OTN在专用传输网干线波分网的运用方式

OTN在专用传输网干线波分网的运用方式
朱成波
【摘要】OTN作为一种新型组网技术已成为国内外运营商和行业系统新建与改造大容量宽带波分传输系统的主流技术.通过对专用传输网波分系统改造工程实践,从
需求分析、技术比选、组网方案、保护技术、设备选型、设备配置关键要素、与SDH系统的联合组网思路等方面,对OTN技术在专用传输网的运用方式进行探讨.【期刊名称】《中国铁路》
【年(卷),期】2011(000)007
【总页数】4页(P61-64)
【关键词】OTN;传输网;波分网
【作者】朱成波
【作者单位】哈尔滨铁路局电务处黑龙江哈尔滨,150006
【正文语种】中文
传输网是企业信息化的重要保障，是提高生产效率和管理水平的重要手段。

由于目前铁路专用传输网大多接近或超过设备大修年限，网络结构、网络容量、接入能力、接入类型与企业专业化需求之间的矛盾，使通信业务接入能力不均衡，网络容量严重不足。

随着传输网承载业务的数据量不断增加，传输网建设滞后于业务需求增加的矛盾越来越突出，原有传输网络已不能满足企业发展需要，对既有传输网的改造成为近几年铁路信息化发展和建设面临的迫切问题，尤其是如何将合适的技术更好
地运用于专网系统是行业内重点关注的问题。

1 波分网承载的业务特点及改造总体要求
波分网承载的业务特点如下：
（1）汇聚需求多样化：由于企业网既有区间节点—中间节点—汇聚点—枢纽汇聚点的自下而上的多级汇聚流向，同时在多级汇聚的流向结构里，又有点对多点汇聚或环网汇聚等多种方式，如采用区间点对多点汇聚或以太环网至中间节点，再经数据网的POS155M环网到汇聚节点，数据网采用POS155M环网和星型双归属等。

（2）业务类型多样化：有多星形业务和站点间业务，且速率变化很大，包括2 M，百兆，千兆，155 M，622 M，2.5 G，10 G多种类型。

（3）对安全要求专业化：由于企业专用传输网的专业性强，有很多业务要求24
小时不中断，且应用业务电路中断时间不能超过2 h。

（4）光缆是沿铁路线路铺设的一根光缆，既开长途业务，也开通信站站间业务和本地业务。

传输网采用沿线路光纤建设，对于每条线路，沿线光纤限制其组网物理拓扑，只能采用链状结构，必须能在适应该物理拓扑情况下提供有效保护。

但对于各传输节点至枢纽之间的业务，必须能通过交错线路提供业务通过不同路径的冗余保护。

另外，必须提高光纤利用率以应对光纤资源不足的限制。

针对上述承载需求分析，传输网需要支持以下能力：（1）多业务接口；（2）较
小颗粒灵活调度；（3）时分复用（TDM）和分组接入能力，并且TDM业务长期大量共存；（4）一定容量的长距传送能力；（5）较全面的可靠性，适应链状物
理拓扑和网状拓扑；（6）能够高效利用光纤资源。

2 光传送网（OTN）技术优势
OTN是为了克服传统密集波分复用（WDM）组网不灵活、难以对光波长进行调度，以及同步数字复用（SDH）在单通道系统带宽资源的不足而产生的一种新的
光传输技术。

它不仅具有WDM传输容量大的优点，还具有SDH可运营、可管理的能力。

从某种意义而言，OTN是SDH与WDM技术的整合。

OTN主要优势如下：
（1）增强了组网和保护能力：通过OTN帧结构、光通路数据单元（ODUk）交
叉和多维度可重构光分插复用器（ROADM）的引入，大大增强了光传送网的组网能力，改变了目前基于SDH VC-12/VC-4调度带宽和DWDM点到点提供大容量传送带宽的现状。

（2）多种客户信号封装和透明传输：基于ITUTG.709的OTN帧结构可支持多种客户信号的映射和透明传输，如SDH，异步传输模式（ATM）、以太网等。

ITU-TG.sup43为10 GE业务实现不同程度的透明传输提供了补充建议。

（3）大颗粒的带宽复用、交叉和配置：集中式ODUk电交叉模块是OTN业务调度和保护能力的重要基础，也是OTN区别于传统DWDM的显著特征。

OTN目
前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元（ODUk，k=0，1，2，3），即ODU0（1 GEbit/s）、ODU1（2.5 Gbit/s）、ODU2（10 Gbit/s）和ODU3（40
Gbit/s）。

同时，OTN通过支持支线路分离模式，即将业务侧与线路侧分离，线
路带宽可作为带宽池被任意业务侧接口共享，提高带宽利用率，同时也可优化投资。

线路侧可考虑足够的冗余，避免将来扩容时大范围网络调整，而支路侧可仅考虑短期内的业务需求。

（4）强大的开销和维护管理能力：OTN提供了和SDH类似的开销管理能力，OTN光通路（OCh）层的OTN帧结构大大增强了OCh层的数字监视能力。

另外OTN还提供6层嵌套串联连接监视（TCM）功能，使OTN组网时采用端到端和
多个分段同时进行性能监视的方式成为可能。

因此综合长距传送能力、大容量、同步传输模块（STM）级别业务调度能力、高
可靠性、端到端维护管理和快速故障定位、工程实施难易程度、升级扩展性等因素，
波分网改造优选OTN技术。

3 波分网改造组网方案
现举例说明运用OTN技术进行波分网改造的组网方案（见图1）。

某专用传输网为DWDM+SDH方式，其中DWDM系统提供2.5 G带宽的波长；SDH系统提
供2.5 G，622 M，155 M和2 M不同速率的电路。

由于既有骨干波分系统为中环、东环等DWDM系统，为充分发挥OTN环网保护机制的可靠性优势，同时便于将既有DWDM系统上承载的SDH业务倒接到新OTN系统上，改造时应尽量
与既有波分DWDM系统的网络结构和节点设置保持一致，并尽量组环网。

随着
铁路新线建设和既有线改造，在骨干线路形成天然网状网即无线网状网络（MESH）结构时，再升级到自动交换光网络（ASON）。

因此，新改造波分网基本维持既有DWDM网络结构与节点设置，依然设置了中环、东环，将省间干线W1—W5改造为省间干线西环。

4 OTN波分网保护方式建议
OTN网络可以采用光复用段（OMSP）、光通路层/光通路数据单元（OCh/ODU）电层保护，以及传输层复用段自愈环保护，以提高全网的可靠性。

可采用的保护机制包括：通过光复用段环型保护实现对所有波长业务的保护；通过OCh 共享环保护实现对单一波长业务的保护；通过ODUk环保护实现对重要子波长业务的保护；通过ODUk层的ASON智能保护实现对重要子波长业务的端到端保护；通过SDH自愈环保护实现业务层的双重自愈保护。

由于基于光层的光复用段环形保护的机制复杂，造价高，且倒换时间较长，在大型骨干网中没有成熟应用，初期本网络不采用光层的光复用段保护。

OCh共享环保
护仅比OMSP光复用段保护多了对光转换单元（OTU）单板和OCh光纤的保护，造价高，在大型骨干网中也很少规模应用，因此也不推荐采用OCh共享环保护。

基于电层的ODUk环保护包括ODUk的共享环路保护方式、ODUk的子网连接保
护（SNCP）保护、ODUk层的ASON智能保护3种方式。

由于ODUk的共享环路保护方式是采用子波长对多个子波长的保护，当多个子波长失效则无法保护，其保护机制也较复杂，在大型骨干网中极少应用；基于ODUk的SNCP保护范围为交叉板之后的线路板失效、OCh通道失效、光纤失效等，保护颗粒更精细，更面
向业务侧，在大型骨干网中应用成熟，因此在波分环网中采用ODUk的SNCP保护。

对于具备多方向调度或具有MESH架构的网络中，在ASON验证成熟可靠的条件下，由于ODUk的ASON智能保护支持多个线路方向调度和无缝隙转化，可抗多点失效，具有更可靠的端到端保护机制，在波分的枢纽网络或MESH架构网络中
采用ASON智能保护。

图1 波分网改造组网方案
考虑骨干网OTN环网的业务承载多数是各传输节点至枢纽点的穿通业务，属于汇聚型业务，各光分插复用（OADM）节点间的分散型业务量很少，考虑宜采用已
成熟应用且保护更精细的技术，统一采用基于电层的ODUk的SNCP环保护方式，也可在一套波分系统中，根据业务类型不同采用不同的子波长保护类型，例如长区段运用的业务采用波长保护，区段运用业务采用共享子波长保护，不需要或已保护的业务采用无保护方式。

5 OTN波分设备调测与配置关键要素
5.1 光放大子系统
配置发送光放板发送光功率要大一些，且光功率可调范围要大，尽可能使用电可调衰耗器，以减少调整线路电平时对业务的影响。

5.2 合分波系统
根据行业业务特点，波分数字再生段数量和经过线路长度每波都不同，每波电平都不相同，不同的波长电平也不同。

需每隔2或3个波分点的合波板用每波都是电
可调的分波板，以调整每波电平，使整个网络电平达到要求。

5.3 光层管理子系统
由于光缆衰耗不均匀性，即每隔2或3个波分点配一块波分光谱测试板，或OADM站点的波分光谱测试板为必配，以便分析每波光功率和信噪比，从而使波分每波性能都留余量，提高网络安全性能。

6 OTN系统与SDH系统的联合组网
由于OTN系统具有比SDH更大的容量，更节约光纤资源，更适合大颗粒业务的接入性及更强的业务和带宽扩展性。

而且OTN与SDH联合保护时，一般OTN 保护比SDH保护更快，因此对于铁路局干线OTN系统与SDH的联合组网主要思路如下。

6.1 OTN系统与重合区段SDH系统或干线区段的组网方案
如果线路的汇聚层SDH系统与铁路局干线OTN系统重合，或者是将承载多条线路的干线区段线路时，传输系统汇聚层优先考虑采用OTN+622 M SDH方案进行组网，而不是OTN+2.5 G/10 G SDH方案，这样可以把不同SDH节点间的汇聚层连接变为OTN节点间的2.5 G或10 G子波长业务连接。

利用OTN的622 M 端口将小颗粒业务进行汇聚成1个622 M，将其直接送到波分系统中，通过波分再送到终点，再通过622 M还原为小颗粒。

其优点是：
（1）简化网络结构：线路汇聚层与铁路局干线的融合，可方便未来业务调度、维护与网络管理。

（2）网络保护更可靠：由于OTN系统已采用物理路由跨度很大的环网保护，如果SDH仍沿线组建链型1+1保护方式，将仍存在单节点失效无法保护，无法实现跨线路保护的更强生存性，因此将难以充分发挥OTN系统环网跨线路保护的高可靠性优势。

（3）节约投资：如果SDH系统仍采用2.5 G或10 G速率建设，而OTN系统依
然需要建设，则不仅SDH系统投资较高，且还要增加SDH系统与OTN系统的互连与对接成本。

（4）充分发挥OTN技术优势，利于将来的大颗粒业务发展和信息化建设。

（5）对机房空间占用及对用电、走线等配套的影响均较小。

6.2 OTN与SDH的联合保护方式
应尽量优先利用波分作为保护，其优点是组成保护网络少，网络结构简单、维护方便，保护的业务量大，且下层网不受厂商限制。

当采用OTN+622 M SDH系统方案时，一般建议采用基于电层的ODUk的SNCP保护或SNCP保护+共享环保护方式。

当采用OTN系统与独立的2.5 G或10 G SDH系统方案时，或者汇聚层SDH节点数量多于OTN节点数量时，由于OTN保护比SDH保护更快，不存在重合区段OTN保护与SDH保护冲突的情况，可采用OTN与SDH联合保护的方式。