OTN 多樣性安全保護策略及部署

趙春雨，李紀欣

（中國聯合網絡通信有限公司煙臺市分公司，山東 煙臺 264000）

0 引 言

光傳送網（Optical Transport Network，OTN）是本地網最重要的傳送網絡，互聯網、移動網、智能城域網以及政企客戶等重要業務都由其承載。網絡安全性直接決定了整個本地網的業務承載是否可靠安全、用戶體驗是否通順暢聯。對OTN 系統部署多樣化的安全保護措施，能夠有效抵御業務中斷、網絡中斷等高等級風險，提高網絡健壯性[1]。

1 案例描述

1.1 優化前OTN 保護策略

本地網OTN 波分設備型號為華為6800/8800 和9600，市到縣10 各節點疊加2 個環網，其中6800/8800系統單波道40 Gb/s、9600 系統單波道100 Gb/s，業務由2個系統負荷分擔。這2個系統的保護方式如下：6800/8800 系統采取業務子網連接保護（Sub Network Connection Protection，SNCP），即線路2 個方向均配置線路處理板，業務配置時采用SNCP 方式配置到2 個方向，雙發選收；9600 系統采取4 路通道保護板內1+1 通道保護，即配置4 路通道保護板，單波業務通過該板從2 個方向的合分波板雙發選收。

這2 種保護都可歸類于環路保護，其優勢是具備環路自愈功能，能夠自動倒換且倒換迅速，并具備SD 觸發倒換功能，能夠根據誤碼情況自動倒換，保障了業務承載質量。其劣勢是環路不能抗多點中斷風險，即環路中只能同時存在1 處線路斷點，否則會引起網元脫網[2]。

1.2 部署前故障通知及處理流程策略

1.2.1 通知流程

當光纜線路故障發生后，維護人員根據省公司故障派單信息，經過對專業網管告警初步判斷后，再通知相關處理人員及分管領導。根據2020 年3 月—2021 年6 月骨干光纜故障通知時限數據，共計24 次，歷時為5 ～50 min。其中，10 min 內完成通知調度的次數占比為50%，30 min 內完成通知調度的次數占比為87.5%。

這種故障通知調度延時的情況，在各分公司都是一個較為普遍的現象。網管集中化以后，故障的通知調度主要靠派單與手機短信。這種方式存在一些缺陷，“維護人確認”是主要問題。集中網管的故障派單和短信通知需要人工二次確認和通知，或者需要維護人員主動實時查看，但是工作人員無法做到24 h緊盯短信通知，實時性較差；故障派單為屬地化派單，網管集中在市公司操作，而光纜故障可能發生在縣公司，市、縣收到的故障派單不一致，尤其是非工作時段，值守人員為非傳送網專業人員時，更易造成網絡維護與線路維護暫時性脫節。

1.2.2 處理流程

維護人員接到故障單或電話通知后，需要從資源系統或保存資料中確定故障段的光纜信息，然后應急調度、光纜搶修及線路保障3 個小組同步進行故障處理工作。應急調度組任務是利用備用路由恢復環路保護；光纜搶修組任務是判斷光纜中斷點和現場接續搶修；線路保障組是加強環路其他段落的光纜巡線工作，防范二次斷纜。該處理流程看似有條不紊、各負其責，實則費時費力、效果不顯。具體原因如下：參與故障的處理人員組織龐大，以本地網市到縣OTN系統為例，某處C3 光纜中斷，則至少7 個縣市、3個市公司網格、2 個市公司部門參與，直接處理人員20 人、車輛12 臺起步，搶修成本可見一斑；在應急調度保護倒換恢復前，二次線路開環故障風險依舊較高，參與人員面臨精神和身體雙重重壓。由此可知，本地網線路維護的壓力主要來自于OTN 網絡的保護能力不足，從發現到處理甚至日常維護都需要進行優化完善，以降低脫網風險和維護成本。

2 OTN 多樣化保護策略及部署方案

OTN 多樣化保護策略及部署方案從線路故障實時性通知與調度、OTN 線路雙物理路由改造、光線路保護（Optical Line Protection board，OLP）改造、OTN 二平面建設以及本地網光纜故障3 級預警機制等5 個方面進行了全面優化完善[3]。

2.1 線路故障實時性通知與調度

簡化告警模型，利用專業網管聲告驅動監控人員一站式實時通知調度，5 min 內完成相關故障處理人電話通知，解決了實時性和機線配合問題，有效縮短了搶修歷時。

一是線路告警模型選擇“MUT_LOS”，以排除其他雜項告警影響直觀故障判斷。根據告警模型的優劣分析，定制告警采用“MUT_LOS”進行實際測試。測試方式是機房斷開跳纖和中斷模擬光纜。測試結果如下：線路中斷后，無其他干擾告警，監控終端的聲音告警響亮清楚、拓撲中斷的纖纜連接變紅色明顯，可第一時間完成告警發現、判斷與通知。

二是資源標注，資源系統導出各段落的光纜光路資料，與現場資料核對無誤后，在監控纖纜連接上標注信息。一旦光纜發生故障，只要鼠標輕移到變紅的纖纜段，該段光路信息就可顯示出來，節省了維護人員到資源系統查找光纜光路信息的時間。

三是制定培訓資料和通信錄，保證值班人員即看即會。

2.2 OTN 線路雙物理路由改造

統籌打通C3和C4網光纜、盤活舊桿路、管道資產、置換或租用電信以及移動光纜纖芯資源，降低改造成本，提高改造效率，實現完全的光纜雙物理路由。

2.3 OLP 保護改造

在雙物理路由改造的基礎上，啟動OLP 保護改造建設，完善OTN 系統的保護策略，形成OLP 線路保護+光通道保護的四路由+的安全保護策略，既解決了線路二次斷纜的保護問題，又能通過SD 劣化驅動通道倒換機制，提高了業務承載質量。一平面改造后，每節點抗二次開環能力提高了300%，環網理論提升1 300%。

2.4 OTN 二平面建設

為解決智能城域網100 Gb/s 中繼鏈路雙系統負荷分擔問題，完成市到縣OTN 二平面的建設。該方案優化了市到縣的OTN 組網，由傳統大一環分成2個小環，提高了資源利用效能和波道質量。同時，由于部署OLP 保護和通道保護，網絡健壯性得到了極大提升[4]。

2.5 本地網光纜故障三級緊急預警機制

隨著OLP 保護建設的完成，傳統維護方式也發生了新變化，由一級預警機制變為三級緊急預警機制，具體如表1 所示。

表1 本地網光纜故障3 級緊急預警機制對照表

3 OLP 保護實戰案例

OLP 保護屬于光線路保護，雙發選收，當主備用通道光功率差值超過5 dB，在故障段落觸發倒換機制，與環路上其他段落無關，不具備信號劣化保護（Signal Degrade protection，SD）觸發倒換功能，無須配置監測通道。OLP 保護的優點是倒換機制簡單、倒換速度快，缺點是無法監測單波道運行質量，不能針對波道SD 觸發倒換。

3.1 故障現象

2022 年某日，開發區至蓬萊段光纜故障，該段落OTN 一平面發生OLP 倒換、二平面備用路由中斷。100 min 后，中斷光纜尚未完成接續，棲霞至萊陽光纜發生故障中斷，該段落OTN 一平面發生OLP 倒換、二平面備用路由中斷，2 次故障業務均未中斷。

3.2 故障處理

故障處理過程如下：2 次故障發生后，專業網管聲告驅動故障通知流程，值班人員均在2 min 內電話通知到相關維護人；5 min 內發布釘釘群預警信息，第2 次故障預警增加重點段落巡視重保信息；10 min內完成釘釘群故障段光纜信息及網管拓撲截圖發布；20 min 內完成釘釘群光纜中斷距離信息發布；2 次光纜修復歷時均在2.5 h 內完成。

3.3 故障原因

故障原因總結如下：一是故障通知調度流程順暢，無拖延、脫節現象；二是故障信息發布及時，準確；光纜修復歷時短，比4 h 時限要求提前1.5 h 完成；三是本次故障OLP 保護正常倒換，全程未發生節點脫網、業務中斷情況。該故障如發生在改造前，有可能會造成5 個區縣公司脫網的重大故障，在實戰中驗證了OTN 傳送網OLP 保護策略部署的必要性。

4 QCP 保護實戰案例

QCP 保護屬于SNCP 類的光通道保護，光層雙發選收，倒換機制為主備光功率差值5 dB 和SD 觸發2 種方式。其中，SD 觸發需配置監測通道。QCP保護優點是能夠保護單波道的運行質量，有利于提升用戶感知度，缺點是相比OLP 投資更大，不具備抗二次斷纜脫網風險。光轉換單元（Optical Transform Unit，OTU）保護原理也屬于SNCP 保護，電層交叉配置雙發選收，信號丟失（Loss of Signal，LoS）、幀丟失（Loss of Frame，LoF）或SD 告警觸發倒換，無須配置監測通道。OTU 保護的優點是由于每個方向均配置相同OTU 板卡，相比QCP 保護安全性更高，缺點是配置板卡最多、能耗最大、成本最高以及不具備抗二次斷纜脫網風險。

4.1 故障現象

2022 年某日，某縣部分5G 基站有閃斷現象，智能城域網監測該縣有1 條上聯中繼有誤碼。

4.2 故障處理

該條上聯中繼承載在OTN 二平面，網管監測光纜線路光功率正常，OTU 單板性能監測有誤碼。障礙處理過程如下：人工倒換備用通道，OTU 單板監測誤碼消失，智能城域網監測上聯中繼誤碼消失；8通道光譜分析板掃描波道信噪比顯示該條波道異常，信噪比為13 dB，正常應大于16 dB；微調該波道發送光功率后，8 通道光譜分析板掃描波道信噪比為23 dB。倒換回主用通道，OTU 單板監測誤碼為0，智能城域網監測上聯中繼誤碼為0，基站正常。

4.3 故障原因

故障原因總結如下：一是智能城域網因多廠家設備共存，未部署SD 觸發倒換策略；二是OTN 二平面該波道未倒換，QCP 保護組未配置SD 觸發的監測通道，因此未能觸發自動倒換；三是由于OTN 波道帶寬越來越大，其承載的業務也越來越多，單波道故障也會對本地網用戶產生較為強烈的感知影響。隨著設備運行時間增長，單波道降質的故障會更加常見，本次故障也側面驗證了本地網OTN 配置QCP 保護的必要性[5]。

5 結 論

文章主要對OTN 多樣化保護策略進行分析，其中OLP 保護案例驗證了抗二次斷纜脫網風險能力的可靠性，QCP保護案例驗證了配置波道保護的必要性。這2 個案例充分體現了OTN 網多樣性保護策略的部署在應對線路和波道故障的抗風險能力已經得到極大提升，網絡健壯性比優化前更強，還有故障搶修成本降低、抗二次斷纜脫網風險、搶修歷時縮短、維護質量提升以及降壓減負等優勢。