基于IP RAN及分組增強(qiáng)型OTN的SDH退網(wǎng)及優(yōu)化探討

曹新德

中國(guó)電信股份有限公司連云港分公司

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都發(fā)生了巨大的變化，光傳送網(wǎng)也隨之發(fā)生變革，從PDH時(shí)代到SDH（MSTP）時(shí)代，再到現(xiàn)在的IP RAN、分組OTN時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)不斷的向前演進(jìn)。目前，PDH傳送網(wǎng)基本退出了運(yùn)營(yíng)商歷史舞臺(tái)，SDH傳送網(wǎng)仍然是運(yùn)營(yíng)商承載2G業(yè)務(wù)、3G業(yè)務(wù)及黨政軍等政企專線業(yè)務(wù)的主力軍。由于短期內(nèi)2G、3G網(wǎng)絡(luò)很難全部退網(wǎng)，SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)還將在一定時(shí)期內(nèi)存在。

SDH網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)，面臨以下幾個(gè)問題：（1）SDH網(wǎng)絡(luò)的帶寬接入能力難以滿足客戶日益提速的需求，基本無法承載100M以上大顆粒業(yè)務(wù)；（2）運(yùn)營(yíng)商從2016年禁止集采SDH設(shè)備，SDH傳送網(wǎng)已無法投資新建擴(kuò)容；（3）老舊SDH承載設(shè)備壽命超長(zhǎng)服役，故障率高發(fā)，維護(hù)工作量大，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量；（4）設(shè)備廠家支持能力弱，部分核心元器件采用國(guó)外芯片，因受經(jīng)濟(jì)封鎖等因素影響，導(dǎo)致部分板件無法修復(fù)，廠家難以提供維修服務(wù)，致使設(shè)備備件短缺；（5）設(shè)備智能性欠缺，不利于集中化運(yùn)營(yíng)管理。

因此，SDH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及業(yè)務(wù)需要及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，積極引導(dǎo)新業(yè)務(wù)優(yōu)先從IP RAN網(wǎng)絡(luò)及分組OTN網(wǎng)絡(luò)開放，同時(shí)優(yōu)化老舊SDH業(yè)務(wù)至IP RAN及分組OTN網(wǎng)絡(luò)承載，退網(wǎng)部分SDH設(shè)備，適當(dāng)補(bǔ)充備件。

1 傳輸承載網(wǎng)技術(shù)介紹

1.1 SDH技術(shù)

SDH網(wǎng)絡(luò)定義了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)速率及幀結(jié)構(gòu)，第一次實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。SDH采用同步復(fù)用技術(shù)及交叉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同顆粒業(yè)務(wù)的匯聚與落地；通過豐富的再生段、復(fù)用段、通道層開銷，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的告警管理及各種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式，具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力；具有標(biāo)準(zhǔn)的光接口，可實(shí)現(xiàn)異廠家設(shè)備之間互聯(lián)；基于VC的時(shí)隙設(shè)計(jì)，使SDH業(yè)務(wù)成為天然的剛性管道，深受政企專線客戶青睞。

SDH網(wǎng)絡(luò)始建于上世紀(jì)90年代，現(xiàn)存設(shè)備主要承載2/3G基站業(yè)務(wù)、政企專線業(yè)務(wù)。基站業(yè)務(wù)上行通過155M光接口與基站控制器（BSC）對(duì)接，實(shí)現(xiàn)冗余分擔(dān)；下行通過2M電纜與無線基帶處理單元（BBU）設(shè)備對(duì)接。政企專線業(yè)務(wù)分為重要大客戶中心點(diǎn)及普通邊緣客戶分支點(diǎn)，中心點(diǎn)客戶端建有MSTP設(shè)備，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)匯聚；分支點(diǎn)通過局端MSAP設(shè)備下掛光貓等開放業(yè)務(wù)。城域間業(yè)務(wù)通過省市SDH網(wǎng)絡(luò)下掛本地銜接點(diǎn)設(shè)備開放電路。城域內(nèi)建有市縣、市區(qū)等多張SDH網(wǎng)絡(luò)平面，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸及冗余保護(hù)。

SDH網(wǎng)絡(luò)支持最大線路接口為STM-64，下行業(yè)務(wù)端口一般為2-20Mbit/s，無法應(yīng)對(duì)目前政企業(yè)務(wù)及4/5G業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求，且設(shè)備運(yùn)行十幾年，老化嚴(yán)重，已無法滿足網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行需求。

1.2 IP RAN技術(shù)

IP RAN網(wǎng)絡(luò)采用路由器組網(wǎng)，通過IP/MPLS技術(shù)和OSPF、ISIS、BGP等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)IP連接。在接入層應(yīng)用L2VPN承載技術(shù)，匯聚層應(yīng)用L3VPN承載技術(shù)。IP RAN網(wǎng)絡(luò)具備完好的三層路由功能，具有很好的業(yè)務(wù)開放性及調(diào)度靈活性；依靠STP、FRR、VRRP、冗余PW等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的多重保護(hù)功能；采用分組技術(shù)，帶寬能力能大大滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的新需求。

IP RAN網(wǎng)絡(luò)始建于2010年后，主要用于承載4G業(yè)務(wù)及政企專線業(yè)務(wù)。采用核心ER路由器、B匯聚路由器、A接入路由器三層組網(wǎng)。ER設(shè)備通過城域波分上聯(lián)省核心ER設(shè)備，連接4G核心網(wǎng)；通過A設(shè)備下聯(lián)無線BBU設(shè)備。政企專線業(yè)務(wù)通過A到A設(shè)備或A設(shè)備下掛的U設(shè)備，開放多段PW業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)透?jìng)鳌?/p>

IP RAN網(wǎng)絡(luò)匯聚環(huán)采用10GE組網(wǎng)，接入環(huán)采用GE/10GE組網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)數(shù)量眾多，且傳送通道為彈性管道，帶寬能力及利用效率遠(yuǎn)高于SDH網(wǎng)絡(luò)，但是其業(yè)務(wù)通道安全性及管控性上要弱于SDH網(wǎng)絡(luò)。

1.3 分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)

分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備是指具有ODUk交叉、分組交換、VC交叉和OCH交叉等處理能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH和分組等業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送的設(shè)備。統(tǒng)一線卡是其關(guān)鍵板卡，能夠在一個(gè)接口中統(tǒng)一傳送OTN、SDH、分組業(yè)務(wù)，速率可以達(dá)到100G或者更高。保護(hù)方案主要是ODUk SNC/S保護(hù)，通過段監(jiān)視（SM）、通道監(jiān)視（PM）和串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）的開銷監(jiān)測(cè)來觸發(fā)保護(hù)倒換，從而實(shí)現(xiàn)OTN的分層分域保護(hù)；業(yè)務(wù)層面可實(shí)現(xiàn)LAG、及冗余PW切保護(hù)。分組增強(qiáng)型OTN網(wǎng)絡(luò)囊括了SDH、IP RAN、OTN網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，是傳輸承載網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。

分組增強(qiáng)OTN網(wǎng)絡(luò)始建于2016年后，因設(shè)備成本等因素，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及覆蓋范圍受限。采用10GE/100GE組網(wǎng)，覆蓋至地市縣區(qū)重要匯聚機(jī)房，主要承載高帶寬政企業(yè)務(wù)，同時(shí)兼具傳統(tǒng)低速2M業(yè)務(wù)傳送能力?？梢院芎玫靥鎿Q機(jī)房的老舊匯聚SDH設(shè)備，實(shí)現(xiàn)SDH業(yè)務(wù)接入及SDH設(shè)備退網(wǎng)。

2 SDH業(yè)務(wù)向IP RAN網(wǎng)絡(luò)遷移場(chǎng)景

由于目前很多非智能化終端、物聯(lián)網(wǎng)等都是通過3G網(wǎng)絡(luò)承載，無法切換至4G、5G網(wǎng)絡(luò)，因此對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)的安全性要求仍然很高。作為3G承載網(wǎng)的SDH網(wǎng)絡(luò)，在建設(shè)時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求及安全標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)低于后建的IP RAN網(wǎng)絡(luò)。IP RAN網(wǎng)絡(luò)對(duì)接入設(shè)備的成環(huán)率以及匯聚環(huán)網(wǎng)雙路由等指標(biāo)要求嚴(yán)格，網(wǎng)絡(luò)安全性遠(yuǎn)高于SDH網(wǎng)絡(luò)。使得IP RAN網(wǎng)絡(luò)替換SDH網(wǎng)絡(luò)承載3G基站業(yè)務(wù)成為可能。下面探討通過無線網(wǎng)業(yè)務(wù)及承載網(wǎng)分組化改造實(shí)現(xiàn)IP RAN網(wǎng)絡(luò)承載SDH業(yè)務(wù)。

2.1 無線網(wǎng)業(yè)務(wù)分組化改造

通過對(duì)現(xiàn)有3G無線業(yè)務(wù)進(jìn)行分組化改造，實(shí)現(xiàn)3G業(yè)務(wù)通過IP RAN網(wǎng)絡(luò)承載，SDH老舊設(shè)備進(jìn)行退網(wǎng)。無線網(wǎng)分組化改造包括基站側(cè)和BSC側(cè)兩個(gè)部分：基站側(cè)具備分組化能力的BBU可直接配置分組單板，與同機(jī)房IP RAN網(wǎng)絡(luò)A設(shè)備通過網(wǎng)線對(duì)接；BSC側(cè)規(guī)劃IP RAN網(wǎng)絡(luò)ASBR設(shè)備與BSC設(shè)備進(jìn)行對(duì)接。BSC側(cè)對(duì)接方案如圖1所示。

圖1 3G無線網(wǎng)分組化改造圖

OMMR網(wǎng)管和ASBR直接通過交換機(jī)對(duì)接，BSC設(shè)備ABES單板與ASBR設(shè)備GE口對(duì)接，兩臺(tái)互為主備。在兩臺(tái)ASBR設(shè)備上采用VRRP協(xié)議進(jìn)行ABES單板保護(hù)。OMMR、ABES虛地址、ABES接口地址、BSC虛地址和ASBR的接口地址都發(fā)布在VPN CDMA-RAN中進(jìn)行互通。地址規(guī)劃示例如表1所示。

表1 BSC分組化改造地址分配示例表

ASBR通過靜態(tài)路由的方式指向BSC虛地址，與BSC設(shè)備互通。ABES接口地址作為3G DHCP relay地址，需加入B設(shè)備腳本中。根據(jù)3G地址，在不同的B設(shè)備對(duì)下分配不同的網(wǎng)關(guān)地址，用于3G基站業(yè)務(wù)接入。業(yè)務(wù)開放方法與4G業(yè)務(wù)類似，采用A設(shè)備至B設(shè)備做一源兩宿PW業(yè)務(wù)。

2.2 SDH承載網(wǎng)分組化改造

對(duì)于一些難以實(shí)現(xiàn)分組化改造的業(yè)務(wù)，可以將VC業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成分組業(yè)務(wù)，通過IP RAN網(wǎng)絡(luò)承載，替換原SDH網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示。

圖2 IP RAN網(wǎng)絡(luò)承載VC業(yè)務(wù)示意圖

核心POP設(shè)備采用具有STM接口的A設(shè)備，通過STM口與核心SDH設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)兩張網(wǎng)的互通。接入端POP設(shè)備下掛U設(shè)備，通過U設(shè)備實(shí)現(xiàn)2M業(yè)務(wù)進(jìn)行以太格式封裝與解封裝，實(shí)現(xiàn)VC業(yè)務(wù)分組傳送。業(yè)務(wù)配置方法與一般IP RAN政企專線PW業(yè)務(wù)類似，只是PW業(yè)務(wù)的源和宿為TDM

接口，并對(duì)接口進(jìn)行VC12時(shí)隙綁定。

通過對(duì)PW承載的2M業(yè)務(wù)進(jìn)行性能測(cè)試，業(yè)務(wù)測(cè)試性能達(dá)標(biāo)。測(cè)試方法：一端2M通道環(huán)回，另一端掛2M誤碼儀。測(cè)試15分鐘，結(jié)果如表2所示。

表2 2M電路性能測(cè)試結(jié)果

3 SDH業(yè)務(wù)向分組OTN網(wǎng)絡(luò)遷移場(chǎng)景

3.1 退網(wǎng)部分匯聚SDH設(shè)備，釋放板卡資源

2.5G SDH匯聚網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方式主要為復(fù)用段環(huán)網(wǎng)保護(hù)和主要交叉單板、時(shí)鐘單板1+1主備保護(hù)。線路故障時(shí)，復(fù)用段環(huán)發(fā)生倒換，業(yè)務(wù)保持正常；交叉時(shí)鐘等重要單板發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行主備切換，保證業(yè)務(wù)不斷。目前，2.5G匯聚設(shè)備，特別是以中興S380、S385為代表的SDH設(shè)備，經(jīng)常發(fā)生以下問題：

（1）SC時(shí)鐘板故障，會(huì)引發(fā)設(shè)備同步故障，導(dǎo)致設(shè)備單板信號(hào)幀丟失等故障，影響設(shè)備自身及途經(jīng)的所有電路。目前SC單板返修率高，修復(fù)率極低，導(dǎo)致備件短缺。

（2）由于設(shè)備在網(wǎng)運(yùn)行達(dá)12年之久，經(jīng)常出現(xiàn)某交叉時(shí)鐘單板故障，沒有告警上報(bào)，主備單板也不倒換的情況，這就導(dǎo)致該網(wǎng)元的業(yè)務(wù)及途經(jīng)的業(yè)務(wù)均發(fā)生中斷。

可以通過分組OTN網(wǎng)絡(luò)的2.5G端口承載原SDH 2.5G設(shè)備所承載的業(yè)務(wù)。避免老舊設(shè)備單點(diǎn)故障引發(fā)大面積群障。同時(shí)將退網(wǎng)的中興S380、S385設(shè)備的重要板卡用來充當(dāng)備件，緩解備件短缺問題。

圖3 3G SDH拓?fù)鋱D

如圖3所示，2.5G匯聚環(huán)下楊集與四隊(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別獨(dú)自下掛1個(gè)155M接入環(huán)，共同下掛1個(gè)155M接入環(huán)。該片區(qū)相鄰區(qū)域因政企專線網(wǎng)絡(luò)改造，建設(shè)有分組OTN網(wǎng)絡(luò)。考慮將原匯聚節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)，接入節(jié)點(diǎn)保留，業(yè)務(wù)割接至分組OTN網(wǎng)絡(luò)。割接后拓?fù)鋱D如圖4所示。

圖4 分組OTN承載示意圖

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化步驟如下：

Step 1：規(guī)劃分組OTN網(wǎng)絡(luò)的SDH端口，設(shè)計(jì)與中興S200接入環(huán)對(duì)接方案。其中包括對(duì)接端口的安排；光纜路由、纖芯規(guī)劃；接入環(huán)S200設(shè)備的監(jiān)控規(guī)劃。

由于中興設(shè)備與異廠家分組OTN設(shè)備無法加載到同一網(wǎng)管進(jìn)行管控，為了割接后S200接入端設(shè)備仍然可以管理，需要事先完成S200設(shè)備的監(jiān)控問題。將接入環(huán)兩頭的S200設(shè)備作為環(huán)上其他接入設(shè)備的主備網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元；網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元的管理Qx口連接至自身的以太業(yè)務(wù)端口，通過專線方式開至中興SDH生產(chǎn)網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元的監(jiān)控、業(yè)務(wù)下發(fā)等操作。

Step 2：在分組OTN網(wǎng)絡(luò)中建立VC12通道，準(zhǔn)備承接原S380、S385承載的業(yè)務(wù)。

Step 3：將接入環(huán)S200設(shè)備的上行口割接至分組OTN設(shè)備155M口，利舊原有的光路資源，節(jié)省光纜纖芯資源；核心側(cè)做VC12業(yè)務(wù)割接。

Step 4：縣局和二局原SDH設(shè)備做線性復(fù)用段保護(hù)，承載的其他業(yè)務(wù)保持不變。

Step 5：更新OSS相關(guān)光路及電路資源信息，確?，F(xiàn)場(chǎng)、網(wǎng)管、OSS資源一致。

3.2 優(yōu)化現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)，分匯聚設(shè)備承載

對(duì)于難以退網(wǎng)的SDH匯聚設(shè)備，可對(duì)VC業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)不同匯聚設(shè)備分擔(dān)承載，避免匯聚設(shè)備單點(diǎn)故障導(dǎo)致大面積障礙。以核電站S200設(shè)備承載3G業(yè)務(wù)為例，原拓?fù)浼皹I(yè)務(wù)流向如圖5所示。

圖5 核電站3G業(yè)務(wù)原拓?fù)浼皹I(yè)務(wù)流向

從圖5中可發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)開通方式在接入環(huán)是SNCP保護(hù)，匯聚環(huán)是復(fù)用段保護(hù)。其中，宿城S385設(shè)備故障和海連路S385設(shè)備故障都可引發(fā)業(yè)務(wù)中斷，特別是海連路S385設(shè)備，是整個(gè)匯聚環(huán)的出口，易引發(fā)整個(gè)匯聚環(huán)業(yè)務(wù)阻斷。這種網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮匯聚環(huán)的時(shí)隙利用效率，未全程采用SNCP方式。目前，IP RAN網(wǎng)絡(luò)及分組OTN網(wǎng)絡(luò)已日趨成熟，一部分VC業(yè)務(wù)已通過IP RAN網(wǎng)絡(luò)及分組OTN網(wǎng)絡(luò)承載，釋放了部分SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙資源，故可通過電路全程SNCP改造的方式，提高業(yè)務(wù)的安全性。

通過對(duì)墟溝S385與墟溝分組OTN設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)第一傳送平面和第二傳送平面互通。SNCP業(yè)務(wù)備用路徑通過墟溝匯聚節(jié)點(diǎn)流入第二平面，傳送至核心網(wǎng)。在核心網(wǎng)側(cè)做雙發(fā)選收，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)。此業(yè)務(wù)全程分匯聚設(shè)備承載，可抵御任一匯聚節(jié)點(diǎn)故障引發(fā)障礙的風(fēng)險(xiǎn)。如圖6所示。

圖6 核電站3G業(yè)務(wù)優(yōu)化后拓?fù)浼皹I(yè)務(wù)流向

4 結(jié)束語

SDH網(wǎng)絡(luò)以其出色的剛性管道傳送能力，已在網(wǎng)運(yùn)行30余年。目前SDH的設(shè)備功能已被兼容到分組OTN設(shè)備中，利用OTN的大帶寬特性，大大提高了SDH業(yè)務(wù)的承載能力。傳統(tǒng)的VC業(yè)務(wù)也逐步被遷移到IP RAN網(wǎng)絡(luò)及分組OTN網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)SDH設(shè)備也將逐漸退出歷史舞臺(tái)。在退網(wǎng)的過程中，我們需要結(jié)合業(yè)務(wù)等級(jí)要求、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求、維護(hù)壓力、資源情況、網(wǎng)絡(luò)投資等多方面因素進(jìn)行綜合考量，選擇一種最為合適的退網(wǎng)及業(yè)務(wù)優(yōu)化方案。