OTN 多樣性安全保護策略及部署

趙春雨，李紀欣

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司煙臺市分公司，山東 煙臺 264000）

0 引 言

光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）是本地網(wǎng)最重要的傳送網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)、智能城域網(wǎng)以及政企客戶等重要業(yè)務都由其承載。網(wǎng)絡安全性直接決定了整個本地網(wǎng)的業(yè)務承載是否可靠安全、用戶體驗是否通順暢聯(lián)。對OTN 系統(tǒng)部署多樣化的安全保護措施，能夠有效抵御業(yè)務中斷、網(wǎng)絡中斷等高等級風險，提高網(wǎng)絡健壯性[1]。

1 案例描述

1.1 優(yōu)化前OTN 保護策略

本地網(wǎng)OTN 波分設備型號為華為6800/8800 和9600，市到縣10 各節(jié)點疊加2 個環(huán)網(wǎng)，其中6800/8800系統(tǒng)單波道40 Gb/s、9600 系統(tǒng)單波道100 Gb/s，業(yè)務由2個系統(tǒng)負荷分擔。這2個系統(tǒng)的保護方式如下：6800/8800 系統(tǒng)采取業(yè)務子網(wǎng)連接保護（Sub Network Connection Protection，SNCP），即線路2 個方向均配置線路處理板，業(yè)務配置時采用SNCP 方式配置到2 個方向，雙發(fā)選收；9600 系統(tǒng)采取4 路通道保護板內1+1 通道保護，即配置4 路通道保護板，單波業(yè)務通過該板從2 個方向的合分波板雙發(fā)選收。

這2 種保護都可歸類于環(huán)路保護，其優(yōu)勢是具備環(huán)路自愈功能，能夠自動倒換且倒換迅速，并具備SD 觸發(fā)倒換功能，能夠根據(jù)誤碼情況自動倒換，保障了業(yè)務承載質量。其劣勢是環(huán)路不能抗多點中斷風險，即環(huán)路中只能同時存在1 處線路斷點，否則會引起網(wǎng)元脫網(wǎng)[2]。

1.2 部署前故障通知及處理流程策略

1.2.1 通知流程

當光纜線路故障發(fā)生后，維護人員根據(jù)省公司故障派單信息，經(jīng)過對專業(yè)網(wǎng)管告警初步判斷后，再通知相關處理人員及分管領導。根據(jù)2020 年3 月—2021 年6 月骨干光纜故障通知時限數(shù)據(jù)，共計24 次，歷時為5 ～50 min。其中，10 min 內完成通知調度的次數(shù)占比為50%，30 min 內完成通知調度的次數(shù)占比為87.5%。

這種故障通知調度延時的情況，在各分公司都是一個較為普遍的現(xiàn)象。網(wǎng)管集中化以后，故障的通知調度主要靠派單與手機短信。這種方式存在一些缺陷，“維護人確認”是主要問題。集中網(wǎng)管的故障派單和短信通知需要人工二次確認和通知，或者需要維護人員主動實時查看，但是工作人員無法做到24 h緊盯短信通知，實時性較差；故障派單為屬地化派單，網(wǎng)管集中在市公司操作，而光纜故障可能發(fā)生在縣公司，市、縣收到的故障派單不一致，尤其是非工作時段，值守人員為非傳送網(wǎng)專業(yè)人員時，更易造成網(wǎng)絡維護與線路維護暫時性脫節(jié)。

1.2.2 處理流程

維護人員接到故障單或電話通知后，需要從資源系統(tǒng)或保存資料中確定故障段的光纜信息，然后應急調度、光纜搶修及線路保障3 個小組同步進行故障處理工作。應急調度組任務是利用備用路由恢復環(huán)路保護；光纜搶修組任務是判斷光纜中斷點和現(xiàn)場接續(xù)搶修；線路保障組是加強環(huán)路其他段落的光纜巡線工作，防范二次斷纜。該處理流程看似有條不紊、各負其責，實則費時費力、效果不顯。具體原因如下：參與故障的處理人員組織龐大，以本地網(wǎng)市到縣OTN系統(tǒng)為例，某處C3 光纜中斷，則至少7 個縣市、3個市公司網(wǎng)格、2 個市公司部門參與，直接處理人員20 人、車輛12 臺起步，搶修成本可見一斑；在應急調度保護倒換恢復前，二次線路開環(huán)故障風險依舊較高，參與人員面臨精神和身體雙重重壓。由此可知，本地網(wǎng)線路維護的壓力主要來自于OTN 網(wǎng)絡的保護能力不足，從發(fā)現(xiàn)到處理甚至日常維護都需要進行優(yōu)化完善，以降低脫網(wǎng)風險和維護成本。

2 OTN 多樣化保護策略及部署方案

OTN 多樣化保護策略及部署方案從線路故障實時性通知與調度、OTN 線路雙物理路由改造、光線路保護（Optical Line Protection board，OLP）改造、OTN 二平面建設以及本地網(wǎng)光纜故障3 級預警機制等5 個方面進行了全面優(yōu)化完善[3]。

2.1 線路故障實時性通知與調度

簡化告警模型，利用專業(yè)網(wǎng)管聲告驅動監(jiān)控人員一站式實時通知調度，5 min 內完成相關故障處理人電話通知，解決了實時性和機線配合問題，有效縮短了搶修歷時。

一是線路告警模型選擇“MUT_LOS”，以排除其他雜項告警影響直觀故障判斷。根據(jù)告警模型的優(yōu)劣分析，定制告警采用“MUT_LOS”進行實際測試。測試方式是機房斷開跳纖和中斷模擬光纜。測試結果如下：線路中斷后，無其他干擾告警，監(jiān)控終端的聲音告警響亮清楚、拓撲中斷的纖纜連接變紅色明顯，可第一時間完成告警發(fā)現(xiàn)、判斷與通知。

二是資源標注，資源系統(tǒng)導出各段落的光纜光路資料，與現(xiàn)場資料核對無誤后，在監(jiān)控纖纜連接上標注信息。一旦光纜發(fā)生故障，只要鼠標輕移到變紅的纖纜段，該段光路信息就可顯示出來，節(jié)省了維護人員到資源系統(tǒng)查找光纜光路信息的時間。

三是制定培訓資料和通信錄，保證值班人員即看即會。

2.2 OTN 線路雙物理路由改造

統(tǒng)籌打通C3和C4網(wǎng)光纜、盤活舊桿路、管道資產(chǎn)、置換或租用電信以及移動光纜纖芯資源，降低改造成本，提高改造效率，實現(xiàn)完全的光纜雙物理路由。

2.3 OLP 保護改造

在雙物理路由改造的基礎上，啟動OLP 保護改造建設，完善OTN 系統(tǒng)的保護策略，形成OLP 線路保護+光通道保護的四路由+的安全保護策略，既解決了線路二次斷纜的保護問題，又能通過SD 劣化驅動通道倒換機制，提高了業(yè)務承載質量。一平面改造后，每節(jié)點抗二次開環(huán)能力提高了300%，環(huán)網(wǎng)理論提升1 300%。

2.4 OTN 二平面建設

為解決智能城域網(wǎng)100 Gb/s 中繼鏈路雙系統(tǒng)負荷分擔問題，完成市到縣OTN 二平面的建設。該方案優(yōu)化了市到縣的OTN 組網(wǎng)，由傳統(tǒng)大一環(huán)分成2個小環(huán)，提高了資源利用效能和波道質量。同時，由于部署OLP 保護和通道保護，網(wǎng)絡健壯性得到了極大提升[4]。

2.5 本地網(wǎng)光纜故障三級緊急預警機制

隨著OLP 保護建設的完成，傳統(tǒng)維護方式也發(fā)生了新變化，由一級預警機制變?yōu)槿壘o急預警機制，具體如表1 所示。

表1 本地網(wǎng)光纜故障3 級緊急預警機制對照表

3 OLP 保護實戰(zhàn)案例

OLP 保護屬于光線路保護，雙發(fā)選收，當主備用通道光功率差值超過5 dB，在故障段落觸發(fā)倒換機制，與環(huán)路上其他段落無關，不具備信號劣化保護（Signal Degrade protection，SD）觸發(fā)倒換功能，無須配置監(jiān)測通道。OLP 保護的優(yōu)點是倒換機制簡單、倒換速度快，缺點是無法監(jiān)測單波道運行質量，不能針對波道SD 觸發(fā)倒換。

3.1 故障現(xiàn)象

2022 年某日，開發(fā)區(qū)至蓬萊段光纜故障，該段落OTN 一平面發(fā)生OLP 倒換、二平面?zhèn)溆寐酚芍袛唷?00 min 后，中斷光纜尚未完成接續(xù)，棲霞至萊陽光纜發(fā)生故障中斷，該段落OTN 一平面發(fā)生OLP 倒換、二平面?zhèn)溆寐酚芍袛啵? 次故障業(yè)務均未中斷。

3.2 故障處理

故障處理過程如下：2 次故障發(fā)生后，專業(yè)網(wǎng)管聲告驅動故障通知流程，值班人員均在2 min 內電話通知到相關維護人；5 min 內發(fā)布釘釘群預警信息，第2 次故障預警增加重點段落巡視重保信息；10 min內完成釘釘群故障段光纜信息及網(wǎng)管拓撲截圖發(fā)布；20 min 內完成釘釘群光纜中斷距離信息發(fā)布；2 次光纜修復歷時均在2.5 h 內完成。

3.3 故障原因

故障原因總結如下：一是故障通知調度流程順暢，無拖延、脫節(jié)現(xiàn)象；二是故障信息發(fā)布及時，準確；光纜修復歷時短，比4 h 時限要求提前1.5 h 完成；三是本次故障OLP 保護正常倒換，全程未發(fā)生節(jié)點脫網(wǎng)、業(yè)務中斷情況。該故障如發(fā)生在改造前，有可能會造成5 個區(qū)縣公司脫網(wǎng)的重大故障，在實戰(zhàn)中驗證了OTN 傳送網(wǎng)OLP 保護策略部署的必要性。

4 QCP 保護實戰(zhàn)案例

QCP 保護屬于SNCP 類的光通道保護，光層雙發(fā)選收，倒換機制為主備光功率差值5 dB 和SD 觸發(fā)2 種方式。其中，SD 觸發(fā)需配置監(jiān)測通道。QCP保護優(yōu)點是能夠保護單波道的運行質量，有利于提升用戶感知度，缺點是相比OLP 投資更大，不具備抗二次斷纜脫網(wǎng)風險。光轉換單元（Optical Transform Unit，OTU）保護原理也屬于SNCP 保護，電層交叉配置雙發(fā)選收，信號丟失（Loss of Signal，LoS）、幀丟失（Loss of Frame，LoF）或SD 告警觸發(fā)倒換，無須配置監(jiān)測通道。OTU 保護的優(yōu)點是由于每個方向均配置相同OTU 板卡，相比QCP 保護安全性更高，缺點是配置板卡最多、能耗最大、成本最高以及不具備抗二次斷纜脫網(wǎng)風險。

4.1 故障現(xiàn)象

2022 年某日，某縣部分5G 基站有閃斷現(xiàn)象，智能城域網(wǎng)監(jiān)測該縣有1 條上聯(lián)中繼有誤碼。

4.2 故障處理

該條上聯(lián)中繼承載在OTN 二平面，網(wǎng)管監(jiān)測光纜線路光功率正常，OTU 單板性能監(jiān)測有誤碼。障礙處理過程如下：人工倒換備用通道，OTU 單板監(jiān)測誤碼消失，智能城域網(wǎng)監(jiān)測上聯(lián)中繼誤碼消失；8通道光譜分析板掃描波道信噪比顯示該條波道異常，信噪比為13 dB，正常應大于16 dB；微調該波道發(fā)送光功率后，8 通道光譜分析板掃描波道信噪比為23 dB。倒換回主用通道，OTU 單板監(jiān)測誤碼為0，智能城域網(wǎng)監(jiān)測上聯(lián)中繼誤碼為0，基站正常。

4.3 故障原因

故障原因總結如下：一是智能城域網(wǎng)因多廠家設備共存，未部署SD 觸發(fā)倒換策略；二是OTN 二平面該波道未倒換，QCP 保護組未配置SD 觸發(fā)的監(jiān)測通道，因此未能觸發(fā)自動倒換；三是由于OTN 波道帶寬越來越大，其承載的業(yè)務也越來越多，單波道故障也會對本地網(wǎng)用戶產(chǎn)生較為強烈的感知影響。隨著設備運行時間增長，單波道降質的故障會更加常見，本次故障也側面驗證了本地網(wǎng)OTN 配置QCP 保護的必要性[5]。

5 結 論

文章主要對OTN 多樣化保護策略進行分析，其中OLP 保護案例驗證了抗二次斷纜脫網(wǎng)風險能力的可靠性，QCP保護案例驗證了配置波道保護的必要性。這2 個案例充分體現(xiàn)了OTN 網(wǎng)多樣性保護策略的部署在應對線路和波道故障的抗風險能力已經(jīng)得到極大提升，網(wǎng)絡健壯性比優(yōu)化前更強，還有故障搶修成本降低、抗二次斷纜脫網(wǎng)風險、搶修歷時縮短、維護質量提升以及降壓減負等優(yōu)勢。