一种基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案*

谭旺生

（中国移动通信集团广东有限公司韶关分公司，广东 韶关 512029）

0 引言

在2G 到5G 的网络演进过程中，中国移动各本地传送网先后建设了同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）网络、光传送网络（Optical Transport Network，OTN）、分组传送网络（Packet Transport Network，PTN）、切片分组网络（Slicing Packet Network，SPN）等传输承载网。目前，SDH网络主要用于承载党政军、金融等高价值政企专线业务，以及少量2G 基站回传业务；PTN 网络主要用于承载2G 和4G 基站回传业务和普通政企专线业务；OTN 网络主要用于承载大颗粒互联网业务；SPN 网络还在不断地建设完善中，主要用于承载5G 基站回传业务。

为应对政府、金融、医疗等行业客户的带宽升级及低时延、多连接、跨地市等需求升级，各运营商纷纷开展网络及产品重构，启动了政企OTN 专网建设。政企OTN 专网通过对现网OTN 进行优化改造，增加虚容器（Virtual Container，VC）交叉调度能力，端到端打通省干OTN 与城域OTN 网络，部署智能网管、业务前端及网管后端系统开发，实现业务智慧运营、快速发放、灵活调整，打造架构极简、技术领先、业务智能高效的传送网络。

目前主流设备厂家已停止SDH 设备供货，并逐步停止SDH 网络相关服务，SDH 技术已进入生命尾期[1]。各运营商现网大部分SDH 设备在网已超过10 年，面临着设备停产、无维保服务等不利因素，对现网SDH 业务带来较大的安全隐患，而且SDH设备集成度低、功耗高、利用率低，占用了大量机房空间动力及光缆纤芯资源，耗费了较多的网络维护成本。

针对SDH 网络严重老旧，总体拥有成本（Total Cost of Ownership，TCO）高，无法满足后续业务需求的情况，各运营商纷纷采用新型VC-OTN 设备试点开展SDH 退网工作。虽然SDH 网络上仅承载了少量小颗粒的政企专线业务，但SDH 还需要维系端到端的网络承载[2]，保持完整的“骨干—汇聚—接入”三层网络架构，因此采用VC-OTN 设备开展SDH 退网工作实际困难重重。

为有效解决SDH 退网工作中的实际困难，本文提出了一种基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案。

1 VC-OTN 技术介绍

VC-OTN 技术基于OTN 架构，通过定义VC 适配光通路数据单元（Optical channel data unit，ODU）帧结构，采用统一线卡进行封装映射，并同时支持ODU 和VC 两种交叉颗粒，实现了同时对OTN 和SDH业务的承载[3]。VC-OTN技术融合了L0层（光层）+L1 层（TDM 层）+L2 层技术（ETH/MPLS 层），可提供基于波长（λ）、分组（Packet，PKT）、ODU和VC 的统一交叉调度。

VC-OTN 的系统架构如图1 所示，其交叉可以分为电层交叉和光层交叉两个部分。电层支持以太网（Ethernet，ETH）支路板、OTN 支路板、时分复用（Time-Division Multiplexing，TDM）支路板等类型，其电层交叉调度能够处理PKT、ODU 和VC 平面任意颗粒的业务，如MPLS-TP 数据包、OTN-N 颗粒、STM-N 颗粒的业务。

图1 VC-OTN 交叉原理

2 传统VC-OTN 替换SDH 退网改造方案

2.1 SDH 组网情况分析

本地网SDH 网络分为骨干层、汇聚层、接入层，其组网架构如图2 所示，各网络层级的作用如下文所述。

图2 本地网SDH 组网架构

2.1.1 SDH 骨干环

SDH 骨干环由多个核心机楼间的大容量SDH设备组环，一般为2.5 Gbit/s 环或10 Gbit/s 环。负责核心机楼间的SDH 业务承载以及专线业务跨区调度，并作为省干SDH 与本地SDH 的对接节点，负责跨省、跨市的业务调度。

2.1.2 SDH 汇聚环

SDH 汇聚环由多个汇聚机房间的SDH 设备组环，一般为2.5 Gbit/s 环。负责单个区县或多个区县内的SDH 业务汇聚。同一SDH 汇聚环内的汇聚节点间的光缆距离通常在10～80 km 之间。

2.1.3 SDH 接入环

通常由放置在基站或集团客户机房中的SDH接入设备组环，一般为155 Mbit/s 环或622 Mbit/s 环，负责较小范围内的SDH 业务接入。同一SDH 接入环内，SDH 接入节点间的光缆距离通常在1～10 km之间。

2.2 传统VC-OTN 替换SDH 退网改造方案

SDH 接入环在清空全部业务承载后即可整体退网下电，或者对单个无业务的SDH 接入节点进行“减点缩环”以实现该节点的退网下电。然而，由于SDH 汇聚环内各汇聚节点间的距离普遍较远（通常为10～80 km），单台SDH 汇聚设备清空业务后也往往需要保留作为光中继节点，因此需要在清空整个SDH 汇聚环的业务承载后才能进行退网下电。此外，SDH 骨干环负责了各汇聚环间及机楼间的SDH 业务调度，需要在全部SDH 汇聚环退网后才能进行退网下电。

因此，现阶段开展SDH 退网的方式主要为通过新型VC-OTN 设备替换现网SDH 汇聚设备。由于VC-OTN 设备容量更大、处理能力更强，可实现1 ∶N替换同机房的多台SDH 汇聚设备，以节省机房空间和能耗。

具体替换方案有逐点改造和逐环改造两种模式。逐点改造模式需提前对老旧网络还原分析，以割接单元为站点，先在环内插入新建VC-OTN 节点，再做业务搬迁，割接方案复杂。逐环改造模式需先按1 ∶1 完成新汇聚环建设，分批实施业务割接，割接单元为链路。两种改造模式的方案如表1 所示。

表1 传统VC-OTN 替换SDH 退网方案

逐点改造和逐环改造两种模式均需要在保持原有SDH 网络拓扑不变的前提下，开展VC-OTN 设备替换与现网业务搬迁，割接工作量大，运维成本投入高，实施较为困难。同时改造之后形成的VCOTN 网络完全延续了原SDH 网络的组网拓扑与传统SDH 组网链路，其本质还属于SDH 网络。

为此，本文设计一种更加实用高效的SDH 退网改造方案。

3 政企OTN 专网部署方案

政企OTN 专网在本地网层面的部署方案如图3所示。

图3 政企OTN 专网部署方案

3.1 骨干层

在核心机楼、重要汇聚机房部署大型VC-OTN设备（如OSN9800-U32），在关键节点增加具备VC 交叉功能的设备进行小颗粒电路业务打散、汇聚、调度，协同现网OTN 实现小颗粒电路承载。

3.2 汇聚层

新增汇聚层客户终端设备（Customer Premise Equipment，CPE），通常使用中小型VC-OTN（如OSN9800-M24 或 者OSN1800V），并采用10GE环网组网，下挂接入层CPE 设备[4]（小型VC-OTN），新增汇聚层CPE 设备至现有汇聚OTN 间通过透传连接。

3.3 客户侧

根据客户需求，按需部署接入CPE 设备（如OSN1800V 或者OSN1800II），可采用环形或链形组网。

4 基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案

4.1 方案概述

基于政企OTN 专网超大速率、全面兼容等特性，如运营商在部署政企OTN 专网的过程中，同时考虑专线业务发展需求与SDH 退网需求，通过合理的组网规划与业务割接，可同步实现政企OTN专网的广域覆盖与SDH 骨干汇聚层整体退网的网络演进目标，并有效提升投资收益、降低网络运维成本。

为此，基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案的思路为，建设一张与现网SDH 骨干汇聚层重叠覆盖的政企OTN 专网，并在此基础上进行优化组网，使其具备完整的SDH 骨干汇聚层功能。在政企OTN 专网入网后，直接通过SDH 接入环批量割接的方式清空现网SDH 骨干汇聚层全部业务承载，高效实现SDH 骨干汇聚层整体退网以及政企OTN 专网与SDH 接入层完全融合。因此，基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案是一种网络级的改造方案，具体如图4 所示。

图4 基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案

4.2 政企OTN 组网方案优化

为了使新建政企OTN 专网具备完整的SDH 骨干汇聚层功能，并形成与现网SDH骨干汇聚层的“重叠覆盖”，需要对新建政企OTN 组网做若干优化。

（1）在核心机楼大型VC-OTN 设备之间组建N×10 GE/100 GE 的环网，完全承担原SDH 骨干层调度功能。

（2）现网SDH 汇聚节点机房均需建设至少1台汇聚CPE 设备，以形成与现网SDH 汇聚层的“重叠覆盖”。此外，还可以根据政企OTN 专线业务需求在非SDH 汇聚机房补充建设汇聚CPE 设备。

（3）新建汇聚CPE 环采用10 GE 组环，环上节点数控制在2～4 个之间，完全承担原SDH 汇聚层功能。规划时应充分结合本地专线业务分布与光缆网现状，一次性将所有新建汇聚CPE 设备组建为N个汇聚CPE 环。新建汇聚CPE 环的拓扑结构（站点、路由）与现网SDH 汇聚环拓扑无须相同。

（4）现网SDH 骨干汇聚层建设于十几年前，SDH 汇聚环上节点数量规范为4～8 个。当前本地光缆网（汇聚机房、光缆路由等）及业务分布早已发生较大变化。因此新建汇聚CPE 组网应参照目前主流的传送网网格化规划思路（综合业务汇聚区—综合业务接入区—微网格），面向政企OTN 业务需求，合理划分新建汇聚CPE 环覆盖范围，并选择合适的光缆路由进行组环。

（5）核心机楼大型VC-OTN 设备和汇聚CPE设备需配置足够的STM-N 板卡和端口，用于后续SDH 业务接入及现网SDH 业务割接。

4.3 SDH 业务融合割接方案

在现网SDH 网络极度轻载的情况下，基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案在一次性完成政企OTN 专网建设后，仅需要批量将带专线业务的SDH 接入环割接到政企OTN 专网，即可实现SDH骨干汇聚层快速高效退网。

具体业务融合割接方案为，先通过插入式搬迁方案将政企OTN 专网的VC-OTN 设备插入SDH 网络关键节点间，再通过网管搬迁工具分批完成现网专线业务割接到政企OTN 专网。通过采取自上而下的业务整合和迁移方案与自下而上的接入层整改退网方案，加快SDH 退网工作效率。

同时由于政企OTN 专网的VC-OTN 设备与SDH 汇聚设备位于相同机房，待割接的SDH 接入环上联站点保持不变，割接方案简洁高效，100%同机房跳纤，可实现以SDH汇聚环为单位进行退网。

4.4 方案优势

SDH 网络建设于十几年前，主要用于满足2G基站及小颗粒政企专线业务，其网络结构老旧，也未能覆盖业务新发展区域，同时SDH 组网规范也与政企OTN 专网有较大区别。如为了满足SDH 退网需求而单纯地进行VC-OTN 设备替换SDH 设备（传统方案），在网络建设投入基本相同的情况下，仅能得到一张使用VC-OTN 设备搭建的SDH 网络，完全继承了原SDH 网络的拓扑结构、组网链路、网络容量及网络覆盖，无法满足后续政企OTN 专线业务需求，整体投资效益不高。由于现网大部分SDH 专线业务的A 端和Z 端分别从不同的SDH 汇聚环汇入，在传统VC-OTN 替换SDH 退网改造方案下，网络割接工作量巨大。

（1）逐点替换场景下，每个汇聚节点替换均需要对汇聚环上所有业务进行割接，因此单条SDH业务涉及割接次数为N次，N等于业务A/Z 端归属汇聚环上节点数量之和。

（2）逐环割接场景下，每个汇聚环替换均需要对环上所有业务进行割接，因此单条SDH业务（跨汇聚环）涉及割接次数需至少2 次，其中A 端、Z端归属汇聚环各割接1 次。

由此可见，传统VC-OTN 替换SDH 退网改造方案割接工作量巨大。而基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案采用了网络级替换改造方案，单条SDH 业务仅需进行1 次端到端业务割接。

综上，与传统VC-OTN 替换SDH 退网改造方案相比，基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案具有以下优势：

（1）在保持VC-OTN 设备1 ∶N替换同机房SDH 汇聚设备的基础上，本方案整体割接工作量大幅减少，并可通过割接工具实施批量割接，业务割接方案简洁高效。

（2）新建政企OTN 专网完全采用规范的政企OTN 组网方案，汇聚CPE 环为10 GE 环网、环上节点数为2～4 个，汇聚CPE 设备通过现网汇聚OTN 环透传10GE 上联至骨干层VC-OTN 设备。

（3）新建政企OTN 专网网络拓扑与现网SDH网络拓扑完全解耦，突破了原有SDH 网络拓扑的限制。在保证重叠覆盖的前提下，政企OTN 专网的汇聚CPE 环的组环站点、环上节点数量、组网光缆路由均可以按当前光缆网情况结合未来业务需求进行重新规划，还可以通过增加汇聚CPE 站点扩大汇聚层覆盖范围，从而使得新建网络完整具备政企OTN 专网的超大速率、多业务接入等所有特性。

（4）在网络改造过程中同步实现了政企OTN专网广域覆盖与SDH 骨干汇聚层整体退网的网络演进目标，有效提升投资收益、降低网络运维成本。

5 基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案的实践案例

在某本地网新建政企OTN 专网的过程中，作者成功进行了基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案的实践，在仅部署42 端VC-OTN 设备（2 端骨干设备与40 端汇聚设备）的情况下顺利完成了全网SDH 退网改造工作。

5.1 网络改造思路

一次性新建40 端VC-OTN 汇聚设备，在全面覆盖“三区七县”高价值区域的同时，同步实现对现网31 个SDH 汇聚节点机房全覆盖。新建政企OTN专网入网后，直接通过业务迁移割接的方式清空SDH骨干汇聚层业务承载，实现了SDH 骨干汇聚层整体退网及政企OTN 专网与SDH 接入层全面融合。

5.2 SDH 网络概况

本地网核心机楼2 个，SDH 骨干环3 个；SDH汇聚机房31 个，SDH 汇聚设备129 端（含扩展子架），现网17 个SDH 汇聚环主要以跨区县组环的方式组网。全网SDH设备总共1 648端（含接入设备），所有设备均处于停产状态，82%的设备在网时长超过10年，给现网SDH专线业务带来较大的安全风险。

5.3 政企OTN 专网规划方案

在2 个核心机楼各部署1 端大型VC-OTN 设备（OSN9800-U32），并组建2 个10 GE 调度环，兼作SDH 骨干调度环。共部署40 端汇聚CPE 设备（OSN1800V），组建了13 个10 GE 汇聚CPE 环（单个区县内组环），兼作SDH 汇聚环。汇聚CPE 设备部署情况如表2 所示。

表2 汇聚CPE 设备部署情况

5.4 网络保护方案

汇聚CPE 环采用“双V 型”上联至核心机楼的2 台VC-OTN 骨干设备，“双V 型”10GE 上联链路通过现网OTN 汇聚环的10G 波道透传。VCOTN 骨干调度环下挂13 个汇聚CPE 环，考虑到自愈网络50 ms 倒换的规格要求（一个设备带的MSP环不超过8 个），无法针对每一个“倒V”组网配置MSP 环保护。因此无法沿用原有SDH 网络的保护设计，需重新进行保护设计，确保目标VC-OTN组网保护能力不低于原SDH 组网的保护能力。目标VC-OTN 组网保护方案如表3 所述，详细的组网保护方案如图5 所示。

图5 政企OTN 专网网络保护方案

表3 传统VC-OTN 替换SDH 退网方案

5.5 建设及割接情况

项目组在7 个月内完成了替换方案制订、政企OTN 专网建设、SDH 网管与OTN 网管融合、业务迁移割接等工作，累计清理无效E1 数据超1.2 万条，割接有效E1 业务超8 000 条；累计退网下电SDH骨干汇聚设备121 台，SDH 接入层设备803 台，完成了既定的网络演进目标。

5.6 项目效益小结

共退网下电924 端SDH 骨干汇聚及接入设备，每年节省电费超100万元。腾退汇聚机房空间400 m2，腾退SDH 光缆纤芯折合48 芯光缆240 km，节省网络投资超600 万元。政企OTN 专网一步到位承载各类SDH 重要专线326 条，全面覆盖本地重要客户。依托政企OTN 智能网管，重要专线客户实现了业务快速开通、带宽按需可调[5]、自服务高效运营、按需弹性计费等个性化功能，显著提升了客户价值。

6 结语

本文提出的基于政企OTN 专网的SDH 退网改造方案是通过建设一张与现网SDH 骨干汇聚层重叠覆盖的政企OTN 专网，并在此基础上进行优化组网，使其具备完整的SDH 骨干汇聚层功能。在政企OTN 专网入网后，直接通过SDH 接入环批量割接的方式清空SDH 骨干汇聚层全部业务承载，高效实现SDH 骨干汇聚层整体退网以及政企OTN专网与SDH 接入层完全融合。

本文提出的割接方案简洁高效，同时新建政企OTN 专网完全采用规范的政企OTN 组网方案，与现网SDH 网络拓扑完全解耦，突破了原有SDH 网络拓扑的限制，同步实现政企OTN 专网的广域覆盖与SDH 骨干汇聚层整体退网的网络演进目标，有效提升投资收益、降低网络运维成本。

作为一种网络级的SDH 退网改造方案，本方案需要充分结合当地SDH 网络现状以及政企OTN专网规划需求综合制订，尤其是在政企OTN 专网规划阶段要综合考虑政企OTN 专线业务发展需求，以及现网SDH 承载业务及其退网割接所需的全部资源。

基于本方案的实用性与高效性，基于政企OTN专网的SDH 退网改造方案可作为SDH 网络演进的重要方向之一。