1、OTN 承载保护策略研究 杨胤 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心 摘 要： 围绕铁路 OTN 综合保护策略选择问题开展研究, 主要通过介绍 OTN 保护技术及技术比较, 针对不同类型网络的 OTN 承载 SDH、IP 不同网络和业务的保护方式进行分析, 结合铁路总公司组网特点提出 OTN 承载不同业务的保护策略建议。关键词： OTN 承载; 组网结构; 保护策略; SDH 传输网; IP 数据网; 收稿日期：2017-09-01Research on OTN Protection StrategyYang Yin Abstract： The p
2、aper studies how to select comprehensive protection strategies for railway OTN through the introduction and comparison of OTN protection technologies, analyzes protection modes for using OTN to bear SDH, IP and other networks, and proposes the protection strategies for OTN bearing different networks
3、.Keyword： OTN bearing; networking structure; protection strategy; SDH transmission network; IP data network; Received： 2017-09-011 概述光传送网 (Optical Transport Network, OTN) 技术综合 SDH 和 WDM 两者的优势, 能提供高带宽、透明的端到端波长/子波长通道以及电信级的保护。铁路OTN 承载 SDH 网络、IP 网络、业务网等, 是铁路主要的基础承载网, OTN 的保护方式选择关系到承载的 SDH、IP 网络和业务网的可靠性,
4、 如何经济、安全可靠的选择各自的保护方式, 以达到对网络、业务最合理的保护, 有效的提高可靠性、可用性1是铁路传输网建设中比较关注的问题。本文主要针对铁路 OTN网承载 SDH、IP 网络和业务网时的保护方式和策略进行研究分析, 提出可行、可靠有效的保护建议。2 OTN 保护技术OTN 保护主要分为光层保护和电层保护。2.1 OTN 光层保护在 OTN 的光层保护可采用 OLP、OMSP、OCh 1+1 保护和 OCh SPRing 保护2。1) OLP 保护OLP 保护主要是采用双发选收通道保护机制, 是对 OTN 网络的光纤、光接口的保护。OLP 保护适用于 OTN 链型组网或 OTN 环
5、型组网。2) OMSP 保护OMSP 保护主要是采用选发选收复用段保护机制, 可支持单向或双向倒换, 是对OTN 网的光纤、光接口、光放大器的保护。OMSP 保护适用于 OTN 链型组网或OTN 环型组网。其保护原理如图 1 所示。3) OCh 1+1、OCh 1:1、OCh 1:N 保护OCh 1+1 保护是采用 OCh 信号双发选收的原理, 保护倒换动作只发生在宿端, 在源端进行永久桥接。OCh 保护主要是对 OTN 线路侧的光纤、光接口、光放大器、合分波器的保护, 设备成本高。4) OCh SPRingOCh SPRing 保护是光通道共享环保护, 主要是基于波长的保护, 其工作波长和保
6、护波长传送的业务流向相反, 采用收发双向保护倒换, 只适用于 OTN 环网结构, 设备成本较高。2.2 OTN 电层保护在 OTN 电层保护主要是对 ODUk 的保护, ODUk 是指 OTN 网的光通路数据单元 k, 可采用 ODUk SNCP 保护和 ODUk SPRing 保护。1) ODUk SNCP 保护是在 ODUk 层采用子网连接方式的保护, 它是专门用于点到点的保护方式, 可以对网络中部分或全部节点进行保护, 其保护倒换时间在 50 ms 以内, 双向倒换时需要 APS 协议。ODUk SNCP 主要包括 ODUk 1+1、ODUk 1:1、 ODUk 1:N 以及ODUk M
7、:N 等保护方式, 例如 ODUk 1+1 保护原理如图 2 所示。2) ODUk SPRing 保护ODUk SPRing 保护是 ODUk 共享环保护, ODUk SPRing 保护仅适用环形组网结构, 适用于分布式业务网络。目前有双纤 ODUk SPRing 保护和四纤 ODUk SPRing 保护两种。 2.3 保护技术比较由于 OTN 承载的业务对安全性和可靠性的要求也不一样, 同时骨干层、汇聚层对网络安全要求也不同, 因此需要对 OTN 各种保护技术在保护效果、投资、维护体制和维护要求上进行比较, 比较情况如表 1 所示。表 1 OTN 保护技术在各方面的对比 下载原表 3 OTN
8、 承载保护策略的选择铁路 OTN 网主要承载通信 SDH 传输网、IP 数据网, 以及铁路大颗粒业务网, 保护方式的选择需要同时满足各种承载网络、业务网的安全可靠性要求。其中, 所谓的大颗粒业务是传输带宽在 2.5 G 及以上的业务, 可由 OTN 网络直接承载3大颗粒业务;2.5 G 以下都属于小颗粒业务, 一般可由 SDH 传输网、IP 数据网承载。OTN 网络将逐渐由承载网向承载网与业务网融合演进, 使得传输网更加扁平化。由 OTN+SDH 的模式逐步过渡到 OTN+PTN 或 OTN+IP 的模式4。OTN 网保护方式和组网方式多种多样, 在保护策略选择时需要根据铁路 OTN 的组网特
9、点, 分别对 OTN 承载的 SDH 网、IP 网和大颗粒业务具备的保护方式进行分析, 综合考虑保护效果、保护投资、OTN 接入业务的可靠性和运营维护要求进行选择。3.1 铁路 OTN 组网特点在铁路总公司的骨干层网络, OTN 建设通常采用环型组网结构, 同时会划分若干较小区域的环型网络;而骨干核心层传送网络则采用网状网架构。在铁路总公司的汇聚层网络, OTN 建设通常也采用环网组网结构;当条件不具备时, 采用环型组网与链型组网结合的方式;当区域中有较多汇聚节点时, 可采用网状网结构, 用于 ASON 引入。在铁路接入层网络, 除了在铁路较大站场地区可采用环型组网外, 在铁路沿线基本采用链型
10、组网, 条件具备的采用环型组网5。3.2 OTN 承载保护方式分析OTN 保护方式多种多样, 承载业务的保护可选择一种保护方式, 也可选择嵌套保护方式或系统的嵌套保护方式。OTN 嵌套保护是 OTN 电层保护与 OTN 光层保护的嵌套在一起的保护;系统的嵌套保护是承载的 SDH 网、IP 网或业务网保护与 OTN 保护嵌套在一起的保护方式。当采用 OTN 的嵌套保护或系统的嵌套保护时, 嵌套的各种保护不能同时启动, 需要设置保护启动先后次序和时间的拖延。3.2.1 OTN 承载 SDH根据 OTN 承载 SDH 的组网形式可分 4 种情况, 4 种组网结构如图 3 所示。无论 SDH 系统是链
11、型结构、环型结构, 如果仅采用 OTN 系统保护, OTN 系统可选择单独电层保护, 或者 OTN 的嵌套保护方式;OTN 的嵌套保护采用光层的保护与电层的 ODUk SNCP 保护方式嵌套。当采用系统嵌套保护, 如果 SDH 系统为链型结构, 则 SDH 系统仍要再占用光纤, OTN 系统和 SDH 系统各自进行保护倒换, 保护倒换较为混乱, 因此建议不启用SDH 系统保护。在光层启用 OLP/OMSP 保护, 环型 OTN 系统同时可在电层启用ODUk SNCP 保护。当采用系统嵌套保护, 如果 SDH 系统为环型结构, 当 OTN 光层保护、OTN 电层保护以及 SDH 保护都嵌套启用时
12、, 保护倒换的次序混乱, 对保护的投资很高, 不建议采用 O T N 嵌套保护和系统嵌套保护的双层嵌套保护。对于链型 O T N系统建议仅采用 S D H 系统保护, 必要时适当启用 O T N 网络的光层保护方式;对于环型 O T N 系统建议启用 O T N 系统电层保护, 嵌套 S D H 系统保护。综合上述分析, O T N 承载 S D H 网络时, 建议采用 OTN 网络单种保护方式或OTN 嵌套保护方式。3.2.2 OTN 承载 IPOTN 承载 IP 的组网形式可分 4 种情况, 4 种组网结构如图 4 所示。OTN 主要承载骨干数据网, 以及区域网的核心节点至汇聚节点的组网通
13、道, 这关系到数据网的整体安全性、可靠性和稳定性。无论 IP 是采用单链路、单节点 IP 数据网, 还是双归、双节点 IP 数据网, 当链型 OTN 或环型 OTN 承载 IP 数据网采用系统嵌套保护时, 因为 IP 数据网保护倒换时间通常在 s 级或 50 ms 以内 (在启用快速重路由时) , 而 OTN 系统则均在50 ms 以内, 两个系统的保护判断、保护倒换极有可能出现同时启动保护倒换的情况, 此时对于网络的故障判别、故障的解决方案或者对业务倒接都会产生不利影响, 因此建议数据网不启用快速重路由, 仅采用 OTN 系统先来进行保护。仅采用 OTN 网络保护时, OTN 系统采用单独电
14、层保护, 或者采用 OTN 的嵌套保护方式;嵌套保护采用光层的保护与电层的 ODUk SNCP 保护方式。综合上述分析, 当 OTN 系统承载 IP 数据网时, IP 数据网主要作用是大颗粒业务的收敛和转发, 可采用 OTN 系统与 IP 数据网的系统嵌套保护 (数据网不启用快速重路由) 。3.2.3 OTN 承载大颗粒业务OTN 承载大颗粒业务的组网形式可分 4 种情况, 4 种组网结构如图 5 所示。由于 OTN 承载的是大颗粒业务网的全部核心、汇聚节点, 对带宽要求高、实时性要求高, 因此网络重要性高。无论是链型 OTN 网, 还是环型 OTN 网承载无保护类业务网时, 只能采用 OTN
15、 系统保护, OTN 系统保护可采用 OTN 单种保护方式或 OTN 嵌套保护。OTN 嵌套保护就是在 OTN 网络光层保护和 OTN 网络电层保护。对于主备保护类业务网, 当采用链型 OTN 网或环型/网型网承载时, 可采用 O T N 系统保护, 或者系统的嵌套保护。系统嵌套保护是在启用业务网自身保护时, O T N 系统采用单种保护的系统嵌套保护。O T N 网络保护倒换时间在 50 m s内, 业务网络保护通常采用双发选收方式, 各自系统的保护不冲突, 所以嵌套保护可同时启用。但是, 同时启用 O T N 光层保护、O T N 电层保护和业务网保护的双层嵌套保护时, 对保护的投资太高,
16、 且各类保护倒换的次序较为混乱, 因此不建议双层嵌套保护。综上所述, 当 OTN 承载大颗粒业务时, 对于无保护类业务, 由 OTN 网络承载直接承载大颗粒业务;对于主备保护类业务, 此时大颗粒业务网络主备用链路均可直接由 OTN 网络承载, 同时 OTN 网络和业务网可提供嵌套保护。3.3 OTN 综合承载保护方式综合上述的分析结果, 因为网络在整个全网中所处的位置不同, 组网结构也不同, 并且所承载的业务不同, 维护提出的要求有所不同, 综合在一起考虑时, 需要考虑的角度和重点也就有所不同, 但是因为嵌套保护倒换次序的先后协调, 所以最终选择的保护方式会相近。链型 OTN 网同时承载 SD
17、H、IP 数据网、大颗粒业务网时, 对于所承载 SDH 业务 (链型网) 、IP 数据网 (单链路) 、大颗粒业务网 (无保护类) 启用 OTN 网络电层保护, 建议采用不同波长/子波长 ODUk SNCP, 同时 OTN 网络也可启用光层保护, 建议采用 OLP 保护或 OMSP 保护;对于所承载 SDH 业务 (自愈环型) 、IP数据网 (双归) 、大颗粒业务网 (主备保护类) 可启用业务网自身保护, OTN网络对 IP 数据网 (双归) 、大颗粒业务网 (主备保护类) 也可同时启用光层保护, 建议采用 OCh 1+1 保护7。环型/网型 OTN 网同时承载 SDH、IP 数据网、大颗粒业
18、务网时, 对于所承载 SDH业务 (链型网) 、IP 数据网 (单链路) 、大颗粒业务网 (无保护类) 启用 OTN网络电层保护, 建议采用 ODUk SNCP, 同时 OTN 网络也可启用光层保护, 建议采用 OLP 保护或 OMSP 保护;对于所承载 SDH 业务 (自愈环型) 、IP 数据网 (双归) 、大颗粒业务网 (主备保护类) 可启用业务网自身保护, OTN 网络也可同时启用电层保护, 建议采用 ODUk SNCP, 并设置保护拖延 (当数据网采用快速重路由时) 。铁路传输网建设时, 对于各类型网络保护策略建议如表 2 所示。表 2 各类型网络保护策略建议表 下载原表 4 结束语O
19、TN 承载保护策略研究, 主要是基于既有的设备功能和性能、保护技术和标准规定, 结合铁路总公司的 OTN 网、SDH 网、IP 网和铁路业务网网络结构及运营情况下进行的研究, 提出可实施或正在实施的 OTN 综合承载保护策略。随着未来通信技术的发展变化和设备产品不断更新, 将会产生新的或更好的保护方式, OTN 承载保护策略随之也会发生变化, 使铁路通信网更安全可靠。参考文献1邱萍.铁路 OTN 网络结构技术及建设方案研究J.铁路通信信号工程技术, 2015, 12 (2) :14-17. 2中华人民共和国工业和信息化部.YD/T 27132014 光传送网 (OTN) 保护技术要求S.北京:人民邮电出版社, 2014. 3仵高升, 杨胤.铁路 OTN 光传输网络规划的保护策略研究J.铁路通信信号工程技术, 2014, 11 (4) 33-36. 4王晓林.100G 铁路 OTN 网络的应用策略研究D.北京:北京交通大学, 2016. 5吴宏达.OTN+PTN 在铁路传输网中应用研究D.北京:北京交通大学, 2015. 6王妍.基于 OTN 技术的铁路传输网网络结构优化-OTN 在铁路骨干网中的网络保护技术研究D.北京:北京交通大学, 2014. 7荆瑞泉.IP 和 OTN 联合组网技术探讨J.电信科学, 2011 (S1) :162-166.
