传输系统保护技术介绍和应用研究

杨昌昱 中国移动通信集团广西有限公司柳州分公司

引言：如今4G网络已正式商用四年，5G迎来试点建设阶段，随着移动通信数据业务的高速发展，传输网络承载力面临着巨大的挑战。光传送网（Optical Transport Network，OTN）通过光波道提供客户信号的传输，是骨干传输网络的主要组成部分。分组传送网（Packet Transport Network，PTN）采用分组传送技术，可支持多种业务的传输，是传输网络的核心技术和重要组成部分。OTN+PTN传输技术以其自身较强的承载力和调度能力，应用到传输网中，能够有效提高光缆资源利用率以及网络的传送能力。OTN+PTN网络还提供了丰富的电信级保护（50ms以内），可以在不同场景故障发生时候，快速恢复业务，保证传输网络的生存性。本文通过对OTN和PTN网络保护技术进行介绍和应用研究，并提出不同保护方式的应用场景。

1 OTN系统的保护技术介绍及应用

OTN系统的保护主要包括设备级、光层与电层三类保护。

1.1 OTN设备级保护

OTN设备级保护主要分为主控板1+1保护、交叉板1+1保护、支路板1+1保护和电源1+1保护等4种。备用板给主用板做备份，当主用板发生故障时，会倒换到备用板进行工作，现在OTN设备都配置有这些保护。

1.2 OTN光层保护

OTN光层保护主要分为光传输段层保护OLP、光复用段保护OMSP和光通道层保护OCP等3种。OLP主要保护光缆路由，OMSP主要保护整个波长信号，OCP主要保护单个波长信号。

（1）光传输段层保护OLP位于放大器之间，使用不同的光缆路由来对OTN系统进行保护，主要有并发选收和选发选收两种类型，应用案例如下图所示，当工作光缆路由中断，业务自动倒换至OLP保护路由。

图1 OTN系统OLP保护应用案例

（2）光复用段层保护OMSP是在光复用段上对光路信号进行保护，位于合分波器和放大器之间，采用并发选收方式保护，当工作光复用段路由发生故障时，收端可以选择保护路由进行接收。

（3）光通道层保护OCP可分为光通道1+1波长保护和光通道1+1路由保护两种。光通道1+1波长保护用于客户侧信号的并发选收，光通道1+1路由保护用于波长信号的并发选收。

1.3 OTN电层保护

OTN电层保护主要分光通路层OCh 1+1保护和光通路数据单元ODUk 1+1保护等2种。

ODUk 1+1保护与OCh 1+1保护类似，仅是保护的单位不同，OCh 1+1保护是以线路接口板为单位，ODUk 1+1是以线路接口ODUk时隙为单位。OCh 1+1保护是基于单个光通道的保护，而ODUk 1+1保护是基于光通道中的ODUk的保护，即后者的保护颗粒比前者小，ODUk 1+1保护多用于同一OCh中不同支路不同源或不同宿情况，避免因主用ODUk时隙故障引起业务中断。

2 PTN系统的保护技术介绍及应用

PTN系统保护主要包括端口级保护、单板级保护和网络级保护等三种模式。

2.1 PTN端口级保护

（1）LAG保护：将多个以太口聚合起来组成一个逻辑上的端口，广泛运用于客户侧端口，不可用于网络侧端口，可分为负载分担和非负载分担两种。

（2）LMSP保护：线性复用段保护，主要应用在PTN网络与SDH网络对接的场景，可分为1+1保护和1:N保护两种。

2.2 PTN单板级保护

（1）单板1+1保护：单板1+1保护组可以有效的对工作板进行保护，当工作板故障时，自动倒换到保护板进行工作。一般对一些重要单板，比如主控、交换和电源板等配置单板1+1保护。

（2）TPS保护：支路保护倒换，保护的对象主要为电接口业务板，通过在增加保护板位来实现对支路业务的1：N保护。

2.3 PTN网络级保护

PTN网络级保护主要有线性保护、环网保护、双归保护和子网保护等。

（1）线性保护：指利用独立的线性通道来完成保护倒换和恢复的过程，是一种基于隧道层的保护倒换机制，可以分为路径保护和子网保护。这两种保护方式的主要区别是保护区域不同，两者保护倒换通道原理基本相同。其中常用的为1:1 LSP线性保护。

（2）环网保护是一种链路级的保护方式，保护的对象是分组传输网的链路层。按照保护倒换方式不同分为Wrapping和Steering保护，其中Wrapping保护是在故障相邻点进行倒换，而Steering保护在保护通道的两端进行倒换。

环形保护需要环形隧道，故对网络的组网环境有要求，工程应用上受到限制。环形保护对带宽要求比较严格，需要预留一半的环带宽给保护通道，不适合应用在流量紧张的环网络。但环网保护可以保护多处断点，而且目前网络汇聚环以上一般都升级到10GE以上，所以环形保护在实际中还是得到广泛的应用。

（3）双归保护是对同一业务部署两个归属落地节点，将到达不同归属落地节点的通道组成双归保护组，同时在归属落地节点通过相应的接入链路接入到最终目的设备。双归保护需要解决同源不同宿的保护，仅仅采用双归保护组是不够的，还需要配合其它保护方案来共同实现。

双归保护由于可以有效解决业务宿节点失效和接入链路失效的问题，大大增强了网络的安全性和稳定性，故实际使用中部署的较多，特别是在LTE电路中。

双归保护的应用案例如下图所示，在Node A将PW1和PW2部署双归保护，在Node F和Node G节点上运行虚拟路由器冗余协议VRRP。当Node F失效或Node F和CE2之间的链路失效时，在Node A的PW1上会检测到告警，触发业务倒换到PW2，同时VRRP选择Node G为主用路由器进行业务收发，业务倒换到CE1->Node A->Node C->Node E->Node G->CE2。

图2 PTN系统双归保护应用案例

3 结束语

通过对多种OTN和PTN保护技术进行介绍和应用研究，文章建议在选择OTN和PTN网络保护技术时可遵循以下原则应用前面介绍的保护技术：1）网络拓扑结构：应根据网络的实际拓扑结构选择合理的保护技术。2）业务颗粒度：应根据业务颗粒度大小选择适宜的保护技术。同时，在实际组网中，常常会多种网络保护技术同时使用，所以在网络规划和建设中，需综合应用各种保护技术与策略，才能发挥OTN和PTN保护技术优势。随着技术的不断发展和应用，将会形成更多的保护机制和策略。