省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40 Gbit/s WDM系統(tǒng)的技術(shù)選擇分析

謝金龍，邊春雨

（1.中國(guó)聯(lián)通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 太原 030012）

省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40 Gbit/s WDM系統(tǒng)的技術(shù)選擇分析

謝金龍1，邊春雨2

（1.中國(guó)聯(lián)通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 太原 030012）

對(duì)省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40 Gbit/s WDM系統(tǒng)選用的設(shè)備類(lèi)型和保護(hù)方式進(jìn)行了分析。設(shè)備類(lèi)型方面，采用OTN電交叉設(shè)備更有利于業(yè)務(wù)的靈活提供和配置，也更符合傳輸技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；保護(hù)方式方面，在光纜資源具備的情況下，采用OMSP對(duì)光線路進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)針對(duì)具體的業(yè)務(wù)電路類(lèi)型和需求適當(dāng)采用SNCP。

40 Gbit/s WDM；光傳送網(wǎng)；設(shè)備類(lèi)型；保護(hù)方式

1 引言

近年來(lái)，通信網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)發(fā)生了巨大的變化。寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正在蓬勃發(fā)展，用戶(hù)數(shù)量飛速增長(zhǎng)，以IP交換為基礎(chǔ)的分組業(yè)務(wù)大量涌現(xiàn)，對(duì)運(yùn)營(yíng)商的傳送網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。目前省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸層面已經(jīng)出現(xiàn)40 Gbit/s（下文簡(jiǎn)稱(chēng)40G）電路的承載需求，需要新建40G WDM系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足，采用哪種技術(shù)進(jìn)行建設(shè)成為需要考慮的問(wèn)題。

2 設(shè)備類(lèi)型的選擇

目前主流廠商的40G WDM系統(tǒng)均是基于OTN技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，在應(yīng)用上主要分為以下幾類(lèi)。

（1）OTN 終端復(fù)用設(shè)備

即支持OTN接口 （包括線路接口和支路接口）的WDM設(shè)備，相對(duì)于傳統(tǒng)WDM設(shè)備，其可以采用白光OTUk接口實(shí)現(xiàn)不同廠商傳送設(shè)備的互聯(lián)，代替SDH和以太網(wǎng)等客戶(hù)業(yè)務(wù)接口對(duì)接的傳統(tǒng)方式；OTN采用了類(lèi)似SDH的封裝，由于加入了豐富的開(kāi)銷(xiāo)，可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似SDH網(wǎng)絡(luò)的管理和監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)通道端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)，有利于網(wǎng)絡(luò)的日常維護(hù)、快速的故障定位，從而提高維護(hù)效率。

（2）OTN 交叉連接設(shè)備

電交叉設(shè)備：相對(duì)于接口化的OTN，引入了電交叉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了支線路分離，類(lèi)似于SDH交叉設(shè)備，OTN電交叉設(shè)備完成 ODUk （ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3 和ODU3e等）級(jí)別的電路交叉，為OTN網(wǎng)絡(luò)提供靈活的電路調(diào)度和保護(hù)能力,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單波道全部40G速率，避免10 Gbit/s（下文簡(jiǎn)稱(chēng)10G）和40G混傳對(duì)系統(tǒng)的影響。

光交叉設(shè)備：提供OCh光層調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)級(jí)別業(yè)務(wù)的調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)。

光電混合交叉設(shè)備：OTN電交叉設(shè)備可以與OCh交叉設(shè)備（ROADM或PXC）相結(jié)合，同時(shí)提供ODUk電層和OCh光層調(diào)度能力。波長(zhǎng)級(jí)別的業(yè)務(wù)可以直接通過(guò)OCh交叉，其他需要調(diào)度的業(yè)務(wù)通過(guò)ODUk交叉。兩者配合可以?xún)?yōu)勢(shì)互補(bǔ)，同時(shí)又可以規(guī)避各自的劣勢(shì)。

OTN標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備完整功能模型如圖1所示。

目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)對(duì)于OTN的網(wǎng)絡(luò)定位以及側(cè)重的功能點(diǎn)略有區(qū)別，國(guó)外大量應(yīng)用ROADM組建動(dòng)態(tài)的光層網(wǎng)絡(luò)，側(cè)重于光交叉，而國(guó)內(nèi)則更看重電交叉靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度能力。省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40G WDM系統(tǒng)采用接口化OTN設(shè)備還是OTN電交叉設(shè)備更適合，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較和分析。

圖1 OTN標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備完整功能模型

（1）應(yīng)用方面

目前接口化OTN設(shè)備已經(jīng)在一級(jí)干線層面大規(guī)模應(yīng)用，主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式組網(wǎng)，提供的電路主要為40G電路；OTN電交叉設(shè)備已經(jīng)在城域核心匯聚層面大規(guī)模應(yīng)用，組網(wǎng)方式主要為環(huán)型組網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)/半網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)，提供的電路主要為GE/2.5 Gbit/s（下文簡(jiǎn)稱(chēng)2.5G）等。目前城域核心匯聚層面大量應(yīng)用OTN電交叉設(shè)備的主要原因有兩個(gè)：一是其傳送的是大量的GE/2.5G等顆粒業(yè)務(wù)，組網(wǎng)比較復(fù)雜，可以通過(guò)OTN電交叉設(shè)備實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)及子波長(zhǎng)調(diào)度，為業(yè)務(wù)靈活調(diào)度帶來(lái)方便，同時(shí)可以采用電層的SNCP等保護(hù)方式為電路提供保護(hù)；二是其電路類(lèi)型較多且更換相對(duì)頻繁，采用OTN電交叉設(shè)備實(shí)現(xiàn)支線路分離后，可以使線路接口保持不變，不用重復(fù)投資，支路側(cè)的接口可以根據(jù)需求靈活選擇或更換，從而最大限度地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資。目前一級(jí)干線層面大量應(yīng)用接口化OTN設(shè)備主要是考慮到，一級(jí)干線層面主要是為IP網(wǎng)提供大顆粒的40G電路，而且組網(wǎng)比較簡(jiǎn)單，電路類(lèi)型頻繁更換的情況較少，同時(shí)OTN電交叉設(shè)備的成本相對(duì)較高，這時(shí)引入的意義顯得不是很大。目前省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)尚未規(guī)模應(yīng)用OTN設(shè)備，主要是由于2010年之前省內(nèi)長(zhǎng)途層面尚無(wú)40G電路的需求，同時(shí)10G DWDM系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)模部署，可以通過(guò)擴(kuò)容滿(mǎn)足10G等電路的需求。

（2）電路保護(hù)方面

采用接口化OTN設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)組網(wǎng)與傳統(tǒng)WDM設(shè)備一樣，只能在光層實(shí)現(xiàn)保護(hù)，保護(hù)類(lèi)型主要為光纜線路保護(hù) （OLP）、光復(fù)用段層保護(hù) （OMSP）和光通道保護(hù)（OCP），而采用OTN電交叉設(shè)備除了實(shí)現(xiàn)以上方式的保護(hù)外，還可以實(shí)現(xiàn)電層子波長(zhǎng)級(jí)別的SNCP以及電層和光層保護(hù)的聯(lián)合應(yīng)用，同時(shí)在加載ASON控制平面后支持Mesh組網(wǎng)保護(hù)，可提供多條恢復(fù)路徑，并根據(jù)客戶(hù)不同層次需求，提供分等級(jí)的業(yè)務(wù)服務(wù)。

（3）成本方面

目前OTN電交叉設(shè)備和接口化OTN設(shè)備的成本差異主要體現(xiàn)在OTU單板方面。大部分廠商的OTN電交叉設(shè)備的價(jià)格是接口化OTN設(shè)備的1.2～1.5倍，個(gè)別廠商兩者價(jià)格基本相當(dāng)。總體來(lái)說(shuō)，在新建系統(tǒng)時(shí)，采用項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)，廠商會(huì)有大幅度的優(yōu)惠，兩者成本相差不會(huì)很大，但OTN電交叉設(shè)備的擴(kuò)容成本略高，隨著OTN電交叉的規(guī)模應(yīng)用，總體成本呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。

（4）電交叉方面

目前OTN電交叉設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有波道的無(wú)阻塞全交叉調(diào)度，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是OTN電交叉子架的電交叉板只能在本子架的線路板和支路板之間實(shí)現(xiàn)電交叉，無(wú)法跨子架；二是OTN電交叉板容量較低，只能滿(mǎn)足本子架內(nèi)的電交叉容量需求。OTN電交叉設(shè)備應(yīng)朝著設(shè)備集群化和電交叉板容量更大化兩個(gè)方向發(fā)展，因此在引入時(shí)，需加強(qiáng)波道規(guī)劃等方面的工作，將需要進(jìn)行交叉調(diào)度的線路板和支路板放在一個(gè)子架內(nèi)，避免配置后業(yè)務(wù)無(wú)法開(kāi)通的問(wèn)題。

鑒于省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40G WDM系統(tǒng)，除了提供40G和10G電路外，還可能承載其他的2.5G等顆粒業(yè)務(wù)，采用OTN電交叉設(shè)備更有利于今后業(yè)務(wù)的靈活提供和配置，更符合傳輸技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，更有利于系統(tǒng)逐步向Mesh組網(wǎng)演進(jìn)并提高系統(tǒng)生存性，同時(shí)將會(huì)為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)4個(gè)方面的價(jià)值：一是采用支線路分離的架構(gòu)，可以使線路接口保持不變，構(gòu)建線路側(cè)帶寬池，客戶(hù)側(cè)的接口可以根據(jù)需要靈活選擇，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資；二是OTN電交叉子波長(zhǎng)調(diào)度，可為業(yè)務(wù)靈活調(diào)度帶來(lái)便利，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單波道全部40G速率，避免10G和40G混傳對(duì)系統(tǒng)的影響；三是強(qiáng)大的OAM能力，可以極大地提升網(wǎng)絡(luò)管理能力；四是多種策略的保護(hù)，可為下一步系統(tǒng)向Mesh組網(wǎng)演進(jìn)打下基礎(chǔ)并提升網(wǎng)絡(luò)安全性。

3 保護(hù)方式的選擇

目前OTN電交叉設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)的保護(hù)方式除了人工保護(hù)外，主要有OLP、OMSP和SNCP 3種，介紹如下。

（1）人工保護(hù)

人工保護(hù)在系統(tǒng)中配置備用波道，當(dāng)某一波長(zhǎng)出現(xiàn)電路中斷時(shí)，將故障波道人工倒換至備用波道中。其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)配置少量的備用波道，對(duì)工作波道起到較好的保護(hù)作用，不足之處是備用波道和工作波道配置在同一WDM系統(tǒng)中，無(wú)法對(duì)光纜線路故障提供保護(hù)。人工保護(hù)是各電信運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)中普遍采用的一種保護(hù)方式。

（2）光纜線路保護(hù)

OLP通過(guò)對(duì)光纖線路或系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)光傳輸線路上光纖折斷或損耗變大導(dǎo)致通信質(zhì)量下降或通信中斷時(shí),發(fā)出告警信號(hào),自動(dòng)啟動(dòng)光開(kāi)關(guān)的倒換,將傳輸系統(tǒng)倒換到備用光纜上,使通信快速恢復(fù)，保證傳輸系統(tǒng)正常工作，不影響通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)營(yíng)。OLP結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

OLP對(duì)干線光纖資源的需求成倍增加，要求主備用線路的參數(shù)盡量相同，較多的光開(kāi)關(guān)帶來(lái)的插入損耗會(huì)使光復(fù)用段距離縮短，若主備用路由線路長(zhǎng)度差異過(guò)大、光纖類(lèi)型不一致，對(duì)主備用路由光放、色散補(bǔ)償模塊的配置都比較復(fù)雜。

（3）光復(fù)用段層保護(hù)

圖2 OLP結(jié)構(gòu)原理

OMSP相對(duì)于OLP的不同之處是光開(kāi)關(guān)放置的位置，OMSP將光開(kāi)關(guān)放置在OTM節(jié)點(diǎn)，可以分別對(duì)光復(fù)用段的主備用光纜進(jìn)行光放大和色散補(bǔ)償，不用考慮其參數(shù)，倒換在OTM節(jié)點(diǎn)之間；而OLP將光開(kāi)光放置在相鄰OLA或OTM節(jié)點(diǎn)，不能分別進(jìn)行光放大和色散補(bǔ)償，需考慮主備用光纜參數(shù)的差異性，倒換在相鄰OLA或OTM節(jié)點(diǎn)。

OMSP在光復(fù)用段的OTM節(jié)點(diǎn)間采用1+1保護(hù)。發(fā)送端用1∶2光分路器把光信號(hào)分成兩路（雙發(fā)），一路提供給光工作復(fù)用段，另一路提供給光保護(hù)復(fù)用段；接收端用1×2光開(kāi)關(guān)對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行擇優(yōu)選擇，當(dāng)光工作復(fù)用段發(fā)生故障時(shí)，接收端用光開(kāi)關(guān)進(jìn)行倒換，選擇由光保護(hù)復(fù)用段傳送的信號(hào)。OMSP是對(duì)兩個(gè)OTM站之間的所有波長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行保護(hù)。OMSP原理如圖3所示。

OMSP對(duì)干線光纖資源的需求成倍增加，并需要在主備用路由上均建設(shè)光放大器。

（4）光子網(wǎng)連接保護(hù)

SNCP是基于單個(gè)波長(zhǎng)和子波長(zhǎng)的保護(hù)，可以在光通道實(shí)施1+1或1∶N的保護(hù)。其典型應(yīng)用是客戶(hù)側(cè)信號(hào)通過(guò)支路板輸入到OTN電交叉中，OTN電交叉板將信號(hào)雙發(fā)到系統(tǒng)的兩個(gè)方向上，接收端的OTN電交叉板通過(guò)并發(fā)選收的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶(hù)側(cè)信號(hào)的保護(hù)。SNCP原理如圖4所示。

SNCP利用OTN幀結(jié)構(gòu)中ODUk OH段開(kāi)銷(xiāo)的APS字節(jié)傳遞協(xié)議信息控制業(yè)務(wù)的收發(fā)路徑，從而達(dá)到保護(hù)業(yè)務(wù)的目的，因此可以保證50 ms的保護(hù)倒換時(shí)間，但由于在光通道實(shí)施1+1或者1∶N保護(hù)，線路側(cè)單板會(huì)成倍增加，增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。

以上幾種保護(hù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

采用OLP時(shí)，需要主備用線路的參數(shù)盡量相同，而現(xiàn)網(wǎng)光纜條件很難達(dá)到，因此很難采用該保護(hù)方式；采用OMSP時(shí)，主備用光纜補(bǔ)償后在整個(gè)光復(fù)用段的色散差值控制在100 ps/nm以?xún)?nèi)時(shí)，可保證倒換后業(yè)務(wù)能夠恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間在秒級(jí)，同時(shí)成本較低，只需在新建系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行投資，無(wú)需后續(xù)投資；對(duì)于SNCP，成本較高，需要針對(duì)不同業(yè)務(wù)需求的電路考慮是否采用。

圖3 OMSP原理

圖4 SNCP原理

表1 幾種保護(hù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)

綜合以上考慮，建議省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40G WDM/OTN系統(tǒng)上配置少量的備用波道，用于對(duì)板件故障的保護(hù)，采用OMSP對(duì)光線路進(jìn)行保護(hù)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)具體的業(yè)務(wù)電路類(lèi)型和需求考慮是否采用SNCP，如IP互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)電路成對(duì)配置并采用不同路由傳送后，業(yè)務(wù)的保護(hù)可以依靠IP網(wǎng)絡(luò)自身機(jī)制實(shí)現(xiàn)，則系統(tǒng)原則上不對(duì)該電路保護(hù)，但考慮到IP承載網(wǎng)電路的重要性，可考慮采用SNCP對(duì)該電路進(jìn)行保護(hù)；其他自身無(wú)保護(hù)系統(tǒng)的重要電路也可以考慮采用SNCP進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合分析，省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)新建40G WDM系統(tǒng)采用OTN電交叉設(shè)備更有利于業(yè)務(wù)的靈活提供和配置，更符合傳輸技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)在在光纜資源具備的情況下采用OMSP對(duì)光線路進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)針對(duì)具體的業(yè)務(wù)電路類(lèi)型和需求適當(dāng)采用SNCP。

2011-05-10）