基于OTN技術的西南空管兩場四地傳輸網建設分析

王熠

（民航西南空管局空管工程建設指揮部 四川省成都市 610225）

四地傳輸網將按照“相對分離、協同運行”的邏輯架構，為四地系統間的業務交互打通信息高速公路，提供快速、穩定的通行能力。本文首先明確傳輸網的技術選型原則，結合當前技術發展趨勢分析OTN技術的優勢，采用雙平面雙環形組網方式；統計分析四個節點之間的業務占用帶寬需求，從建設的經濟性合理性原則出發，本期傳輸網建設雙平面均按照40波配置，單波通道帶寬10Gb/s。

1 兩場四地傳輸網建設分析

1.1 傳輸網建設原則

1.1.1 安全可靠性

兩場四地傳輸網應使用當前先進成熟的技術，具備安全可靠的適用性，組建的環狀網絡結構應該具有自動修復功能，確保各類業務能夠無中斷無時延傳輸。

1.1.2 高速率、大容量

兩場四地傳輸網應符合空管行業發展的業務動向，滿足飛速增長的數據業務對傳輸帶寬的要求，新建傳輸網應具有帶寬大、容量足的特性。

1.1.3 靈活擴展性

兩場四地傳輸網的架構應層次分明、便于維護，結合網絡的組網能力和遠期的擴展需求，在項目建設初期重點把好設備選型關卡，以適應兩場四地業務規模持續增長，立足長遠發展需要。

1.1.4 經濟合理性

對于建設初期的設備選型，應根據實際業務需求把經濟性作為第一要素，不能超需求、超規模建設；同時要充分考慮設備的承載效率，盡量滿足各種業務的高效傳輸。

1.2 傳輸網技術選型

隨著近年來民航空管行業的飛速發展，空管系統承載的業務量不斷增多，各大運行系統需要處理的前端數據業務、融合數據業務和附加增值業務層見迭出，無論就通信方式和通信內容，還是業務數目和傳輸質量等都有了更具體的要求。SDH技術由于交叉調度顆粒偏小，復雜的開銷流程，無法應對大顆粒業務數據交換，加之受光纖傳輸距離的限制，已無法滿足未來系統大顆粒度業務的傳輸需求。

隨著通信網絡底層傳輸基礎的大力建設，光纖資源和質量更加完善，能夠提供的傳輸帶寬呈階梯式增長，對大容量節點設備的需求也越發旺盛，因此具備聯網功能的OTN（光傳送網）技術得到了傳輸網技術選型的青睞。建立在波分復用技術基礎上的OTN設備，引入SDH平臺業務管理便捷、業務調度靈活、保護機制完善、OAM功能成熟等技術優勢，結合自身超大傳輸容量修復SDH平臺在傳送層的功能缺陷，彌補管理維護開銷的不足。OTN技術采用FEC內嵌標準，具備強大的管理維護維開銷能力，在大顆粒度業務接入時主動采用FEC進行編碼糾偏，提升了設備的誤碼性能，也提高了光路的傳輸距離。空管兩場四地核心節點之間的業務，根據統計基本是100Mb/s以上的大顆粒度業務，區域管制中心和終端管制中心自動化系統之間的聯網達到了1Gb/s，雙流機場和天府機場之間的空管數據中心系統聯網需求甚至達到了10Gb/s。

圖1：西南空管兩場四地傳輸網拓撲圖

1.3 OTN技術的應用優勢

OTN平臺由光層和電層組成，主要技術是把SDH和WDM的雙重優勢應用于兩層網絡中，主要技術優點如下：

1.3.1 多種客戶信號封裝和透明傳輸

OTN的幀結構是基于ITU-TG.709協議，能夠支持以太網、SDH、ATM等多種信號的傳輸。OTN通過標準封裝實現對SDH和ATM透明傳送，但傳送以太網數據的話會因為速率的不同而有所區別。10GE業務的透明傳輸是通過ITU-TG.sup43補充協議得到不同程度的實現，但例如GE、100GE的以太網業務及專網光纖業務等，它們在OTN幀中的標準化映射方式當前仍在研究當中。

1.3.2 大顆粒的帶寬復用、交叉和配置

OTN定義的電層帶寬顆粒為光通路數據單元(O-DUk，k=0,1,2,3,4)，即ODUO(GE,1000M/S)ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)、ODU3(40Gb/s) ODU4(100Gb/s)[1]。同SDH的VC-12/VC-4的調度顆粒相比較，OTN將光波波長作為光層的帶寬顆粒，所以進行復用、交叉和配置的顆粒顯然大得多，這樣一來在保障高帶寬數據業務性適配性的前提下，提升了組網保護能力，增強了傳輸效率。

1.3.3 強大的開銷和管理能力

OTN不但具有和SDH相似的開銷管理能力，光通路層特有的OTN幀結構還加強了該層的數字化監控能力[2]。OTN組網時，使用6層嵌套串聯連接方式進行監控，因此能夠同時進行端到端和多個分段的性能監控。

1.3.4 強大的組網和保護能力

OTN通過引入ODUk交叉、FEC前向糾錯、多維度可重構光分插復用技術，改變了基于SDH VC-12/VC-4調度帶寬和波分復用提供點到點大帶寬的現狀[3]，大大增加了光路層傳輸的距離，顯著提升光傳輸網的組網能力。此外，OTN在光層和電層具有更加靈活的業務保護能力，例如在ODUk層實現光子網連接、共享環網保護，在光層實現光通道或復用段保護等。

表1：四地傳輸網業務統計表

OTN的這些技術優點使它在跨距離、高帶寬、大容量傳輸場景中具備應用的先進性和廣泛性，迎合了民航空管行業的業務承載需要，滿足了兩場四地傳輸網整體建設原則。

2 兩場四地傳輸網建設規劃

2.1 四地傳輸網組網結構選擇

隨著OTN技術的應用發展，當前已經支持單波100Gb/s甚至更高的速率等級，結合四地之間業務交互需求，主要傳輸的還是單端口10Gb/s、1Gb/s速率的業務，根據空管各系統間業務數據的交互量以及種類，本期選擇建設單波10Gb/s的系統，但是要預留足夠的擴展波道，以滿足今后大容量業務的擴展需求。OTN組網與SDH相似，支持鏈形網絡、環形網絡、MESH網絡等，具有靈活多變的特點，接下來對如何選擇四地傳輸網的組網架構進行分析。

2.1.1 鏈型網絡

鏈型網絡通過光纖將所有節點串聯起來，結構簡單，僅需保持前端和末端兩個節點開放。此種結構建立成本小，經濟性強，便于采用線路保護方式進行業務保護，因此得到了很多城市線狀網的采用。鏈型網絡的構建不好建設備份路由，生存性差，如果光纜完全中斷，將完全喪失保護功能。

2.1.2 環形網絡

環型網絡將所有節點首尾依次連接，能夠自動完成環回倒換，排除發生故障的網元，具有良好的自我修復功能。環形網絡采用光波長共享保護的方式，各站點之間只需2根光纖，通過雙路光通道保護板單板實現波長的上下、橋接、交換等控制功能，在分布式業務配置的環網中廣泛應用。同時環形網絡支持各個站點之間業務上下，利于各節點之間的業務引接和交互。

2.1.3 MESH網絡

MESH網絡是一種網型結構，各個節點直接互聯組成網狀網，兩點間的傳輸路由有多個通道可以選擇，具有非常高的可靠性。但MESH型網絡需要配置大量的光纖資源，四地之間各個節點的距離都很長，建設光纖的成本和難度相當高，后期的維護管理也不方便。

基于以上分析，新建西南空管兩場四地傳輸網的組網結構選擇環網方式，如圖1所示。

2.2 四地傳輸網業務規劃

根據OTN網絡業務傳輸特性，結合OTN系統的帶寬、波道的利用率等技術指標，充分考慮系統后期的擴展性，四地雙平面光傳輸網系統波道傳率按照每波10Gb/s進行設置，本期建設40波，設備應具備后期擴展到80波的能力。

因為OTN設備最小接入容量是1G，因此OTN設備接入的業務主要為四地間自動化等系統1G帶寬及天府機場和雙流機場數據中心聯網、辦公自動化系統聯網等10G帶寬的大顆粒度業務。為滿足四地間小顆粒度業務（小于622M的光中繼業務或小于1G的IP業務）傳輸需求，在每套OTN設備下掛接1套MSTP核心設備，四地間小顆粒度業務均直接接入MSTP核心設備，如果有四地相互交互需求的業務則接入成都天府機場空管四地核心業務網，具體業務統計詳見表1。

2.3 四地傳輸網路由規劃

本期建設在終端管制中心和區域管制中心設備大廳各安裝2套OTN網絡設備，天府機場航管小區網絡機房、技保機房和雙流機場航管樓、航管小區設備大廳各安裝1套OTN網絡設備，共計8套OTN設備，組成兩個獨立平面的環網，設備彼此之間相互獨立運行。

為滿足OTN系統組網需要，需要規劃建設合理可行的傳輸路由，敷設光纖后完成網絡各節點設備的連接。根據建設規劃及對通信管網建設難度的分析，本期傳輸路由建設采用自建與租用相結合的方式，目的是確保四地傳輸網能夠按照工程進度要求按期建成投入使用。四地傳輸網第一平面的四個節點（區域管制中心A，雙流機場航管小區B，天府機場技保機房C，終端管制中D）的OTN設備通過租用運營商光纜組建環網；第二平面區域管制中心A’和雙流機場航管樓B’之間采用自建通信管網，區域管制中心A’和終端管制中心D’及雙流機場航管樓B’和天府機場網絡機房C’之間租用市政管網，敷設144芯光纜組建環網。

3 結束語

西南空管四地傳輸網的建成，是天府國際機場空管工程建設過程中的一個重要里程碑，能夠滿足天府機場一期工程規劃業務承載需要，為大顆粒度業務傳輸提供了良好的承載環境。同時，兩場四地傳輸網還應為遠期建設預留擴展接口，在滿足未來呈指數增長的高帶寬業務傳輸需求下具備足夠的系統容量，充分滿足四強空管的發展需求。