基于IP RAN及分组增强型OTN的SDH退网及优化探讨

曹新德

中国电信股份有限公司连云港分公司

0 引言

随着网络通信技术的发展，网络所承载的业务及网络设备都发生了巨大的变化，光传送网也随之发生变革，从PDH时代到SDH（MSTP）时代，再到现在的IP RAN、分组OTN时代，网络不断的向前演进。目前，PDH传送网基本退出了运营商历史舞台，SDH传送网仍然是运营商承载2G业务、3G业务及党政军等政企专线业务的主力军。由于短期内2G、3G网络很难全部退网，SDH传输网络还将在一定时期内存在。

SDH网络的长时间运营，面临以下几个问题：（1）SDH网络的带宽接入能力难以满足客户日益提速的需求，基本无法承载100M以上大颗粒业务；（2）运营商从2016年禁止集采SDH设备，SDH传送网已无法投资新建扩容；（3）老旧SDH承载设备寿命超长服役，故障率高发，维护工作量大，需要对网络进行优化，确保网络运行质量；（4）设备厂家支持能力弱，部分核心元器件采用国外芯片，因受经济封锁等因素影响，导致部分板件无法修复，厂家难以提供维修服务，致使设备备件短缺；（5）设备智能性欠缺，不利于集中化运营管理。

因此，SDH网络设备及业务需要及时进行优化，积极引导新业务优先从IP RAN网络及分组OTN网络开放，同时优化老旧SDH业务至IP RAN及分组OTN网络承载，退网部分SDH设备，适当补充备件。

1 传输承载网技术介绍

1.1 SDH技术

SDH网络定义了标准的数字信号速率及帧结构，第一次实现了数字传输体制上的世界性标准。SDH采用同步复用技术及交叉技术，实现不同颗粒业务的汇聚与落地；通过丰富的再生段、复用段、通道层开销，实现网络的告警管理及各种网络保护方式，具备强大的网络管理能力；具有标准的光接口，可实现异厂家设备之间互联；基于VC的时隙设计，使SDH业务成为天然的刚性管道，深受政企专线客户青睐。

SDH网络始建于上世纪90年代，现存设备主要承载2/3G基站业务、政企专线业务。基站业务上行通过155M光接口与基站控制器（BSC）对接，实现冗余分担；下行通过2M电缆与无线基带处理单元（BBU）设备对接。政企专线业务分为重要大客户中心点及普通边缘客户分支点，中心点客户端建有MSTP设备，实现业务汇聚；分支点通过局端MSAP设备下挂光猫等开放业务。城域间业务通过省市SDH网络下挂本地衔接点设备开放电路。城域内建有市县、市区等多张SDH网络平面，实现业务传输及冗余保护。

SDH网络支持最大线路接口为STM-64，下行业务端口一般为2-20Mbit/s，无法应对目前政企业务及4/5G业务对带宽的需求，且设备运行十几年，老化严重，已无法满足网络正常运行需求。

1.2 IP RAN技术

IP RAN网络采用路由器组网，通过IP/MPLS技术和OSPF、ISIS、BGP等协议，实现全网络IP连接。在接入层应用L2VPN承载技术，汇聚层应用L3VPN承载技术。IP RAN网络具备完好的三层路由功能，具有很好的业务开放性及调度灵活性；依靠STP、FRR、VRRP、冗余PW等技术，实现网络的多重保护功能；采用分组技术，带宽能力能大大满足业务发展的新需求。

IP RAN网络始建于2010年后，主要用于承载4G业务及政企专线业务。采用核心ER路由器、B汇聚路由器、A接入路由器三层组网。ER设备通过城域波分上联省核心ER设备，连接4G核心网；通过A设备下联无线BBU设备。政企专线业务通过A到A设备或A设备下挂的U设备，开放多段PW业务，实现业务透传。

IP RAN网络汇聚环采用10GE组网，接入环采用GE/10GE组网。环网数量众多，且传送通道为弹性管道，带宽能力及利用效率远高于SDH网络，但是其业务通道安全性及管控性上要弱于SDH网络。

1.3 分组增强型OTN技术

分组增强型OTN设备是指具有ODUk交叉、分组交换、VC交叉和OCH交叉等处理能力，可实现对SDH和分组等业务统一传送的设备。统一线卡是其关键板卡，能够在一个接口中统一传送OTN、SDH、分组业务，速率可以达到100G或者更高。保护方案主要是ODUk SNC/S保护，通过段监视（SM）、通道监视（PM）和串联连接监视（TCM）的开销监测来触发保护倒换，从而实现OTN的分层分域保护；业务层面可实现LAG、及冗余PW切保护。分组增强型OTN网络囊括了SDH、IP RAN、OTN网络的优点，是传输承载网络的演进方向。

分组增强OTN网络始建于2016年后，因设备成本等因素，网络发展及覆盖范围受限。采用10GE/100GE组网，覆盖至地市县区重要汇聚机房，主要承载高带宽政企业务，同时兼具传统低速2M业务传送能力。可以很好地替换机房的老旧汇聚SDH设备，实现SDH业务接入及SDH设备退网。

2 SDH业务向IP RAN网络迁移场景

由于目前很多非智能化终端、物联网等都是通过3G网络承载，无法切换至4G、5G网络，因此对于3G网络的安全性要求仍然很高。作为3G承载网的SDH网络，在建设时对网络的质量要求及安全标准远低于后建的IP RAN网络。IP RAN网络对接入设备的成环率以及汇聚环网双路由等指标要求严格，网络安全性远高于SDH网络。使得IP RAN网络替换SDH网络承载3G基站业务成为可能。下面探讨通过无线网业务及承载网分组化改造实现IP RAN网络承载SDH业务。

2.1 无线网业务分组化改造

通过对现有3G无线业务进行分组化改造，实现3G业务通过IP RAN网络承载，SDH老旧设备进行退网。无线网分组化改造包括基站侧和BSC侧两个部分：基站侧具备分组化能力的BBU可直接配置分组单板，与同机房IP RAN网络A设备通过网线对接；BSC侧规划IP RAN网络ASBR设备与BSC设备进行对接。BSC侧对接方案如图1所示。

图1 3G无线网分组化改造图

OMMR网管和ASBR直接通过交换机对接，BSC设备ABES单板与ASBR设备GE口对接，两台互为主备。在两台ASBR设备上采用VRRP协议进行ABES单板保护。OMMR、ABES虚地址、ABES接口地址、BSC虚地址和ASBR的接口地址都发布在VPN CDMA-RAN中进行互通。地址规划示例如表1所示。

表1 BSC分组化改造地址分配示例表

ASBR通过静态路由的方式指向BSC虚地址，与BSC设备互通。ABES接口地址作为3G DHCP relay地址，需加入B设备脚本中。根据3G地址，在不同的B设备对下分配不同的网关地址，用于3G基站业务接入。业务开放方法与4G业务类似，采用A设备至B设备做一源两宿PW业务。

2.2 SDH承载网分组化改造

对于一些难以实现分组化改造的业务，可以将VC业务转换成分组业务，通过IP RAN网络承载，替换原SDH网络。实现方式如图2所示。

图2 IP RAN网络承载VC业务示意图

核心POP设备采用具有STM接口的A设备，通过STM口与核心SDH设备对接，实现两张网的互通。接入端POP设备下挂U设备，通过U设备实现2M业务进行以太格式封装与解封装，实现VC业务分组传送。业务配置方法与一般IP RAN政企专线PW业务类似，只是PW业务的源和宿为TDM

接口，并对接口进行VC12时隙绑定。

通过对PW承载的2M业务进行性能测试，业务测试性能达标。测试方法：一端2M通道环回，另一端挂2M误码仪。测试15分钟，结果如表2所示。

表2 2M电路性能测试结果

3 SDH业务向分组OTN网络迁移场景

3.1 退网部分汇聚SDH设备，释放板卡资源

2.5G SDH汇聚网络的保护方式主要为复用段环网保护和主要交叉单板、时钟单板1+1主备保护。线路故障时，复用段环发生倒换，业务保持正常；交叉时钟等重要单板发生故障时，进行主备切换，保证业务不断。目前，2.5G汇聚设备，特别是以中兴S380、S385为代表的SDH设备，经常发生以下问题：

（1）SC时钟板故障，会引发设备同步故障，导致设备单板信号帧丢失等故障，影响设备自身及途经的所有电路。目前SC单板返修率高，修复率极低，导致备件短缺。

（2）由于设备在网运行达12年之久，经常出现某交叉时钟单板故障，没有告警上报，主备单板也不倒换的情况，这就导致该网元的业务及途经的业务均发生中断。

可以通过分组OTN网络的2.5G端口承载原SDH 2.5G设备所承载的业务。避免老旧设备单点故障引发大面积群障。同时将退网的中兴S380、S385设备的重要板卡用来充当备件，缓解备件短缺问题。

图3 3G SDH拓扑图

如图3所示，2.5G汇聚环下杨集与四队两个节点分别独自下挂1个155M接入环，共同下挂1个155M接入环。该片区相邻区域因政企专线网络改造，建设有分组OTN网络。考虑将原汇聚节点退网，接入节点保留，业务割接至分组OTN网络。割接后拓扑图如图4所示。

图4 分组OTN承载示意图

网络优化步骤如下：

Step 1：规划分组OTN网络的SDH端口，设计与中兴S200接入环对接方案。其中包括对接端口的安排；光缆路由、纤芯规划；接入环S200设备的监控规划。

由于中兴设备与异厂家分组OTN设备无法加载到同一网管进行管控，为了割接后S200接入端设备仍然可以管理，需要事先完成S200设备的监控问题。将接入环两头的S200设备作为环上其他接入设备的主备网关网元；网关网元的管理Qx口连接至自身的以太业务端口，通过专线方式开至中兴SDH生产网交换机，实现网元的监控、业务下发等操作。

Step 2：在分组OTN网络中建立VC12通道，准备承接原S380、S385承载的业务。

Step 3：将接入环S200设备的上行口割接至分组OTN设备155M口，利旧原有的光路资源，节省光缆纤芯资源；核心侧做VC12业务割接。

Step 4：县局和二局原SDH设备做线性复用段保护，承载的其他业务保持不变。

Step 5：更新OSS相关光路及电路资源信息，确保现场、网管、OSS资源一致。

3.2 优化现网业务，分汇聚设备承载

对于难以退网的SDH汇聚设备，可对VC业务进行优化，实现业务不同汇聚设备分担承载，避免汇聚设备单点故障导致大面积障碍。以核电站S200设备承载3G业务为例，原拓扑及业务流向如图5所示。

图5 核电站3G业务原拓扑及业务流向

从图5中可发现业务开通方式在接入环是SNCP保护，汇聚环是复用段保护。其中，宿城S385设备故障和海连路S385设备故障都可引发业务中断，特别是海连路S385设备，是整个汇聚环的出口，易引发整个汇聚环业务阻断。这种网络在设计时主要考虑汇聚环的时隙利用效率，未全程采用SNCP方式。目前，IP RAN网络及分组OTN网络已日趋成熟，一部分VC业务已通过IP RAN网络及分组OTN网络承载，释放了部分SDH网络时隙资源，故可通过电路全程SNCP改造的方式，提高业务的安全性。

通过对墟沟S385与墟沟分组OTN设备对接，实现第一传送平面和第二传送平面互通。SNCP业务备用路径通过墟沟汇聚节点流入第二平面，传送至核心网。在核心网侧做双发选收，实现业务保护。此业务全程分汇聚设备承载，可抵御任一汇聚节点故障引发障碍的风险。如图6所示。

图6 核电站3G业务优化后拓扑及业务流向

4 结束语

SDH网络以其出色的刚性管道传送能力，已在网运行30余年。目前SDH的设备功能已被兼容到分组OTN设备中，利用OTN的大带宽特性，大大提高了SDH业务的承载能力。传统的VC业务也逐步被迁移到IP RAN网络及分组OTN网络中，传统SDH设备也将逐渐退出历史舞台。在退网的过程中，我们需要结合业务等级要求、网络质量要求、维护压力、资源情况、网络投资等多方面因素进行综合考量，选择一种最为合适的退网及业务优化方案。