省内长途传输网新建40 Gbit/s WDM系统的技术选择分析

谢金龙，边春雨

（1.中国联通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息规划设计院有限公司 太原 030012）

省内长途传输网新建40 Gbit/s WDM系统的技术选择分析

谢金龙1，边春雨2

（1.中国联通北京市分公司 北京 100029；2.山西信息规划设计院有限公司 太原 030012）

对省内长途传输网新建40 Gbit/s WDM系统选用的设备类型和保护方式进行了分析。设备类型方面，采用OTN电交叉设备更有利于业务的灵活提供和配置，也更符合传输技术发展趋势；保护方式方面，在光缆资源具备的情况下，采用OMSP对光线路进行保护，同时针对具体的业务电路类型和需求适当采用SNCP。

40 Gbit/s WDM；光传送网；设备类型；保护方式

1 引言

近年来，通信网络承载的业务发生了巨大的变化。宽带数据业务正在蓬勃发展，用户数量飞速增长，以IP交换为基础的分组业务大量涌现，对运营商的传送网络提出了新的要求。目前省内长途传输层面已经出现40 Gbit/s（下文简称40G）电路的承载需求，需要新建40G WDM系统来满足，采用哪种技术进行建设成为需要考虑的问题。

2 设备类型的选择

目前主流厂商的40G WDM系统均是基于OTN技术进行开发的，在应用上主要分为以下几类。

（1）OTN 终端复用设备

即支持OTN接口 （包括线路接口和支路接口）的WDM设备，相对于传统WDM设备，其可以采用白光OTUk接口实现不同厂商传送设备的互联，代替SDH和以太网等客户业务接口对接的传统方式；OTN采用了类似SDH的封装，由于加入了丰富的开销，可以实现类似SDH网络的管理和监控功能，实现对波长通道端到端的性能和故障监测，有利于网络的日常维护、快速的故障定位，从而提高维护效率。

（2）OTN 交叉连接设备

电交叉设备：相对于接口化的OTN，引入了电交叉设备，实现了支线路分离，类似于SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成 ODUk （ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3 和ODU3e等）级别的电路交叉，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力,同时可以实现系统单波道全部40G速率，避免10 Gbit/s（下文简称10G）和40G混传对系统的影响。

光交叉设备：提供OCh光层调度能力，实现对波长级别业务的调度和保护恢复。

光电混合交叉设备：OTN电交叉设备可以与OCh交叉设备（ROADM或PXC）相结合，同时提供ODUk电层和OCh光层调度能力。波长级别的业务可以直接通过OCh交叉，其他需要调度的业务通过ODUk交叉。两者配合可以优势互补，同时又可以规避各自的劣势。

OTN标准型设备完整功能模型如图1所示。

目前国外和国内对于OTN的网络定位以及侧重的功能点略有区别，国外大量应用ROADM组建动态的光层网络，侧重于光交叉，而国内则更看重电交叉灵活的业务调度能力。省内长途传输网新建40G WDM系统采用接口化OTN设备还是OTN电交叉设备更适合，可以从以下几个方面进行比较和分析。

图1 OTN标准型设备完整功能模型

（1）应用方面

目前接口化OTN设备已经在一级干线层面大规模应用，主要采用点对点方式组网，提供的电路主要为40G电路；OTN电交叉设备已经在城域核心汇聚层面大规模应用，组网方式主要为环型组网和网状网/半网状网组网，提供的电路主要为GE/2.5 Gbit/s（下文简称2.5G）等。目前城域核心汇聚层面大量应用OTN电交叉设备的主要原因有两个：一是其传送的是大量的GE/2.5G等颗粒业务，组网比较复杂，可以通过OTN电交叉设备实现灵活组网及子波长调度，为业务灵活调度带来方便，同时可以采用电层的SNCP等保护方式为电路提供保护；二是其电路类型较多且更换相对频繁，采用OTN电交叉设备实现支线路分离后，可以使线路接口保持不变，不用重复投资，支路侧的接口可以根据需求灵活选择或更换，从而最大限度地保护网络投资。目前一级干线层面大量应用接口化OTN设备主要是考虑到，一级干线层面主要是为IP网提供大颗粒的40G电路，而且组网比较简单，电路类型频繁更换的情况较少，同时OTN电交叉设备的成本相对较高，这时引入的意义显得不是很大。目前省内长途传输网尚未规模应用OTN设备，主要是由于2010年之前省内长途层面尚无40G电路的需求，同时10G DWDM系统已经规模部署，可以通过扩容满足10G等电路的需求。

（2）电路保护方面

采用接口化OTN设备进行系统组网与传统WDM设备一样，只能在光层实现保护，保护类型主要为光缆线路保护 （OLP）、光复用段层保护 （OMSP）和光通道保护（OCP），而采用OTN电交叉设备除了实现以上方式的保护外，还可以实现电层子波长级别的SNCP以及电层和光层保护的联合应用，同时在加载ASON控制平面后支持Mesh组网保护，可提供多条恢复路径，并根据客户不同层次需求，提供分等级的业务服务。

（3）成本方面

目前OTN电交叉设备和接口化OTN设备的成本差异主要体现在OTU单板方面。大部分厂商的OTN电交叉设备的价格是接口化OTN设备的1.2～1.5倍，个别厂商两者价格基本相当。总体来说，在新建系统时，采用项目竞争，厂商会有大幅度的优惠，两者成本相差不会很大，但OTN电交叉设备的扩容成本略高，随着OTN电交叉的规模应用，总体成本呈现逐步下降的趋势。

（4）电交叉方面

目前OTN电交叉设备无法实现一个节点内所有波道的无阻塞全交叉调度，主要体现在两个方面：一是OTN电交叉子架的电交叉板只能在本子架的线路板和支路板之间实现电交叉，无法跨子架；二是OTN电交叉板容量较低，只能满足本子架内的电交叉容量需求。OTN电交叉设备应朝着设备集群化和电交叉板容量更大化两个方向发展，因此在引入时，需加强波道规划等方面的工作，将需要进行交叉调度的线路板和支路板放在一个子架内，避免配置后业务无法开通的问题。

鉴于省内长途传输网新建40G WDM系统，除了提供40G和10G电路外，还可能承载其他的2.5G等颗粒业务，采用OTN电交叉设备更有利于今后业务的灵活提供和配置，更符合传输技术发展趋势，更有利于系统逐步向Mesh组网演进并提高系统生存性，同时将会为网络带来4个方面的价值：一是采用支线路分离的架构，可以使线路接口保持不变，构建线路侧带宽池，客户侧的接口可以根据需要灵活选择，从而保护网络投资；二是OTN电交叉子波长调度，可为业务灵活调度带来便利，同时可以实现系统单波道全部40G速率，避免10G和40G混传对系统的影响；三是强大的OAM能力，可以极大地提升网络管理能力；四是多种策略的保护，可为下一步系统向Mesh组网演进打下基础并提升网络安全性。

3 保护方式的选择

目前OTN电交叉设备进行组网的保护方式除了人工保护外，主要有OLP、OMSP和SNCP 3种，介绍如下。

（1）人工保护

人工保护在系统中配置备用波道，当某一波长出现电路中断时，将故障波道人工倒换至备用波道中。其优点是通过配置少量的备用波道，对工作波道起到较好的保护作用，不足之处是备用波道和工作波道配置在同一WDM系统中，无法对光缆线路故障提供保护。人工保护是各电信运营商现网中普遍采用的一种保护方式。

（2）光缆线路保护

OLP通过对光纤线路或系统进行实时监测,当光传输线路上光纤折断或损耗变大导致通信质量下降或通信中断时,发出告警信号,自动启动光开关的倒换,将传输系统倒换到备用光缆上,使通信快速恢复，保证传输系统正常工作，不影响通信业务的正常运营。OLP结构原理如图2所示。

OLP对干线光纤资源的需求成倍增加，要求主备用线路的参数尽量相同，较多的光开关带来的插入损耗会使光复用段距离缩短，若主备用路由线路长度差异过大、光纤类型不一致，对主备用路由光放、色散补偿模块的配置都比较复杂。

（3）光复用段层保护

图2 OLP结构原理

OMSP相对于OLP的不同之处是光开关放置的位置，OMSP将光开关放置在OTM节点，可以分别对光复用段的主备用光缆进行光放大和色散补偿，不用考虑其参数，倒换在OTM节点之间；而OLP将光开光放置在相邻OLA或OTM节点，不能分别进行光放大和色散补偿，需考虑主备用光缆参数的差异性，倒换在相邻OLA或OTM节点。

OMSP在光复用段的OTM节点间采用1+1保护。发送端用1∶2光分路器把光信号分成两路（双发），一路提供给光工作复用段，另一路提供给光保护复用段；接收端用1×2光开关对接收到的光信号进行择优选择，当光工作复用段发生故障时，接收端用光开关进行倒换，选择由光保护复用段传送的信号。OMSP是对两个OTM站之间的所有波长同时进行保护。OMSP原理如图3所示。

OMSP对干线光纤资源的需求成倍增加，并需要在主备用路由上均建设光放大器。

（4）光子网连接保护

SNCP是基于单个波长和子波长的保护，可以在光通道实施1+1或1∶N的保护。其典型应用是客户侧信号通过支路板输入到OTN电交叉中，OTN电交叉板将信号双发到系统的两个方向上，接收端的OTN电交叉板通过并发选收的方式实现对客户侧信号的保护。SNCP原理如图4所示。

SNCP利用OTN帧结构中ODUk OH段开销的APS字节传递协议信息控制业务的收发路径，从而达到保护业务的目的，因此可以保证50 ms的保护倒换时间，但由于在光通道实施1+1或者1∶N保护，线路侧单板会成倍增加，增加网络建设投资。

以上几种保护方式的优缺点见表1。

采用OLP时，需要主备用线路的参数尽量相同，而现网光缆条件很难达到，因此很难采用该保护方式；采用OMSP时，主备用光缆补偿后在整个光复用段的色散差值控制在100 ps/nm以内时，可保证倒换后业务能够恢复，恢复时间在秒级，同时成本较低，只需在新建系统时进行投资，无需后续投资；对于SNCP，成本较高，需要针对不同业务需求的电路考虑是否采用。

图3 OMSP原理

图4 SNCP原理

表1 几种保护方式的优缺点

综合以上考虑，建议省内长途传输网新建40G WDM/OTN系统上配置少量的备用波道，用于对板件故障的保护，采用OMSP对光线路进行保护，在此基础上针对具体的业务电路类型和需求考虑是否采用SNCP，如IP互联网业务电路成对配置并采用不同路由传送后，业务的保护可以依靠IP网络自身机制实现，则系统原则上不对该电路保护，但考虑到IP承载网电路的重要性，可考虑采用SNCP对该电路进行保护；其他自身无保护系统的重要电路也可以考虑采用SNCP进行保护。

4 结束语

综合分析，省内长途传输网新建40G WDM系统采用OTN电交叉设备更有利于业务的灵活提供和配置，更符合传输技术发展趋势，应在在光缆资源具备的情况下采用OMSP对光线路进行保护，同时针对具体的业务电路类型和需求适当采用SNCP。

2011-05-10）