傳輸系統保護技術介紹和應用研究

楊昌昱 中國移動通信集團廣西有限公司柳州分公司

引言：如今4G網絡已正式商用四年，5G迎來試點建設階段，隨著移動通信數據業務的高速發展，傳輸網絡承載力面臨著巨大的挑戰。光傳送網（Optical Transport Network，OTN）通過光波道提供客戶信號的傳輸，是骨干傳輸網絡的主要組成部分。分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）采用分組傳送技術，可支持多種業務的傳輸，是傳輸網絡的核心技術和重要組成部分。OTN+PTN傳輸技術以其自身較強的承載力和調度能力，應用到傳輸網中，能夠有效提高光纜資源利用率以及網絡的傳送能力。OTN+PTN網絡還提供了豐富的電信級保護（50ms以內），可以在不同場景故障發生時候，快速恢復業務，保證傳輸網絡的生存性。本文通過對OTN和PTN網絡保護技術進行介紹和應用研究，并提出不同保護方式的應用場景。

1 OTN系統的保護技術介紹及應用

OTN系統的保護主要包括設備級、光層與電層三類保護。

1.1 OTN設備級保護

OTN設備級保護主要分為主控板1+1保護、交叉板1+1保護、支路板1+1保護和電源1+1保護等4種。備用板給主用板做備份，當主用板發生故障時，會倒換到備用板進行工作，現在OTN設備都配置有這些保護。

1.2 OTN光層保護

OTN光層保護主要分為光傳輸段層保護OLP、光復用段保護OMSP和光通道層保護OCP等3種。OLP主要保護光纜路由，OMSP主要保護整個波長信號，OCP主要保護單個波長信號。

（1）光傳輸段層保護OLP位于放大器之間，使用不同的光纜路由來對OTN系統進行保護，主要有并發選收和選發選收兩種類型，應用案例如下圖所示，當工作光纜路由中斷，業務自動倒換至OLP保護路由。

圖1 OTN系統OLP保護應用案例

（2）光復用段層保護OMSP是在光復用段上對光路信號進行保護，位于合分波器和放大器之間，采用并發選收方式保護，當工作光復用段路由發生故障時，收端可以選擇保護路由進行接收。

（3）光通道層保護OCP可分為光通道1+1波長保護和光通道1+1路由保護兩種。光通道1+1波長保護用于客戶側信號的并發選收，光通道1+1路由保護用于波長信號的并發選收。

1.3 OTN電層保護

OTN電層保護主要分光通路層OCh 1+1保護和光通路數據單元ODUk 1+1保護等2種。

ODUk 1+1保護與OCh 1+1保護類似，僅是保護的單位不同，OCh 1+1保護是以線路接口板為單位，ODUk 1+1是以線路接口ODUk時隙為單位。OCh 1+1保護是基于單個光通道的保護，而ODUk 1+1保護是基于光通道中的ODUk的保護，即后者的保護顆粒比前者小，ODUk 1+1保護多用于同一OCh中不同支路不同源或不同宿情況，避免因主用ODUk時隙故障引起業務中斷。

2 PTN系統的保護技術介紹及應用

PTN系統保護主要包括端口級保護、單板級保護和網絡級保護等三種模式。

2.1 PTN端口級保護

（1）LAG保護：將多個以太口聚合起來組成一個邏輯上的端口，廣泛運用于客戶側端口，不可用于網絡側端口，可分為負載分擔和非負載分擔兩種。

（2）LMSP保護：線性復用段保護，主要應用在PTN網絡與SDH網絡對接的場景，可分為1+1保護和1:N保護兩種。

2.2 PTN單板級保護

（1）單板1+1保護：單板1+1保護組可以有效的對工作板進行保護，當工作板故障時，自動倒換到保護板進行工作。一般對一些重要單板，比如主控、交換和電源板等配置單板1+1保護。

（2）TPS保護：支路保護倒換，保護的對象主要為電接口業務板，通過在增加保護板位來實現對支路業務的1：N保護。

2.3 PTN網絡級保護

PTN網絡級保護主要有線性保護、環網保護、雙歸保護和子網保護等。

（1）線性保護：指利用獨立的線性通道來完成保護倒換和恢復的過程，是一種基于隧道層的保護倒換機制，可以分為路徑保護和子網保護。這兩種保護方式的主要區別是保護區域不同，兩者保護倒換通道原理基本相同。其中常用的為1:1 LSP線性保護。

（2）環網保護是一種鏈路級的保護方式，保護的對象是分組傳輸網的鏈路層。按照保護倒換方式不同分為Wrapping和Steering保護，其中Wrapping保護是在故障相鄰點進行倒換，而Steering保護在保護通道的兩端進行倒換。

環形保護需要環形隧道，故對網絡的組網環境有要求，工程應用上受到限制。環形保護對帶寬要求比較嚴格，需要預留一半的環帶寬給保護通道，不適合應用在流量緊張的環網絡。但環網保護可以保護多處斷點，而且目前網絡匯聚環以上一般都升級到10GE以上，所以環形保護在實際中還是得到廣泛的應用。

（3）雙歸保護是對同一業務部署兩個歸屬落地節點，將到達不同歸屬落地節點的通道組成雙歸保護組，同時在歸屬落地節點通過相應的接入鏈路接入到最終目的設備。雙歸保護需要解決同源不同宿的保護，僅僅采用雙歸保護組是不夠的，還需要配合其它保護方案來共同實現。

雙歸保護由于可以有效解決業務宿節點失效和接入鏈路失效的問題，大大增強了網絡的安全性和穩定性，故實際使用中部署的較多，特別是在LTE電路中。

雙歸保護的應用案例如下圖所示，在Node A將PW1和PW2部署雙歸保護，在Node F和Node G節點上運行虛擬路由器冗余協議VRRP。當Node F失效或Node F和CE2之間的鏈路失效時，在Node A的PW1上會檢測到告警，觸發業務倒換到PW2，同時VRRP選擇Node G為主用路由器進行業務收發，業務倒換到CE1->Node A->Node C->Node E->Node G->CE2。

圖2 PTN系統雙歸保護應用案例

3 結束語

通過對多種OTN和PTN保護技術進行介紹和應用研究，文章建議在選擇OTN和PTN網絡保護技術時可遵循以下原則應用前面介紹的保護技術：1）網絡拓撲結構：應根據網絡的實際拓撲結構選擇合理的保護技術。2）業務顆粒度：應根據業務顆粒度大小選擇適宜的保護技術。同時，在實際組網中，常常會多種網絡保護技術同時使用，所以在網絡規劃和建設中，需綜合應用各種保護技術與策略，才能發揮OTN和PTN保護技術優勢。隨著技術的不斷發展和應用，將會形成更多的保護機制和策略。