某市OTN網絡擴容優化分析

朱友芬，薛 強，符慧迪

（1.中國聯合網絡通信有限公司廣東省分公司，廣東 廣州 510000；2.中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京 100048）

1 S市傳輸網絡現狀及問題

S市隸屬于南方，經過多年的發展建成了10G WDM、100G WDM、SD-OTN等多張傳輸網絡，主要部署在匯聚層以上，解決IP城域網、IP承載網、IDC網絡以及GE以上顆粒的集客專線業務等。在超高速、超大容量的光傳送網中，網絡故障會造成巨大的影響和損失，使得網絡的可靠性和生存能力受到很大的挑戰，帶來極大的安全隱患，因此生存性是傳輸網規劃和設計的關鍵性能指標[1]。

經過多年的發展，S市OTN網絡存在以下3個問題。一是S市OTN網絡在進行業務路由分配時缺乏全局考慮和長遠規劃，隨著業務量的急劇增加，OTN網絡業務在少數傳輸鏈路上的過度集中存在突發性擁塞的風險；二是S市現有的10G WDM平臺在網年限超15年，設備故障率高且已停廠，亟需退網；三是S市100G WDM系統未部署SDN功能，無法實現業務端到端的快速發放。

2 面向OTN的業務需求

2.1 帶寬需求

OTN網絡主要承載GE以上顆粒，是以業務需求為驅動建設的網絡，目前主要解決IP城域網、IP承載網、IDC網絡以及集客專線業務需求。IP城域網針對OTN網絡的需求主要是10GE顆粒，近年來隨著互聯網業務的蓬勃發展，互聯網數據中心在各大城市均大規模建設，出口帶寬均在100G以上。BRAS上聯需求目前多為10GE或多個10GE捆綁，后續將跳過40GE平臺，直接上升為100G。

目前S市IDC業務發展迅速，建設了多個IDC專屬機房，出口帶寬需求均為100G或多個100G。IDC業務以及集客業務將逐步成為主流業務，IP承載網不再建設直至退網。業務網的帶寬需求隨著數據業務的蓬勃發展，將逐步由10G提升為100G。傳輸100G WDM系統成為主要承載網絡，而10G WDM系統面臨退網[2]。

2.2 保護要求

S市的IDC及城域網業務的倒換機制對傳輸系統提出了更高的要求，即50%擴容門限，兩個平面可以倒換，單平面鏈路中斷不超50%。

根據IDC及城域網業務故障時的倒換機制，建議傳輸系統通過優化調整，通過降低單平面峰值利用率來提升網絡抗故障中斷能力，提高網絡的生存性。

2.3 網絡優化

網絡優化就是在充分了解網絡運行狀態的前提下，對現有網絡進行數據采用和分析，了解影響網絡質量的因素，采取各種技術手段對網絡進行調整優化，使網絡達到最佳運行狀態，使資源利用最優化[3]。

3 案例分析

3.1 通過優化調整實現OTN系統間流量均衡分擔

S市目前有5個100G WDM系統，共承載在5條光纜上，每個系統均由2條光纜形成光層保護，但各系統承載IDC和城域網業務不均衡。S市100G WDM網絡現狀如表1所示。

表1 S市100G WDM網絡現狀

由表1可知，系統1、2同光纜路由，系統3、5同光纜路由。S市2021年6月份，光纜1和3同時中斷，由于城域網的故障倒換機制，各平面峰值利用率均超出50%，各平面（方向）間無法實現靈活倒換，因此電路故障時只能在單平面（方向）進行負荷分擔，導致IDC網絡和城域網出現了流量擁塞。各網絡的業務倒換情況如下，IDC網絡B、D方向業務全擁塞，城域網B方向業務全擁塞[4]。

為解決這一安全隱患，S市對5個100G WDM系統進行優化調整（表2），保證各個系統均衡承載，中斷單個傳輸系統業務不擁塞，中斷單個平面業務不擁塞。

表2 S市100G WDM網絡調整方案

IDC業務調整方案違A方向原系統1承載的4條業務調整兩條至系統3和系統4、系統2調整1條至系統5，保證了各個系統間的業務均衡，單個傳輸系統業務不擁塞，單個平面業務不擁塞。同理，調整B、C、D方向的業務分攤到5個系統上，實現了業務的均衡分攤，提升了網絡的生存性和健壯性。

城域網業務調整方案為A方向原系統1承載的13條業務調整4條至系統系統2，保證了業務均衡分擔，單個傳輸系統業務不擁塞，單個平面業務不擁塞。同理，調整B方向的業務分攤到3個系統上，實現了業務的均衡分攤，提升了網絡的生存性和健壯性。

綜上，S市的5個100G WDM系統經網絡優化后，各系統間的業務承載實現了真正的負荷分擔，提升了業務承載的安全性和可靠性。

3.2 引入光網絡前沿領先技術，提升網絡的運行效率

S市結合光纜路由進行OTN網絡的MESH化重構，實現了波長一跳直達。全光交換對網絡波長資源的調度、管理提出更高的要求，OXC的出現既可以滿足網絡MESH化、一跳直達的要求，又可以簡化網絡，降低運維難度[5]。

結合未來業務的發展情況，引入光交叉連接（Optical Cross-Connect，OXC）和波分交換網絡（Wavelength Switched Optical Network，WSON）等光網絡前沿領先技術，保證全網最佳性能。針對當前核心調度節點和未來維度數會增加的節點優先部署OXC設備，一是可以避免后續涉及到的業務割接工作，二是可以解決機房空間和功耗不足的問題，滿足未來5～10年的光層演進需求，保證了網絡的穩定性。

將WSON和SDN相結合，確保網絡抗多次斷纖，提升網絡可靠性。OXC的作用就是服務于全光交換和全光調度，具備大維度無阻塞交換能力，具有極高的交叉調動容量。WSON的核心能力主要有以下3點。

（1）自動發現。WSON采用GMPLS協議來實現節點、拓撲和資源的自動發現，簡化了維護流程。

（2）自動建連。相較于傳統的固定連接、手工配置連接方式，WSON基于設備ROADM技術使物理層設備具備靈活建立連接的能力，可實現業務的一鍵式開通。

（3）自動恢復。基于ROADM技術，在發現故障時WSON可以快速建立新路徑，實現業務的快速恢復，從而緩解光纖維修的緊急度，降低緊急修復光纖的時間壓力，減少緊急事件引入的額外成本。

相對傳統的1+1保護，WSON保護真正實現“有路就通”的抗多次斷纖保護，具體對比如圖1所示。

圖1 傳統的1+1保護和WSON保護對比

3.3 網絡精簡

S市目前在網的10G WDM系統已運行了15年以上，故障率高且設備已停產，無備件可用，亟需退網。由于S市目前的10G WDM系統承載業務較多，如果一次性遷移，需花費大量的人力和物力，投資大且無效益，因此制定了10G WDM退網的整體思路。以SD-OTN政企精品網為底座進行業務割接，老舊設備騰退，并持續優化網絡架構實現節能降耗，最大化SD-OTN基礎網和業務網價值，提升S市的數字品質體驗。

可持續發展的城市離不開完善的基礎化信息能力，S市在現網SD-OTN全光網的基礎上，以綠色環保為己任，積極制定節能環保措施，通過割接、退網、優化等手段，在提升網絡品質的同時節能降耗，減少碳排放。

4 結 論

針對多套OTN系統承載業務不均衡問題，通過網絡優化并引入OXC和WSON等光網絡前沿領先技術，保證全網最佳性能，實現均衡分擔的目標，提升業務承載的安全性，兼顧網絡精簡。通過S市的部署可以總結經驗，為有多套OTN系統的地市業務均衡分擔提供有力的現網數據支撐，為未來業務的發展奠定堅實的網絡基礎。