技术与标准丨光传送网光通道保护应用分析及改进方案

作者简介

王晨  

中国移动通信集团有限公司高级工程师，主要从事SPN/OTN/PON等省际、省内、城域网工程咨询、设计、项目管理等方面的工作。

郭艳春  

中国移动通信集团设计院有限公司教授级高级工程师，主要从事干线传送网规划、设计、OTN工程应用等方面的工作。

论文引用格式：

王晨, 郭艳春. 光传送网光通道保护应用分析及改进方案[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):61-65.

光传送网光通道保护应用分析及改进方案

王晨¹  郭艳春²

（1.中国移动通信集团有限公司，北京 100033；2.中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

摘要：在光传送网中,当业务的主备用波道存在跨设备、跨厂家时，普遍采用1+1光通道保护，针对这种保护在现网应用时出现的问题，通过分析1+1光通道保护、ODUk SNCP 1+1保护的倒换机制，提出通过将跨设备、跨厂家的支路对接端口调整为OTUK/IrDI OTUK，从而将保护方式由1+1光通道保护改进为SNCP1+1保护，解决了跨厂家1+1光通道保护倒换时长、信号劣化不能触发1+1光通道保护、客户侧光通道保护盘引入的插损对客户信号的影响等问题。

关键词：OTN；ODUk SNCP 1+1保护；1+1光通道保护；IrDI接口

中图分类号：TN929.1              文献标志码：A

引用格式：王晨, 郭艳春. 光传送网光通道保护应用分析及改进方案[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):61-65.

DOI：10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.011

0  引言

随着业务向10G以上大颗粒的转变，业务直接用光传送网（Optical Transport Network，OTN）系统波道承载已在现网中广泛应用，对需要保护的业务，在网络中分别安排一个主用和备用路由波道，根据主备用波道路由的设备情况，目前分别采用1+1光通道保护（Optical Channel Protection，OCP）或SNCP 1+1保护来实现对业务在波道层面的保护，提高业务的安全性。本文对1+1光通道保护在现网应用时出现的问题进行分析和研究，并提出具体的解决方案。

1  1+1光通道保护现网应用情况及存在的问题

1+1光通道保护（OCP 1+1保护）的对象为一个客户信号，在上下路通过OCP板卡对客户侧信号进行并发选收，通过功率监控模式，即判断主备用通道是否有信号丢失（Loss of Signal，LOS）告警来判断是否倒换，此类型保护倒换时间短，通常满足<50 ms，配置简单，可以实现波长级别的保护。现网应用的1+1光通道保护设备板卡的连接如图1所示。

图1  1+1光通道保护连接示意图

在现网中，1+1光通道保护的主备用波道分别终端在不同的支路端口，通过OCP盘进行业务信号的双发选收,主要在以下情况选用：业务起点和终点的主备用波道配置在不同的OTN设备上；业务的起点和终点分别为不同厂家的设备，在路径中间站通过用户网络侧接口（User Networks Interface，UNI）支路实现异厂家光通道对接；业务起点和终点为同厂家设备，但主用或备用路径跨越了第三方设备，在路径中间站通过UNI支路实现异厂家光通道对接。
由于1+1光通道保护是通过LOS告警，用功率监控模式来触发倒换，光通路中无需透传上游的信号失效（Signal Fail，SF）和信号劣化（Signal Degrade，SD）信息，且现网部分设备支路端口不支持OTUK，因此通常UNI客户侧及跨架、跨厂家的对接端口采用10 GE/100 GE接口，该接口对OTUK/ODUK层的开销，如段监视（Section  Monitoring，SM）、通道监视（Path Monitoring，PM）均已终结^[1]。
目前，1+1光通道保护虽然可以实现光缆中断时50 ms内完成保护倒换^[2-4]，实现对客户信号波长级别的保护，但在多年的现网应用中，存在以下几个方面的隐患。
（1）异厂家支路对接时倒换时间过长。在上述所说的存在异厂家间通过UNI支路且对接情况时对接端口采用10 GE、100 GE接口进行对接时。此时，SM、PM已终结，光通道中间局站收到LOS告警时，采用激光器自动关闭的方式来传递上游的SF信号，激光器关闭通常需要进行多次判决防抖，这样会延长下游的总业务受损时长，导致倒换时间超过50 ms，现网目前已有此类情况的案例。
（2）信号劣化不能触发保护倒换。由于1+1光通道保护是通过LOS告警，用功率监控模式来触发倒换，对SD告警无感知或不传递，这点不同于SNCP 1+1保护，即信号的劣化并不触发保护倒换。
（3）OCP单板插损对客户信号的影响。从1+1光通道保护设备连接图可以看到，此类保护需在OTN设备的支路侧和客户侧间接入OCP保护倒换板，该单板的插损为1.5~3 dB，在传输设备与客户侧间路径过长或路径的跳接点多时，由于本身传输设备与业务设备间路径衰耗比较大，该板卡插损的引入会进一步加大衰耗，导致OTU和业务网元收光功率降低，引发误码，现网目前已有此类情况的案例。
2  SNCP 1+1保护倒换特点及优势分析
SNCP 1+1保护是针对一个光通路的ODUk业务来源于不同线路侧设备的情况，保护是基于单个ODUk业务单元。取决于不同的监测类型，保护倒换触发条件包括LOS、串联连接监测（Tandem Connection Monitoring，LOF）、信号失效条件、信号劣化条件等；同样，SNCP 1+1可在50 ms内完成保护倒换，其设备板卡连接如图2所示。

图2  SNCP 1+1保护连接示意图

可见，SM、PM、TCM段的开销是确定SF或SD告警保护倒换的基础，SNCP1+1保护的优点有：通过SM、PM开销字节触发倒换，异厂家对接无需等待激光器关闭，可保证50 ms倒换时长；SD可触发保护倒换；由于SNCP1+1保护是在业务端点根据收到的告警信息触发保护倒换，主备用路由的倒换是通过电交叉矩阵来完成，不需要OCP保护单板，在传输设备和客户侧间没有引入额外的插损。
因此，针对1+1光通道保护在实际应用时存在的问题，结合SNCP 1+1保护的实现机理及优势，通过设置所有UNI支路转接端口为 OTUk或IrDI（域间接口Inter-Domain Interface）OTUk，保证链路SM、PM开销可传递，达到可在终端节点通过电交叉矩阵实现业务SNCP 1+1 保护目的，从而规避前述的光通道保护的问题：即在业务终端节点，通过OTUk或IrDI OTUk支路端口将主备用波长转接到同一个设备上；在主备用路径中间节点存在跨机架、异厂家对接时，设置支路转接端口为OTUk或IrDI类型。
SNCP1+1保护需使用SM、PM开销，SM是属于OTUk层次的开销，在OTU的终结源再生，在OTU的终结宿终结；PM是属于ODUk层次的开销，在ODUk的终结源再生，在ODUk的终结宿终结。因此，在采用此类保护时，UNI支路对接端口需要采用OTUk类型（包括普通OTUk和IrDI的OTUk），可以透传上游SF和SD信号，不需要进行关闭激光器判断等待，完全使用ODU层的告警来触发倒换，存在非OTUK客户侧接口时，不能采用SNCP保护。
3  光通道保护改进方案
近年来，在网络中引入的OTN设备中，大部分设备客户侧端口为IrDI OTUK，早期工程中的设备客户侧端口大部分可以通过网管配置为OTUK或非OTUK接口；基于此，可通过采用OTUk的UNI支路对接，将现网中使用的1+1光通道保护改进为使用SNCP 1+1保护。
端到端路由为同厂家时，在业务端站或中间节点站，存在跨电子架UNI对接时，将对接端口设置为OTUk或IrDI的OTUk的UNI接口。异厂家对接时，对接端口设置为OTUk或IrDI的OTUk的UNI接口。根据业务颗粒，对10G/100G业务，分别采用OTU2/OTU4的UNI OTUk或IrDI OTUk支路对接。近期针对这些场景跨机架、跨厂家SNCP保护，现网主流厂家的设备已通过实验室测试，下一步可在现网进行推广应用。
（1）在业务端站，通过同厂家同平台或异平台UNI OTUk或IrDI OTUk支路端口跨架对接（见图3、图4）。

图3  业务端站、同平台跨架对接

图4  业务端站、不同平台跨架对接

（2）主备用路由中的电交叉/电中继站，对10G/100G业务，同厂家同平台或异平台的不同电子架通过UNI OTU2/OTU4支路端口或IrDI OTU2/OTU4支路端口跨架对接（见图5、图6）。

图5  主备路由路径中间站、同平台跨架对接

图6  主备路由路径中间站、不同平台跨架对接
（3）业务源宿端为不同厂家设备，对10G/100G业务，不同厂家OTN设备通过OTU2/OTU4支路端口对接（见图7）。

图7  业务端站、中间站，异厂家跨架

4  结束语
与非OTUk格式的UNI接口互通相比，OTUk或IrDI OTUk格式的UNI接口互通可利用OTN完善的开销，易于实现业务的跨域性能告警采集、故障定位、时延测量等管理功能；支持适用不同的保护场景SNCP/I/N/S保护类型；且IrDI OTUk接口通过GCC开销，可以实现网管信息的跨域透传。结合上述优点，在现网应用中建议优选OTUk格式的客户侧信号的互通。同时，由于只有IrDI的OTUK的UNI支持小颗粒业务到大带宽波道的复用和解复用，因此当跨机架支路转接用非IrDI的OTUK的UNI对接的场景应用SNCP保护时，应用仅限于业务与支路转接速率一致的情况。在工程应用中，为保证对不同的业务安排灵活的保护方式，保证50 ms的保护倒换时间，建议新增设备客户侧支路端口采用IrDI接口，已有设备升级为IrDI接口。现有客户侧支路端口不能支持IrDI接口时，设置为OTUK的UNI对接，保证SM、PM、TCM等告警下传。
参考文献

[1] ITU-T. Interfaces for the optical transport network[R], 2020.[2] 工业和信息化部. 光传送网(OTN)接口:YD-T 1462-2011[S]. 北京:中国标准出版社, 2011.[3] 工业和信息化部. 光传送网(OTN)网络总体技术要求:YD-T 1990-2019[S]. 北京:中国标准出版社, 2019.[4] 住房和城乡建设部, 国家市场监督管理总局. 光传送网(OTN)工程技术标准:GBT 51398-2019[S]. 北京:中国标准出版社, 2019.
Analysis of OTN optical channel protection and recommendations
WANG Chen¹, GUO Yanchun²
(1. China Mobile Group Co.,Ltd., Beijing 100033, China; 2. China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)
Abstract: When work and protection channels of services facing cross equipments/manufacturers witnin OTN networks, 1+1 optical channel protection is commenly used. Aiming at the problems in the application of this protection in the current network, by analyzing the switching mechanism of 1+1 optical channel protection and ODUk sncp1+1 protection, this paper proposes to improve the protection mode from 1 + 1 optical channel protection to SNCP1 + 1 protection by adjusting the branch interface of cross equipments/ manufacturers to OTUK/IrDI OTUK, so as to solve the switching time of cross manufacturers 1+1 optical channel protection signal degradation cannot trigger 1+1 optical channel protection, and the impact of insertion loss introduced by OCP panel on customer side on customer signal.Keywords: OTN; ODUk SNCP 1+1 protection; 1+1 optical channel protection; IrDI interface

本文刊于《信息通信技术与政策》2022年 第4期

主办：中国信息通信研究院

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