型方面来看，ASON可以提供多种新型业务，例如按需带宽分配业务（BoD）、光虚拟专用网（OVPN）以及指配带宽业务（PBS），但是由于标准化和客户端设备的缺乏，目前尚难完全商用。
1.3ASON的技术优势及存在问题
与传统传输技术相比，ASON具有明显的技术优势，主要有以下几点。
a）ASON引入交换的概念，核心骨干网中的传统环网结构将逐步转向采用更灵活的网状网结构。采用网状网方式组网可以提高网络保护生存能力，简化网络结构，节省保护通路预留带宽，从根本上解决传输时延和可靠性问题。
b）ASON可以实现动态按需分配带宽，提高网络资源利用率，全面降低组网成本。
c）ASON采用的控制面协议为标准的协议，可以实现在多厂商环境下业务的连接、呼叫控制甚至快速恢复，为解决多厂商设备互联问题和实现快速提供业务铺平了道路。
d）ASON可提供更多的新业务类型。
这些新业务主要包括波长/子波长出租、批发、转售，光拨号业务，带宽贸易，OVPN等。
e）ASON技术提供不同的网络保护恢复方式，从而可根据用户对不同层面、不同业务质量级别的要求，按需制定不同的保护恢复方式。与传统的SDH网络相比，这种方式显然更经济有效。
f）ASON技术支持资源自动发现、拓扑自动发现，具有快速建立业务的能力，可以对网络进行动态的优化调整。
ASON技术的发展虽然取得了比较大的进展，但还存在着一些问题，主要集中在性能本身的完善和互联互通上。
1）ASON性能还不尽如人意
理论上，基于分