傳輸系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)介紹和應(yīng)用研究

楊昌昱 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司柳州分公司

引言：如今4G網(wǎng)絡(luò)已正式商用四年，5G迎來試點(diǎn)建設(shè)階段，隨著移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡(luò)承載力面臨著巨大的挑戰(zhàn)。光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）通過光波道提供客戶信號(hào)的傳輸，是骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分。分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）采用分組傳送技術(shù)，可支持多種業(yè)務(wù)的傳輸，是傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)和重要組成部分。OTN+PTN傳輸技術(shù)以其自身較強(qiáng)的承載力和調(diào)度能力，應(yīng)用到傳輸網(wǎng)中，能夠有效提高光纜資源利用率以及網(wǎng)絡(luò)的傳送能力。OTN+PTN網(wǎng)絡(luò)還提供了豐富的電信級(jí)保護(hù)（50ms以內(nèi)），可以在不同場(chǎng)景故障發(fā)生時(shí)候，快速恢復(fù)業(yè)務(wù)，保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的生存性。本文通過對(duì)OTN和PTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)進(jìn)行介紹和應(yīng)用研究，并提出不同保護(hù)方式的應(yīng)用場(chǎng)景。

1 OTN系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)介紹及應(yīng)用

OTN系統(tǒng)的保護(hù)主要包括設(shè)備級(jí)、光層與電層三類保護(hù)。

1.1 OTN設(shè)備級(jí)保護(hù)

OTN設(shè)備級(jí)保護(hù)主要分為主控板1+1保護(hù)、交叉板1+1保護(hù)、支路板1+1保護(hù)和電源1+1保護(hù)等4種。備用板給主用板做備份，當(dāng)主用板發(fā)生故障時(shí)，會(huì)倒換到備用板進(jìn)行工作，現(xiàn)在OTN設(shè)備都配置有這些保護(hù)。

1.2 OTN光層保護(hù)

OTN光層保護(hù)主要分為光傳輸段層保護(hù)OLP、光復(fù)用段保護(hù)OMSP和光通道層保護(hù)OCP等3種。OLP主要保護(hù)光纜路由，OMSP主要保護(hù)整個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)，OCP主要保護(hù)單個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)。

（1）光傳輸段層保護(hù)OLP位于放大器之間，使用不同的光纜路由來對(duì)OTN系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，主要有并發(fā)選收和選發(fā)選收兩種類型，應(yīng)用案例如下圖所示，當(dāng)工作光纜路由中斷，業(yè)務(wù)自動(dòng)倒換至OLP保護(hù)路由。

圖1 OTN系統(tǒng)OLP保護(hù)應(yīng)用案例

（2）光復(fù)用段層保護(hù)OMSP是在光復(fù)用段上對(duì)光路信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，位于合分波器和放大器之間，采用并發(fā)選收方式保護(hù)，當(dāng)工作光復(fù)用段路由發(fā)生故障時(shí)，收端可以選擇保護(hù)路由進(jìn)行接收。

（3）光通道層保護(hù)OCP可分為光通道1+1波長(zhǎng)保護(hù)和光通道1+1路由保護(hù)兩種。光通道1+1波長(zhǎng)保護(hù)用于客戶側(cè)信號(hào)的并發(fā)選收，光通道1+1路由保護(hù)用于波長(zhǎng)信號(hào)的并發(fā)選收。

1.3 OTN電層保護(hù)

OTN電層保護(hù)主要分光通路層OCh 1+1保護(hù)和光通路數(shù)據(jù)單元ODUk 1+1保護(hù)等2種。

ODUk 1+1保護(hù)與OCh 1+1保護(hù)類似，僅是保護(hù)的單位不同，OCh 1+1保護(hù)是以線路接口板為單位，ODUk 1+1是以線路接口ODUk時(shí)隙為單位。OCh 1+1保護(hù)是基于單個(gè)光通道的保護(hù)，而ODUk 1+1保護(hù)是基于光通道中的ODUk的保護(hù)，即后者的保護(hù)顆粒比前者小，ODUk 1+1保護(hù)多用于同一OCh中不同支路不同源或不同宿情況，避免因主用ODUk時(shí)隙故障引起業(yè)務(wù)中斷。

2 PTN系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)介紹及應(yīng)用

PTN系統(tǒng)保護(hù)主要包括端口級(jí)保護(hù)、單板級(jí)保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)等三種模式。

2.1 PTN端口級(jí)保護(hù)

（1）LAG保護(hù)：將多個(gè)以太口聚合起來組成一個(gè)邏輯上的端口，廣泛運(yùn)用于客戶側(cè)端口，不可用于網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口，可分為負(fù)載分擔(dān)和非負(fù)載分擔(dān)兩種。

（2）LMSP保護(hù)：線性復(fù)用段保護(hù)，主要應(yīng)用在PTN網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)對(duì)接的場(chǎng)景，可分為1+1保護(hù)和1:N保護(hù)兩種。

2.2 PTN單板級(jí)保護(hù)

（1）單板1+1保護(hù)：?jiǎn)伟?+1保護(hù)組可以有效的對(duì)工作板進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)工作板故障時(shí)，自動(dòng)倒換到保護(hù)板進(jìn)行工作。一般對(duì)一些重要單板，比如主控、交換和電源板等配置單板1+1保護(hù)。

（2）TPS保護(hù)：支路保護(hù)倒換，保護(hù)的對(duì)象主要為電接口業(yè)務(wù)板，通過在增加保護(hù)板位來實(shí)現(xiàn)對(duì)支路業(yè)務(wù)的1：N保護(hù)。

2.3 PTN網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)

PTN網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)主要有線性保護(hù)、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、雙歸保護(hù)和子網(wǎng)保護(hù)等。

（1）線性保護(hù)：指利用獨(dú)立的線性通道來完成保護(hù)倒換和恢復(fù)的過程，是一種基于隧道層的保護(hù)倒換機(jī)制，可以分為路徑保護(hù)和子網(wǎng)保護(hù)。這兩種保護(hù)方式的主要區(qū)別是保護(hù)區(qū)域不同，兩者保護(hù)倒換通道原理基本相同。其中常用的為1:1 LSP線性保護(hù)。

（2）環(huán)網(wǎng)保護(hù)是一種鏈路級(jí)的保護(hù)方式，保護(hù)的對(duì)象是分組傳輸網(wǎng)的鏈路層。按照保護(hù)倒換方式不同分為Wrapping和Steering保護(hù)，其中Wrapping保護(hù)是在故障相鄰點(diǎn)進(jìn)行倒換，而Steering保護(hù)在保護(hù)通道的兩端進(jìn)行倒換。

環(huán)形保護(hù)需要環(huán)形隧道，故對(duì)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)環(huán)境有要求，工程應(yīng)用上受到限制。環(huán)形保護(hù)對(duì)帶寬要求比較嚴(yán)格，需要預(yù)留一半的環(huán)帶寬給保護(hù)通道，不適合應(yīng)用在流量緊張的環(huán)網(wǎng)絡(luò)。但環(huán)網(wǎng)保護(hù)可以保護(hù)多處斷點(diǎn)，而且目前網(wǎng)絡(luò)匯聚環(huán)以上一般都升級(jí)到10GE以上，所以環(huán)形保護(hù)在實(shí)際中還是得到廣泛的應(yīng)用。

（3）雙歸保護(hù)是對(duì)同一業(yè)務(wù)部署兩個(gè)歸屬落地節(jié)點(diǎn)，將到達(dá)不同歸屬落地節(jié)點(diǎn)的通道組成雙歸保護(hù)組，同時(shí)在歸屬落地節(jié)點(diǎn)通過相應(yīng)的接入鏈路接入到最終目的設(shè)備。雙歸保護(hù)需要解決同源不同宿的保護(hù)，僅僅采用雙歸保護(hù)組是不夠的，還需要配合其它保護(hù)方案來共同實(shí)現(xiàn)。

雙歸保護(hù)由于可以有效解決業(yè)務(wù)宿節(jié)點(diǎn)失效和接入鏈路失效的問題，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，故實(shí)際使用中部署的較多，特別是在LTE電路中。

雙歸保護(hù)的應(yīng)用案例如下圖所示，在Node A將PW1和PW2部署雙歸保護(hù)，在Node F和Node G節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行虛擬路由器冗余協(xié)議VRRP。當(dāng)Node F失效或Node F和CE2之間的鏈路失效時(shí)，在Node A的PW1上會(huì)檢測(cè)到告警，觸發(fā)業(yè)務(wù)倒換到PW2，同時(shí)VRRP選擇Node G為主用路由器進(jìn)行業(yè)務(wù)收發(fā)，業(yè)務(wù)倒換到CE1->Node A->Node C->Node E->Node G->CE2。

圖2 PTN系統(tǒng)雙歸保護(hù)應(yīng)用案例

3 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)多種OTN和PTN保護(hù)技術(shù)進(jìn)行介紹和應(yīng)用研究，文章建議在選擇OTN和PTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)時(shí)可遵循以下原則應(yīng)用前面介紹的保護(hù)技術(shù)：1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇合理的保護(hù)技術(shù)。2）業(yè)務(wù)顆粒度：應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)顆粒度大小選擇適宜的保護(hù)技術(shù)。同時(shí)，在實(shí)際組網(wǎng)中，常常會(huì)多種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)同時(shí)使用，所以在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)中，需綜合應(yīng)用各種保護(hù)技術(shù)與策略，才能發(fā)揮OTN和PTN保護(hù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，將會(huì)形成更多的保護(hù)機(jī)制和策略。