基于OTN技术的西南空管两场四地传输网建设分析

2021-09-23王熠

电子技术与软件工程 2021年14期

王熠

（民航西南空管局空管工程建设指挥部四川省成都市 610225）

四地传输网将按照“相对分离、协同运行”的逻辑架构，为四地系统间的业务交互打通信息高速公路，提供快速、稳定的通行能力。本文首先明确传输网的技术选型原则，结合当前技术发展趋势分析OTN技术的优势，采用双平面双环形组网方式；统计分析四个节点之间的业务占用带宽需求，从建设的经济性合理性原则出发，本期传输网建设双平面均按照40波配置，单波通道带宽10Gb/s。

1 两场四地传输网建设分析

1.1 传输网建设原则

1.1.1 安全可靠性

两场四地传输网应使用当前先进成熟的技术，具备安全可靠的适用性，组建的环状网络结构应该具有自动修复功能，确保各类业务能够无中断无时延传输。

1.1.2 高速率、大容量

两场四地传输网应符合空管行业发展的业务动向，满足飞速增长的数据业务对传输带宽的要求，新建传输网应具有带宽大、容量足的特性。

1.1.3 灵活扩展性

两场四地传输网的架构应层次分明、便于维护，结合网络的组网能力和远期的扩展需求，在项目建设初期重点把好设备选型关卡，以适应两场四地业务规模持续增长，立足长远发展需要。

1.1.4 经济合理性

对于建设初期的设备选型，应根据实际业务需求把经济性作为第一要素，不能超需求、超规模建设；同时要充分考虑设备的承载效率，尽量满足各种业务的高效传输。

1.2 传输网技术选型

随着近年来民航空管行业的飞速发展，空管系统承载的业务量不断增多，各大运行系统需要处理的前端数据业务、融合数据业务和附加增值业务层见迭出，无论就通信方式和通信内容，还是业务数目和传输质量等都有了更具体的要求。SDH技术由于交叉调度颗粒偏小，复杂的开销流程，无法应对大颗粒业务数据交换，加之受光纤传输距离的限制，已无法满足未来系统大颗粒度业务的传输需求。

随着通信网络底层传输基础的大力建设，光纤资源和质量更加完善，能够提供的传输带宽呈阶梯式增长，对大容量节点设备的需求也越发旺盛，因此具备联网功能的OTN（光传送网）技术得到了传输网技术选型的青睐。建立在波分复用技术基础上的OTN设备，引入SDH平台业务管理便捷、业务调度灵活、保护机制完善、OAM功能成熟等技术优势，结合自身超大传输容量修复SDH平台在传送层的功能缺陷，弥补管理维护开销的不足。OTN技术采用FEC内嵌标准，具备强大的管理维护维开销能力，在大颗粒度业务接入时主动采用FEC进行编码纠偏，提升了设备的误码性能，也提高了光路的传输距离。空管两场四地核心节点之间的业务，根据统计基本是100Mb/s以上的大颗粒度业务，区域管制中心和终端管制中心自动化系统之间的联网达到了1Gb/s，双流机场和天府机场之间的空管数据中心系统联网需求甚至达到了10Gb/s。

图1：西南空管两场四地传输网拓扑图

1.3 OTN技术的应用优势

OTN平台由光层和电层组成，主要技术是把SDH和WDM的双重优势应用于两层网络中，主要技术优点如下：

1.3.1 多种客户信号封装和透明传输

OTN的帧结构是基于ITU-TG.709协议，能够支持以太网、SDH、ATM等多种信号的传输。OTN通过标准封装实现对SDH和ATM透明传送，但传送以太网数据的话会因为速率的不同而有所区别。10GE业务的透明传输是通过ITU-TG.sup43补充协议得到不同程度的实现，但例如GE、100GE的以太网业务及专网光纤业务等，它们在OTN帧中的标准化映射方式当前仍在研究当中。

1.3.2 大颗粒的带宽复用、交叉和配置

OTN定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元(O-DUk，k=0,1,2,3,4)，即ODUO(GE,1000M/S)ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)、ODU3(40Gb/s) ODU4(100Gb/s)[1]。同SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒相比较，OTN将光波波长作为光层的带宽颗粒，所以进行复用、交叉和配置的颗粒显然大得多，这样一来在保障高带宽数据业务性适配性的前提下，提升了组网保护能力，增强了传输效率。

1.3.3 强大的开销和管理能力

OTN不但具有和SDH相似的开销管理能力，光通路层特有的OTN帧结构还加强了该层的数字化监控能力[2]。OTN组网时，使用6层嵌套串联连接方式进行监控，因此能够同时进行端到端和多个分段的性能监控。

1.3.4 强大的组网和保护能力

OTN通过引入ODUk交叉、FEC前向纠错、多维度可重构光分插复用技术，改变了基于SDH VC-12/VC-4调度带宽和波分复用提供点到点大带宽的现状[3]，大大增加了光路层传输的距离，显著提升光传输网的组网能力。此外，OTN在光层和电层具有更加灵活的业务保护能力，例如在ODUk层实现光子网连接、共享环网保护，在光层实现光通道或复用段保护等。

表1：四地传输网业务统计表

OTN的这些技术优点使它在跨距离、高带宽、大容量传输场景中具备应用的先进性和广泛性，迎合了民航空管行业的业务承载需要，满足了两场四地传输网整体建设原则。

2 两场四地传输网建设规划

2.1 四地传输网组网结构选择

随着OTN技术的应用发展，当前已经支持单波100Gb/s甚至更高的速率等级，结合四地之间业务交互需求，主要传输的还是单端口10Gb/s、1Gb/s速率的业务，根据空管各系统间业务数据的交互量以及种类，本期选择建设单波10Gb/s的系统，但是要预留足够的扩展波道，以满足今后大容量业务的扩展需求。OTN组网与SDH相似，支持链形网络、环形网络、MESH网络等，具有灵活多变的特点，接下来对如何选择四地传输网的组网架构进行分析。

2.1.1 链型网络

链型网络通过光纤将所有节点串联起来，结构简单，仅需保持前端和末端两个节点开放。此种结构建立成本小，经济性强，便于采用线路保护方式进行业务保护，因此得到了很多城市线状网的采用。链型网络的构建不好建设备份路由，生存性差，如果光缆完全中断，将完全丧失保护功能。

2.1.2 环形网络

环型网络将所有节点首尾依次连接，能够自动完成环回倒换，排除发生故障的网元，具有良好的自我修复功能。环形网络采用光波长共享保护的方式，各站点之间只需2根光纤，通过双路光通道保护板单板实现波长的上下、桥接、交换等控制功能，在分布式业务配置的环网中广泛应用。同时环形网络支持各个站点之间业务上下，利于各节点之间的业务引接和交互。

2.1.3 MESH网络

MESH网络是一种网型结构，各个节点直接互联组成网状网，两点间的传输路由有多个通道可以选择，具有非常高的可靠性。但MESH型网络需要配置大量的光纤资源，四地之间各个节点的距离都很长，建设光纤的成本和难度相当高，后期的维护管理也不方便。

基于以上分析，新建西南空管两场四地传输网的组网结构选择环网方式，如图1所示。

2.2 四地传输网业务规划

根据OTN网络业务传输特性，结合OTN系统的带宽、波道的利用率等技术指标，充分考虑系统后期的扩展性，四地双平面光传输网系统波道传率按照每波10Gb/s进行设置，本期建设40波，设备应具备后期扩展到80波的能力。

因为OTN设备最小接入容量是1G，因此OTN设备接入的业务主要为四地间自动化等系统1G带宽及天府机场和双流机场数据中心联网、办公自动化系统联网等10G带宽的大颗粒度业务。为满足四地间小颗粒度业务（小于622M的光中继业务或小于1G的IP业务）传输需求，在每套OTN设备下挂接1套MSTP核心设备，四地间小颗粒度业务均直接接入MSTP核心设备，如果有四地相互交互需求的业务则接入成都天府机场空管四地核心业务网，具体业务统计详见表1。

2.3 四地传输网路由规划

本期建设在终端管制中心和区域管制中心设备大厅各安装2套OTN网络设备，天府机场航管小区网络机房、技保机房和双流机场航管楼、航管小区设备大厅各安装1套OTN网络设备，共计8套OTN设备，组成两个独立平面的环网，设备彼此之间相互独立运行。

为满足OTN系统组网需要，需要规划建设合理可行的传输路由，敷设光纤后完成网络各节点设备的连接。根据建设规划及对通信管网建设难度的分析，本期传输路由建设采用自建与租用相结合的方式，目的是确保四地传输网能够按照工程进度要求按期建成投入使用。四地传输网第一平面的四个节点（区域管制中心A，双流机场航管小区B，天府机场技保机房C，终端管制中D）的OTN设备通过租用运营商光缆组建环网；第二平面区域管制中心A’和双流机场航管楼B’之间采用自建通信管网，区域管制中心A’和终端管制中心D’及双流机场航管楼B’和天府机场网络机房C’之间租用市政管网，敷设144芯光缆组建环网。