基于華為OTN的組網(wǎng)方案設計與實踐

高之陽 葉宇煌

摘要：現(xiàn)今網(wǎng)絡環(huán)境下，傳送網(wǎng)如何以在承載成本、可靠性和時延這幾個硬指標的平衡中來滿足業(yè)務需求， 是運營商運營的立根本，尤其是到了市一級城域傳輸網(wǎng)的統(tǒng)籌建設更是運營一線的重中之重。分析現(xiàn)有某市基于華為OTN系列產(chǎn)品的組網(wǎng)方案，理解其組網(wǎng)關鍵因素，并對其可改進的方向作探討和分析。

關鍵詞：光傳送網(wǎng);OTN;城域網(wǎng)

中圖分類號：TP319? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0040-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)應用需求的逐步擴大，對于運營商的城域網(wǎng)的流量需求也在逐步增大。對于勢在必行的傳輸網(wǎng)絡擴容而言，城域網(wǎng)范圍內(nèi)的光纖資源建設存在諸如市政規(guī)劃、現(xiàn)有資源、設計施工等方面的限制，OTN（OpticalTransportNetwork，光傳輸網(wǎng)絡）設備以其分組化、大容量與靈活的優(yōu)勢在城域網(wǎng)的傳輸主干建設中發(fā)揮了極大的優(yōu)勢，也是運營商傳輸主干的主要發(fā)展方向。在此基礎上，華為公司開發(fā)了OTN系列傳輸設備，并廣泛應用于該場景，并取得較好的效果。

本文將介紹基于OTN技術的華為OSN系列設備的基本組網(wǎng)原理與模式，并結(jié)合本地已有的運營商組網(wǎng)傳輸主干網(wǎng)絡談及華為該系列設備構(gòu)架，并加以分析。在此基礎上，對于該網(wǎng)絡組網(wǎng)模式提出一些改進措施。

2 相關標準與技術概述

OTN技術是以WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復用）技術為基礎，即在一路光纖中采用多個不同波長信號復合傳輸?shù)姆绞?，在光層網(wǎng)絡組織傳送網(wǎng)，是由核心的ITUG.709協(xié)議（基于ITUG.872）與ITU-T的G.872與G.798這一系列協(xié)議定義的一種不一樣的光傳送體系，它包括光層和電層的完整體系結(jié)構(gòu)，對于各層網(wǎng)絡都有相應的管理監(jiān)控機制和網(wǎng)絡生存性機制。并通過現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟的SDH/SONET技術的管理機制改善傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的業(yè)務調(diào)度能力差、組網(wǎng)能力弱、可靠性較低的缺點。

華為的OSN系列設備采用OTN技術為主干，大致由OTM、OADM、OLA、REG等主要波分站點與分波合波單位等構(gòu)成設備的主要結(jié)構(gòu)。

OTM（Optical Terminal Multiplerer，光終端復用站）把SDH等業(yè)務信號通過合波單元插入到DWDM的線路上去，同時經(jīng)過分波單元從DWDM線路上分下來。OTM站點主要包含光復用與解復用單元、光放大單元、波長轉(zhuǎn)換單元以及光監(jiān)控單元。

OLA（Optical Line Amplifier，光線路放大設備）站點用來完成雙向傳輸信號的放大，延伸傳輸距離。

OADM（Optical ADD/Drop Multiplexer，光分插復用設備）的主要功能是從多波長信道中分出或插入一個或多個波長，在傳輸中實現(xiàn)波長的上下。OADM站點可分為FOADM（Fixed OADM）和ROADM（Reconfigurable OADM） 兩種類型。

FOADM：從合波光信號中分插出特定波長的光信號，送入OTU或線路板; 同時將從OTU單板或線路板發(fā)送的符合WDM標準波長的光信號復用進合波光信號。

ROADM：從合波信號中分插出任意的單波或合波信號，實現(xiàn)多個維度的動態(tài)光波長 調(diào)度。并可實現(xiàn)上述過程的逆過程。

FOADM 無法根據(jù)現(xiàn)實業(yè)務需要重新調(diào)整波長資源分配。而ROADM 通過對波長的阻塞或交叉實現(xiàn)了波長的可重構(gòu)，相比之下的優(yōu)勢就在于將靜態(tài)的波長分配變成了動態(tài)分配。ROADM 技術配合相應的網(wǎng)管軟件調(diào)配波長上下和穿通狀態(tài)，同時可以在機房與現(xiàn)場都實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整波長狀態(tài) [1]。

OptiX OSN在子網(wǎng)內(nèi)部通過ROADM進行全光處理，ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重構(gòu)光分插復用器）是一種使用在密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)中的器件或設備，其作用是可通過遠程的網(wǎng)管可以動態(tài)調(diào)整上下路的業(yè)務波長。也就是說，在線路中間，可以根據(jù)需要任意指配上下業(yè)務的波長，實現(xiàn)業(yè)務的靈活調(diào)度。ROADM光層調(diào)度OTN電層調(diào)度。光分插復用模塊是一種類似于SDH ADM光層的網(wǎng)元，它可以在一個節(jié)點完成光通道的上下路，也可以完成穿通光通道之間的波長交叉調(diào)度，它使得通過軟件遠程控制網(wǎng)元中的ROADM子系統(tǒng)實現(xiàn)波長調(diào)整變成可能。通過這一功能來滿足用戶對光層業(yè)務的管理也是這一系列的產(chǎn)品提供了靈活的動態(tài)光層調(diào)度，當業(yè)務變更時只需在機房遠程上做配置即可實現(xiàn)[2]。

在長距離的傳輸中，影響系統(tǒng)傳輸性能的某一個或多個因素（如色散、功率、噪聲、 非線性效應）等，限制了線路繼續(xù)延伸時，可配置REG（Regeneration Station，中繼站）站點完成電信號再生，改善信號質(zhì)量。

而在子網(wǎng)邊界通過電交叉矩陣進行光電混合處理，在目前應用環(huán)境下是應對諸多傳統(tǒng)用戶與傳統(tǒng)業(yè)務的需求的相對最優(yōu)方案，也可認為現(xiàn)在的OTN階段是向全光網(wǎng)絡的過渡的一個階段。在當前的運營商環(huán)境下，智能光傳送網(wǎng)絡子網(wǎng)邊界大都與通用綜合業(yè)務承載路由器、OLT（optical line termina，光線路終端）等設備對接，實現(xiàn)地市運營商的寬帶接入，基站傳輸，專線租賃等語音數(shù)據(jù)業(yè)務與上級網(wǎng)絡中心進行大容量、長距離、高速率的數(shù)據(jù)交換。

3 實現(xiàn)現(xiàn)狀

采用市區(qū)主干環(huán)路帶動周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)路的原則，首先構(gòu)建市區(qū)多個方向的節(jié)點機房，以一個主機房為中心，根據(jù)業(yè)務區(qū)劃與地理位置的分布，與東向，西向，東南方向的三個重要匯聚節(jié)點機房搭建環(huán)路構(gòu)建城區(qū)主干環(huán)，理想的構(gòu)建方案，將使用至少兩個機房作為主干，至多十個機房，多于這個數(shù)目則考慮裂環(huán)，出于維護考慮?？倷C房與東西方向節(jié)點構(gòu)成主干三機房成環(huán)，由于城區(qū)開發(fā)與規(guī)劃變動，增加東南節(jié)點作為新區(qū)樞紐，由此構(gòu)成最早的核心環(huán)路。由此東節(jié)點，西節(jié)點與東南節(jié)點可以在日后的環(huán)路構(gòu)建中擇其中接近（考慮條件）的兩個節(jié)點。

縣級市A環(huán)為城區(qū)主干環(huán)的擴展，是對主城區(qū)西南的縣級市A的傳輸節(jié)點布局，采用沿主干公路鋪設節(jié)點的形式，通過可靠的市政管道走288芯主干光纜，實現(xiàn)從城市外圍建立半圓的半包圍網(wǎng)絡布局，主要功能是承載自身的大規(guī)模傳輸業(yè)務與大學城業(yè)務集群發(fā)展，并對接西南方向周邊三個縣的傳輸通道業(yè)務。

東南方向由于特殊的地理地貌，屬于狹長形東南走向，本身縣級市B的面積較大，并連接一個大島，業(yè)務量較大，如果沒有較為獨立的光傳輸網(wǎng)絡則會增加業(yè)務傳輸上的各類開銷，并不劃算，而且該方向，本身經(jīng)濟發(fā)展條件較好，且為政府開發(fā)政策是傾斜點，有一個自貿(mào)區(qū)試點，一個高新區(qū)試點，因此在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上也加以傾斜，以應對由于發(fā)展產(chǎn)生的多變的需求，因此出于效率與收益角度考慮，建立以縣級市B為主體的二級環(huán)路，并延伸至自貿(mào)區(qū)的三級環(huán)路。

4 組網(wǎng)研究

一般在條件允許的情況下建議組建環(huán)形網(wǎng)，環(huán)形組網(wǎng)配置由一個中心站點和OADM節(jié)點（一個或多個）通過點到點的鏈路首尾相連，形成一個閉合的環(huán)。 它可以部署在一個或多個DWDM系統(tǒng)中，支持任意兩點間的傳輸。環(huán)形架構(gòu)是一種彈性靈活的光傳輸服務，旨在提供更強大的傳輸網(wǎng)絡及提高操作效率。

各環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)保護方式是按照現(xiàn)實環(huán)境選擇不同方案，二纖雙向復用段保護方式是較為通用的方法。該方法采用復用段共享光路保護，采用了時隙交換（TSI）技術，以兩根光纖作為基礎，每根光纖同時載有工作通路W和保護通路P。單條光纖上的保護通路是為另一條光纖上的工作通路作為備份，反之亦然。

環(huán)間業(yè)務一般采用SNCP方式保護，SNCP子網(wǎng)連接保護，是指對某一子網(wǎng)連接預先安排專用的保護路由，一旦子網(wǎng)發(fā)生故障，專用保護路由便取代子網(wǎng)承擔在整個網(wǎng)絡中的傳送任務。SNCP每個傳輸方向的保護通道都與工作通道走不同的路由，節(jié)點之間的通信通過橋接的方式分別通過兩個子網(wǎng)（工作SNC與保護SNC），采用的是雙發(fā)選收的工作方式。SNCP的子網(wǎng)是廣義上的子網(wǎng)，即一條鏈或一個環(huán)都是一個子網(wǎng)，與其他保護方案相比，SNCP保護具有成本低、無須APS協(xié)議支持、組網(wǎng)靈活、系統(tǒng)簡單等突出的特點。這些突出的優(yōu)點使得SNCP在當今的通信領域擁有廣泛而靈活的應用[3]。

在拓撲上看，這些組網(wǎng)原則會讓光傳輸網(wǎng)絡呈現(xiàn)環(huán)路嵌套環(huán)路，有條件的情況下保證雙主要城區(qū)節(jié)點參與所有下級節(jié)點的傳輸，OTN波道的配置也參照這一原則。

OptiX OSN 6800 和OptiX OSN 8800 I 所提供的動態(tài)光分插復用（ROADM）功能采用網(wǎng)管軟件調(diào)配波長上下和穿通狀態(tài)，實現(xiàn)遠程動態(tài)調(diào)整波長狀態(tài)，并可以對穿通和上波的波長進行光功率均衡調(diào)節(jié)。這也是華為OSN系列光傳輸系統(tǒng)的一個賣點。

波長調(diào)度配置流中描述了和波長調(diào)度相關的配置過程。在按流程進行波長調(diào)度配置前，應先根據(jù)創(chuàng)建網(wǎng)絡的配置流程完成網(wǎng)元的基礎配置?；舅悸吩谟趯Νh(huán)網(wǎng)上的各個網(wǎng)元之間保持單獨的波道配置，并根據(jù)各個網(wǎng)元的用戶量與業(yè)務流量分配波長通道與帶寬。

城區(qū)主干環(huán)中的總機房，東節(jié)點，西節(jié)點所組成的環(huán)路波道分配如圖所示：

保證每兩個節(jié)點之間至少有兩條100G的傳輸波道，箭頭方向表示通過某個節(jié)點從另一側(cè)的方向跨接另外的節(jié)點。圖示為一個典型的三節(jié)點環(huán)路，根據(jù)雙路由保護原則需要兩個方向穿通，則需要設置足夠的直達波道，并保證正反兩個方向都有。

城區(qū)主干環(huán)中的東南節(jié)點，東節(jié)點，西節(jié)點所組成的環(huán)路波道分配如圖所示：

縣級市B雙節(jié)點上連所組成的環(huán)路波道分配如圖所示：

主要是縣級市B第一與第二節(jié)點，以及新區(qū)節(jié)點的雙上行波道配置。

縣級市A三節(jié)點上連所組成的環(huán)路波道分配如圖所示：

主要是縣級市B三個節(jié)點的雙上行波道配置。

新增新區(qū)產(chǎn)業(yè)園節(jié)點入網(wǎng)所組成的環(huán)路波道分配如圖所示：

5 結(jié)束語

隨著移動網(wǎng)絡向LTE（Long Term Evolution）發(fā)展，智能終端的普及，以及固定寬帶用戶IPTV、視頻點播、云計算等新業(yè)務的開展，傳輸網(wǎng)絡的傳輸能力需要進一步的提升。華為OSN設備通過利用擴展C波段，性能不變，容量提升。如果配合Flexible Grid和Superchannel技術，系統(tǒng)容量可以進一步得到最大提升，滿足400G、1T大容量傳輸系統(tǒng)的演進需求。同時OSN系列設備采用OTN+ROADM特性，任意客戶側(cè)業(yè)務可交叉調(diào)度到任意方向，提高帶寬利用率。在可靠性方面，提供豐富的設備級保護和網(wǎng)絡級保護，并實現(xiàn)自動光功率管理。華為OSN系列設備具備較高的靈活性與可靠性，在日常應用上也能貼近業(yè)務高帶寬與分組化的趨勢，具備提供差異化服務的能力，通過以上某市某運營商華為OSN設備組網(wǎng)實例的經(jīng)驗分享，也是華為光傳輸網(wǎng)絡所使用的較為普遍的組網(wǎng)模式，具有較高的成熟性，預計也是未來一段時間內(nèi)光傳輸網(wǎng)絡最常見的組網(wǎng)方案。

參考文獻：

[1] 鄭波，楊偉，李樂堅，等.中國聯(lián)通骨干傳送網(wǎng)扁平化組網(wǎng)研究[J].郵電設計技術，2018（10）：62-67.

[2] 葉胤，袁海濤，江樹臻. ROADM和OTN技術在干線傳輸網(wǎng)絡的應用研究[J].電信技術，2016（11）：34-38.

[3] 王堯.利用SNCP技術實現(xiàn)光傳輸網(wǎng)絡的有效保護[J].通信世界，2008（3）：22.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】