省內長途傳輸網新建40 Gbit/s WDM系統的技術選擇分析

謝金龍，邊春雨

（1.中國聯通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息規劃設計院有限公司 太原 030012）

省內長途傳輸網新建40 Gbit/s WDM系統的技術選擇分析

謝金龍1，邊春雨2

（1.中國聯通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息規劃設計院有限公司 太原 030012）

對省內長途傳輸網新建40 Gbit/s WDM系統選用的設備類型和保護方式進行了分析。設備類型方面，采用OTN電交叉設備更有利于業務的靈活提供和配置，也更符合傳輸技術發展趨勢；保護方式方面，在光纜資源具備的情況下，采用OMSP對光線路進行保護，同時針對具體的業務電路類型和需求適當采用SNCP。

40 Gbit/s WDM；光傳送網；設備類型；保護方式

1 引言

近年來，通信網絡承載的業務發生了巨大的變化。寬帶數據業務正在蓬勃發展，用戶數量飛速增長，以IP交換為基礎的分組業務大量涌現，對運營商的傳送網絡提出了新的要求。目前省內長途傳輸層面已經出現40 Gbit/s（下文簡稱40G）電路的承載需求，需要新建40G WDM系統來滿足，采用哪種技術進行建設成為需要考慮的問題。

2 設備類型的選擇

目前主流廠商的40G WDM系統均是基于OTN技術進行開發的，在應用上主要分為以下幾類。

（1）OTN 終端復用設備

即支持OTN接口 （包括線路接口和支路接口）的WDM設備，相對于傳統WDM設備，其可以采用白光OTUk接口實現不同廠商傳送設備的互聯，代替SDH和以太網等客戶業務接口對接的傳統方式；OTN采用了類似SDH的封裝，由于加入了豐富的開銷，可以實現類似SDH網絡的管理和監控功能，實現對波長通道端到端的性能和故障監測，有利于網絡的日常維護、快速的故障定位，從而提高維護效率。

（2）OTN 交叉連接設備

電交叉設備：相對于接口化的OTN，引入了電交叉設備，實現了支線路分離，類似于SDH交叉設備，OTN電交叉設備完成 ODUk （ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3 和ODU3e等）級別的電路交叉，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力,同時可以實現系統單波道全部40G速率，避免10 Gbit/s（下文簡稱10G）和40G混傳對系統的影響。

光交叉設備：提供OCh光層調度能力，實現對波長級別業務的調度和保護恢復。

光電混合交叉設備：OTN電交叉設備可以與OCh交叉設備（ROADM或PXC）相結合，同時提供ODUk電層和OCh光層調度能力。波長級別的業務可以直接通過OCh交叉，其他需要調度的業務通過ODUk交叉。兩者配合可以優勢互補，同時又可以規避各自的劣勢。

OTN標準型設備完整功能模型如圖1所示。

目前國外和國內對于OTN的網絡定位以及側重的功能點略有區別，國外大量應用ROADM組建動態的光層網絡，側重于光交叉，而國內則更看重電交叉靈活的業務調度能力。省內長途傳輸網新建40G WDM系統采用接口化OTN設備還是OTN電交叉設備更適合，可以從以下幾個方面進行比較和分析。

圖1 OTN標準型設備完整功能模型

（1）應用方面

目前接口化OTN設備已經在一級干線層面大規模應用，主要采用點對點方式組網，提供的電路主要為40G電路；OTN電交叉設備已經在城域核心匯聚層面大規模應用，組網方式主要為環型組網和網狀網/半網狀網組網，提供的電路主要為GE/2.5 Gbit/s（下文簡稱2.5G）等。目前城域核心匯聚層面大量應用OTN電交叉設備的主要原因有兩個：一是其傳送的是大量的GE/2.5G等顆粒業務，組網比較復雜，可以通過OTN電交叉設備實現靈活組網及子波長調度，為業務靈活調度帶來方便，同時可以采用電層的SNCP等保護方式為電路提供保護；二是其電路類型較多且更換相對頻繁，采用OTN電交叉設備實現支線路分離后，可以使線路接口保持不變，不用重復投資，支路側的接口可以根據需求靈活選擇或更換，從而最大限度地保護網絡投資。目前一級干線層面大量應用接口化OTN設備主要是考慮到，一級干線層面主要是為IP網提供大顆粒的40G電路，而且組網比較簡單，電路類型頻繁更換的情況較少，同時OTN電交叉設備的成本相對較高，這時引入的意義顯得不是很大。目前省內長途傳輸網尚未規模應用OTN設備，主要是由于2010年之前省內長途層面尚無40G電路的需求，同時10G DWDM系統已經規模部署，可以通過擴容滿足10G等電路的需求。

（2）電路保護方面

采用接口化OTN設備進行系統組網與傳統WDM設備一樣，只能在光層實現保護，保護類型主要為光纜線路保護 （OLP）、光復用段層保護 （OMSP）和光通道保護（OCP），而采用OTN電交叉設備除了實現以上方式的保護外，還可以實現電層子波長級別的SNCP以及電層和光層保護的聯合應用，同時在加載ASON控制平面后支持Mesh組網保護，可提供多條恢復路徑，并根據客戶不同層次需求，提供分等級的業務服務。

（3）成本方面

目前OTN電交叉設備和接口化OTN設備的成本差異主要體現在OTU單板方面。大部分廠商的OTN電交叉設備的價格是接口化OTN設備的1.2～1.5倍，個別廠商兩者價格基本相當。總體來說，在新建系統時，采用項目競爭，廠商會有大幅度的優惠，兩者成本相差不會很大，但OTN電交叉設備的擴容成本略高，隨著OTN電交叉的規模應用，總體成本呈現逐步下降的趨勢。

（4）電交叉方面

目前OTN電交叉設備無法實現一個節點內所有波道的無阻塞全交叉調度，主要體現在兩個方面：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現電交叉，無法跨子架；二是OTN電交叉板容量較低，只能滿足本子架內的電交叉容量需求。OTN電交叉設備應朝著設備集群化和電交叉板容量更大化兩個方向發展，因此在引入時，需加強波道規劃等方面的工作，將需要進行交叉調度的線路板和支路板放在一個子架內，避免配置后業務無法開通的問題。

鑒于省內長途傳輸網新建40G WDM系統，除了提供40G和10G電路外，還可能承載其他的2.5G等顆粒業務，采用OTN電交叉設備更有利于今后業務的靈活提供和配置，更符合傳輸技術發展趨勢，更有利于系統逐步向Mesh組網演進并提高系統生存性，同時將會為網絡帶來4個方面的價值：一是采用支線路分離的架構，可以使線路接口保持不變，構建線路側帶寬池，客戶側的接口可以根據需要靈活選擇，從而保護網絡投資；二是OTN電交叉子波長調度，可為業務靈活調度帶來便利，同時可以實現系統單波道全部40G速率，避免10G和40G混傳對系統的影響；三是強大的OAM能力，可以極大地提升網絡管理能力；四是多種策略的保護，可為下一步系統向Mesh組網演進打下基礎并提升網絡安全性。

3 保護方式的選擇

目前OTN電交叉設備進行組網的保護方式除了人工保護外，主要有OLP、OMSP和SNCP 3種，介紹如下。

（1）人工保護

人工保護在系統中配置備用波道，當某一波長出現電路中斷時，將故障波道人工倒換至備用波道中。其優點是通過配置少量的備用波道，對工作波道起到較好的保護作用，不足之處是備用波道和工作波道配置在同一WDM系統中，無法對光纜線路故障提供保護。人工保護是各電信運營商現網中普遍采用的一種保護方式。

（2）光纜線路保護

OLP通過對光纖線路或系統進行實時監測,當光傳輸線路上光纖折斷或損耗變大導致通信質量下降或通信中斷時,發出告警信號,自動啟動光開關的倒換,將傳輸系統倒換到備用光纜上,使通信快速恢復，保證傳輸系統正常工作，不影響通信業務的正常運營。OLP結構原理如圖2所示。

OLP對干線光纖資源的需求成倍增加，要求主備用線路的參數盡量相同，較多的光開關帶來的插入損耗會使光復用段距離縮短，若主備用路由線路長度差異過大、光纖類型不一致，對主備用路由光放、色散補償模塊的配置都比較復雜。

（3）光復用段層保護

圖2 OLP結構原理

OMSP相對于OLP的不同之處是光開關放置的位置，OMSP將光開關放置在OTM節點，可以分別對光復用段的主備用光纜進行光放大和色散補償，不用考慮其參數，倒換在OTM節點之間；而OLP將光開光放置在相鄰OLA或OTM節點，不能分別進行光放大和色散補償，需考慮主備用光纜參數的差異性，倒換在相鄰OLA或OTM節點。

OMSP在光復用段的OTM節點間采用1+1保護。發送端用1∶2光分路器把光信號分成兩路（雙發），一路提供給光工作復用段，另一路提供給光保護復用段；接收端用1×2光開關對接收到的光信號進行擇優選擇，當光工作復用段發生故障時，接收端用光開關進行倒換，選擇由光保護復用段傳送的信號。OMSP是對兩個OTM站之間的所有波長同時進行保護。OMSP原理如圖3所示。

OMSP對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光放大器。

（4）光子網連接保護

SNCP是基于單個波長和子波長的保護，可以在光通道實施1+1或1∶N的保護。其典型應用是客戶側信號通過支路板輸入到OTN電交叉中，OTN電交叉板將信號雙發到系統的兩個方向上，接收端的OTN電交叉板通過并發選收的方式實現對客戶側信號的保護。SNCP原理如圖4所示。

SNCP利用OTN幀結構中ODUk OH段開銷的APS字節傳遞協議信息控制業務的收發路徑，從而達到保護業務的目的，因此可以保證50 ms的保護倒換時間，但由于在光通道實施1+1或者1∶N保護，線路側單板會成倍增加，增加網絡建設投資。

以上幾種保護方式的優缺點見表1。

采用OLP時，需要主備用線路的參數盡量相同，而現網光纜條件很難達到，因此很難采用該保護方式；采用OMSP時，主備用光纜補償后在整個光復用段的色散差值控制在100 ps/nm以內時，可保證倒換后業務能夠恢復，恢復時間在秒級，同時成本較低，只需在新建系統時進行投資，無需后續投資；對于SNCP，成本較高，需要針對不同業務需求的電路考慮是否采用。

圖3 OMSP原理

圖4 SNCP原理

表1 幾種保護方式的優缺點

綜合以上考慮，建議省內長途傳輸網新建40G WDM/OTN系統上配置少量的備用波道，用于對板件故障的保護，采用OMSP對光線路進行保護，在此基礎上針對具體的業務電路類型和需求考慮是否采用SNCP，如IP互聯網業務電路成對配置并采用不同路由傳送后，業務的保護可以依靠IP網絡自身機制實現，則系統原則上不對該電路保護，但考慮到IP承載網電路的重要性，可考慮采用SNCP對該電路進行保護；其他自身無保護系統的重要電路也可以考慮采用SNCP進行保護。

4 結束語

綜合分析，省內長途傳輸網新建40G WDM系統采用OTN電交叉設備更有利于業務的靈活提供和配置，更符合傳輸技術發展趨勢，應在在光纜資源具備的情況下采用OMSP對光線路進行保護，同時針對具體的業務電路類型和需求適當采用SNCP。

2011-05-10）