基于OTN疊加保護的IPRAN隱患防治技術(shù)研究

石 亮，王治平，黃守城，張紅艷

（中國聯(lián)通 河南分公司，河南 安陽 455000）

0 引 言

以聯(lián)通已建的本地傳輸網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合聯(lián)通無線網(wǎng)新建基站對傳輸?shù)男枨螅罱ńY(jié)構(gòu)清晰、擴容升級靈活方便且能夠適應(yīng)未來發(fā)展的本地傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而為各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的跨越發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)、更安全、更穩(wěn)定的傳輸通道[1]。

1 OTN概述

全業(yè)務(wù)運營時代，電信運營商逐漸轉(zhuǎn)型成為信息與合作技術(shù)（Information and Communication Technology，ICT）綜合服務(wù)提供商，業(yè)務(wù)的豐富性帶來對帶寬的更大需求，同時對本地傳送網(wǎng)性能的要求更高。傳輸系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)加強和業(yè)務(wù)網(wǎng)專業(yè)的銜接，以業(yè)務(wù)需求為先導(dǎo)，及時建設(shè)擴容網(wǎng)絡(luò)，逐步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡(luò)安全性。

光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）是在光層進行組網(wǎng)建設(shè)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，兼具波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術(shù)和同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的許多優(yōu)點[1]。OTN能夠滿足各種新型業(yè)務(wù)需求，是傳送網(wǎng)發(fā)展的主要方向。OTN系統(tǒng)的發(fā)展重點是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建大容量、高帶寬、智能化的光傳送平臺。核心-匯聚節(jié)點、匯聚節(jié)點-城區(qū)綜合業(yè)務(wù)接入點以及縣城匯聚節(jié)點-鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合業(yè)務(wù)接入點之間以光纖直驅(qū)為主，當節(jié)點間距離較遠、業(yè)務(wù)需求較多且有保護需求（尤其是GE以上大客戶專線）時，可考慮建設(shè)OTN系統(tǒng)，建設(shè)時應(yīng)考慮布局和設(shè)備選型，盡量避免同局址設(shè)備間背靠背波道轉(zhuǎn)接[2]。

OTN系統(tǒng)系統(tǒng)主要定位于GE以上大顆粒業(yè)務(wù)的承載，原則上點對點業(yè)務(wù)在中間節(jié)點全部采用穿通方式，不配置中繼光轉(zhuǎn)換單元（Optical Transform Unit，OTU）。業(yè)務(wù)側(cè)已有保護時，線路側(cè)不再提供電層保護，可結(jié)合光纜質(zhì)量等情況采用低成本光線路保護（Optical Line Protection，OLP）/光復(fù)用段保護（Optical Multiplex Section Protect，OMSP）解決安全問題。100G OTN設(shè)備應(yīng)選擇采用統(tǒng)一信元交叉、支持升級400G的PeOTN平臺，大客戶業(yè)務(wù)及基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺（Multi-Service Transfer Platform，MSTP）系統(tǒng)VC層面資源調(diào)度可通過配置PeOTN板卡承載，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍配置傳統(tǒng)OTN板卡承載。

2 OP保護原理

OP保護單板主要用于實現(xiàn)光并發(fā)、選收的1+1光保護功能，OP保護原理如圖1所示。在發(fā)送端，將發(fā)送光進行1∶2分光，從兩個通道發(fā)出。在接收端根據(jù)輸入光功率檢測結(jié)果控制1×2的光開關(guān)，進行選擇性接收。

圖1 OP保護原理

假設(shè)RelTh為相對無光判決門限、Pw為工作通道光功率、Pr為保護通道光功率，則倒換觸發(fā)條件為。∣Pr-Pw∣>RelTh如果RelTh設(shè)為5 dB，當∣Pr-Pw∣＞5 dB時，將執(zhí)行倒換。此外，倒換恢復(fù)條件為∣Pr-Pw∣

3 IPRAN概述

無線接入網(wǎng)IP化（Internet Protocol Radio Access Network，IPRAN）是針對無線基站回傳應(yīng)用場景進行優(yōu)化定制整體解決方案，是一種基于IP包的分組復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，以路由器技術(shù)為核心，具備偽線仿真（Pseudo Wire Emulation，PWE）、同步等能力。相比傳統(tǒng)MSTP網(wǎng)絡(luò)，IPRAN有著端到端IP化、網(wǎng)絡(luò)資源利用率高、標準成熟、互通性良好以及多業(yè)務(wù)融合承載等優(yōu)勢[4]。IPRAN采用成熟的IP組網(wǎng)技術(shù)，同時融合了傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理理念，是實現(xiàn)移動與固定寬帶業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載的重要手段。

IPRAN中均采用MPLE TE隧道承載業(yè)務(wù)。MPLS TE具有高性能的保護技術(shù)，雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（Bidirectional Forwarding Detection，BFD）+HSB（Hot-StandBy）保護可以實現(xiàn)端到端50 ms以內(nèi)的倒換性能。對于MPLS TE隧道，在計算出主用鏈路狀態(tài)包（Link-State Packet，LSP）路徑后，會再計算一條備用HSB路徑，兩條路徑形成主備工作關(guān)系。若主備LSP路徑同時故障，該MPLS TE隧道需要重新發(fā)起LSP路徑計算，隧道鏈路完成時間取決于網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜度及路由規(guī)則。對于收斂時間為秒級或分鐘級的網(wǎng)絡(luò)，主要面向移動業(yè)務(wù)承載，同時提供二、三層通道類業(yè)務(wù)承載。隨著移動通信日趨寬帶化和IP化，基于時分復(fù)用模式（Testing Data Management/Technical Data Management，TDM）的MSTP系統(tǒng)無論從容量還是技術(shù)上都無法滿足移動回傳的需求，建設(shè)新型的分組化移動回傳網(wǎng)絡(luò)勢在必行。

4 IPRAN/OTN網(wǎng)絡(luò)保護

OTN/WDM網(wǎng)絡(luò)中有通道光層保護，IPRAN外層有隧道HSB保護。日常維護工作中，經(jīng)常出現(xiàn)光路鏈路中斷等問題，光路頻繁中斷或拔插尾纖有可能引起業(yè)務(wù)閃斷，針對此情況需考慮修改IPRAN或OTN網(wǎng)絡(luò)保護[5]。

網(wǎng)絡(luò)拓撲組網(wǎng)如圖2所示，IPRAN兩臺核心與兩臺縣區(qū)匯聚設(shè)備呈“口”字型對接，其中兩臺縣局匯聚設(shè)備上聯(lián)到兩臺核心設(shè)備之間的鏈路由兩套不同的OTN系統(tǒng)承載。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓撲組網(wǎng)

一般情況下，IPRAN通過BFD機制可實現(xiàn)快速檢測，檢測時間30 ms左右，OTN系統(tǒng)鏈路倒換時間為50 ms左右。OTN業(yè)務(wù)鏈路倒換時，IPRAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同樣可以感知到，并隨之發(fā)生倒換。在OTN系統(tǒng)光路主備用波道存在同光纜或同路由的情況下，如果光路中斷，此時OTN和IPRAN均倒換就可能造成IPRAN業(yè)務(wù)閃斷[6,7]。

場景一：IPRAN縣局匯聚1—市區(qū)核心1、IPRAN縣局匯聚2—市區(qū)核心2的兩個OTN波道存在同光纜或同路由情況，當這部分光纜故障時，兩個OTN同時倒換，IPRAN通過BFD主備鏈路同時檢測到異常，主備LSP路徑同時中斷，造成IPRAN業(yè)務(wù)閃斷。

場景二：IPRAN縣局匯聚1—市區(qū)核心1、IPRAN縣局匯聚2—市區(qū)核心2的兩個OTN波道不同光纜，但兩套波分系統(tǒng)都配置保護方式為非返回式。若其中一套OTN系統(tǒng)發(fā)生過倒換且未回切，導(dǎo)致與另一套OTN系統(tǒng)的波道同路由，此時的故障問題就和場景一相同了[8]。

分析以上兩種故障場景，將兩套OTN系統(tǒng)承載IPRAN業(yè)務(wù)的兩條波道主用設(shè)置光纜路由不同，同時OTN系統(tǒng)保護方式配置為返回式，由于IPRAN等待恢復(fù)時間為5 min，為避免同時回切情形發(fā)生，OTN系統(tǒng)配置等待恢復(fù)時間為10 min[9,10]。

5 結(jié) 論

綜上所述，在IPRAN和OTN疊加組網(wǎng)時，IPRAN匯聚設(shè)備通過兩套OTN系統(tǒng)上行至核心，優(yōu)先保證兩套OTN系統(tǒng)主備用波道處于不同光纜路由，同時設(shè)置OTN等待恢復(fù)時間為10 min、IPRAN等待恢復(fù)時間為5 min，保證IPRAN倒換、LSP創(chuàng)建、WTR時間回切后OTN波道再恢復(fù)原工作狀態(tài)。