DWDM技术应用于江西农信同城灾备建设

黄顺欢 邓 毓

（江西省农村信用社联合社，江西 南昌 330039）

一、引言

在同一个城市建立另外一个可独立承担关键业务系统运行的数据中心，该中心被称为同城灾备数据中心，该中心具备基本与主数据中心等同的业务处理能力并通过高速链路实时同步数据，一般情况下可同时分担业务及管理系统的运行，并可切换单独运行。灾难情况下可在基本不丢失数据的情况下进行灾备应急切换，保持业务连续运行。

异地灾备中心是指在异地的城市建立一个备份的灾备中心，用于对双中心的数据备份，当双中心出现自然灾害等原因而发生故障时，异地灾备中心可以用备份数据进行业务的恢复。与异地灾备数据中心相比，同城灾备数据中心具有投资成本可控、建设速度快、运维管理简单、可靠性更高等优点。

在两地三中心建设过程，两地三中心的网络架构直接影响业务系统双活。在网络层，同城双中心之间采用光纤连接，保证双中心之间较大的带宽，以满足业务数据实时性的需求，同城异地之间采用专网或IP广域网即可实现，以节约成本。同城双中心的光纤采用波分复用（WDM）技术进行建设，针对两地只有1条或2条光纤连接的场景，采用WDM方式，能够虚拟出多条FC或GE网络资源，满足两地之间对业务和数据多重链路的需求。WDM技术能充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高系统传输容量，降低传输成本，因此在同城骨干网的超大容量传输中得到了广泛的应用。将WDM技术引入城域网、接入网，整个网络就会变成无缝连接的整体，为所有不同的业务提供支持和连接，因此城域网中WDM具有很大优越性。

二、DWDM技术[1][2][3]

波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。

WDM技术具有很多优势，得到快速发展。可利用光纤的带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍；多波长复用在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可大量节约光纤。

提到WDM的时候，不得不提到DWDM；其实，WDM和DWDM应用的是同一种技术，在不同发展时期对WDM系统的称呼，这与WDM技术的发展历史有着紧密的关系。

在80年代初，光纤通信兴起之初，人们想到并首先采用的是在光纤的两个低损耗窗口1310nm和1550nm窗口各传送1路光波长信号，也就是1310nm／1550nm两波分的WDM系统，即传统的WDM。该系统比较简单，一般采用熔融的波分复用器件，插入损耗小；没有光放大器，在每个中继站上，两个波长都进行解复用和光／电／光再生中继，然后再复用在一起传向下一站。

而且随着技术的发展，WDM系统相邻波长间隔间隔越来越小，以及1550nm窗口EDFA的商用化，WDM系统的应用进入了新的发展时期。不再利用1310nm窗口，而只在1550nm窗口传送多路光载波信号。为区别于传统的WDM系统，人们称这种波长间隔更紧密的WDM系统为密集波分复用系统，即DWDM，其是波分复用的一种具体表现形式。

在DWDM长途光缆系统中，波长间隔较小的多路光信号可以共用EDFA光放大器。在两个波分复用终端之间，采用一个EDFA代替多个传统的电再生中继器，同时放大多路光信号，延长光传输距离。在DWDM系统中，EDFA光放大器和普通的光／电／光再生中继器将共同存在，EDFA用来补偿光纤的损耗，而常规的光／电／光再生中继器用来补偿色散、噪声积累带来的信号失真。

DWDM能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行组合和传输。为了保证有效，一根光纤转换为多个虚拟光纤。所以，如果你打算复用8个光纤载波（OC），即一根光纤中传输8路信号，这样传输容量就将从2.5Gb/s提高到20Gb/s。

三、DWDM应用分析

2013年开始实施两地三中心建设，如下图1所示，主数据中心与同城灾备中心通过DWDM技术满足容灾的需求，如图2所示，当时业务的需求是2个FC业务，6个GE业务，容量为30G，未来随着业务的发展，将达到200G容量。

图1 两地三中心网络架构

图2DWDM网络架构

如上图1和图2所示，2013年我行为建设同城灾备数据中心，主数据中心与同城灾备数据中心之间通过DWDM技术打通双中心网络，分别租用电信和联通裸光纤组成相互独立的两个链状网络，实现双中心的30G容量，分别承载着开发测试、双中心核心路由、生产核心业务、第三方外联业务、集中作业、管理业务、互联网业务区、SAN业务等业务，DWDM光传输网络处理通信底层，主要承载主数据中心与同城灾备数据中心的所有网络业务，是上层业务的基础，确保该传输网络稳定、安全、可持续性运行。

但在投产后，陆续发现存在一些问题，对业务造成影响。2014年和2015年因租用的运营商光缆逐步劣化导致光衰过大，以致光功率超出DWDM业务单板接收灵敏度范围，会出现接收信息误码情况，最终导致业务异常，增加了运维风险。为降低该风险及保障双中心网络安全，已于2016年通过在2013年基础上扩容光功率放大板，缓解了光缆劣化带来的业务异常问题，当租用的光缆在一定范围内劣化时，在光功率放大板的作用下可以为业务提供保驾护航。

此外，由于近年来城市大力发展，城市配套工程紧锣密鼓展开，例如地铁施工、电网改造、运营商网络改造、老城改造、道路扩建以及市政工程，这些工程施工给数据中心的通讯线路安全带来极大的挑战，从而给业务带来安全隐患，就2017年4月份联通裸光纤连续出现3次闪断，导致出现数据中心出现大量告警甚至出现业务主备机切换现象。运营商光缆瞬间衰耗剧烈变化，导致光功率抖动，从而造成业务瞬断（持续几十秒到1分钟不等），运营商光缆频繁的瞬断、恢复给诸如存储等核心业务带来了极大的风险。光缆性能抖动多是由外部原因导致，例如外线光缆被刮蹭、重物挤压、土方作业等因素导致其物理性能发生短时间变化。

由于城市建设施工带来的安全隐患可能会越来越突出，存在突发性、不确定性、严重性，正值新同城灾备数据中心施工建设中，波分传输网络进行安全加固迫不及待，降低通讯线路风险，确保业务可持续、稳定、安全运行。

（一）优化前业务保护方式

如上图3所示，优化前部分业务通过双挂的方式，通过网络交换机或存储交换机自身的二、三层协议，实现业务保护，该种保护的业务切换速度取决于路由交换协议收敛速度，与DWDM光网络设备无关，DWDM不参与业务的保护切换。依赖路由交换协议实现保护倒换时间可能较长，从而造成某种切换、数据丢失或者丢失重传，影响业务安全。

为保障主湖数据中心与同城灾备数据中心的网络稳定、安全运行，在现网波分传输网络的基础上进行安全优化加固，优化后的网络结构如下图3所示。

图4 优化后的DWDM传输网络

如上图4所示，将现网波分业务单板的双发选收功能利用起来(之前光口一直闲置未利用)，例如，将接联通光缆设备子框上ELOM单板空闲的第2个波分侧接口，又跳纤到电信光缆设备子框的分合波板MR8上，相当于又复用了电信的光缆，设备会自动选择联通还是电信线路承载业务。原联通、电信的一对光缆纤芯分别只为与其直连的DWDM设备服务，该方案充分利用两家运营商不同光缆路由，不仅提高了其利用率，也提高了安全性，只要联通和电信光缆不同时出问题，不会影响业务。这样就实现了光层（物理层）的保护，光层保护的速度非常快，SNCP倒换时间＜＝50ms，对上层业务的影响感知小。

(二)业务保护实现示例

在实现业务保护的实践中，就不得不提到EX40单板，其属于光分合波单元，40路光信号的分波或合波（双纤双向）。EX40单板支持双纤双向传输功能，可实现将最多40路符合ITU-T G.694.1建议的标准波长光信号复用为1路光信号，或将1路光信号解复用为最多40路符合ITU-T G.694.1建议的标准波长光信号。EX40单板用于该场景时，使用MD01～MD40光口接入波长信号。具体应用如图5所示。

图5 EX40单板在双纤双向保护应用

图6 单板槽位和业务规划

单板槽位和业务的规划如图6所示，以电信子架某一块单板为例，简略说明保护实现方式，第4槽一块ELOM，其波分侧IN1口连接到本网元光子架1槽EX40的192.1，OUT1口连接到本网元光子架2槽EX40的192.1，波分侧IN2口连接到联通光子架1槽EX40的192.5，波分侧OUT2口连接到联通光子架2槽位EX40的192.5，客户侧的GE业务和IN1/OUT1和IN2/OUT2形成双发选收关系，从而实现保护，当电信光缆中断时，业务在光层快速切换到联通光缆。

图7 业务信号保护示意图

以上图7为例，主数据中心侧存储的8G业务连纤到电信LDX的TX1/RX1口，8G信号在单板内部被双发到IN1/OUT和IN2/OUT2口，其中工作信号连接到本网元EX40，保护信号连接到联通网元的EX40，工作信号和保护信号分别经电信光缆和联通光缆送到同城灾备数据中心分别接收下来，同城灾备数据中心的LDX将两路信号选收下来送至存储交换机，从而实现保护。在正常状态下，业务走工作通道，倒换状态下，走保护通道。