光传送网光通道保护应用分析及改进方案

2022-05-13王晨郭艳春

信息通信技术与政策 2022年4期

王晨郭艳春

(1.中国移动通信集团有限公司，北京100033；2.中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080)

0 引言

随着业务向10G以上大颗粒的转变，业务直接用光传送网(Optical Transport Network，OTN)系统波道承载已在现网中广泛应用，对需要保护的业务，在网络中分别安排一个主用和备用路由波道，根据主备用波道路由的设备情况，目前分别采用1+1光通道保护(Optical Channel Protection，OCP)或SNCP 1+1保护来实现对业务在波道层面的保护，提高业务的安全性。本文对1+1光通道保护在现网应用时出现的问题进行分析和研究，并提出具体的解决方案。

1 1+1光通道保护现网应用情况及存在的问题

1+1光通道保护(OCP 1+1保护)的对象为一个客户信号，在上下路通过OCP板卡对客户侧信号进行并发选收，通过功率监控模式，即判断主备用通道是否有信号丢失(Loss of Signal，LOS)告警来判断是否倒换，此类型保护倒换时间短，通常满足<50 ms，配置简单，可以实现波长级别的保护。现网应用的1+1光通道保护设备板卡的连接如图1所示。

图1 1+1光通道保护连接示意图

在现网中，1+1光通道保护的主备用波道分别终端在不同的支路端口，通过OCP盘进行业务信号的双发选收，主要在以下情况选用：业务起点和终点的主备用波道配置在不同的OTN设备上；业务的起点和终点分别为不同厂家的设备，在路径中间站通过用户网络侧接口(User Networks Interface，UNI)支路实现异厂家光通道对接；业务起点和终点为同厂家设备，但主用或备用路径跨越了第三方设备，在路径中间站通过UNI支路实现异厂家光通道对接。

由于1+1光通道保护是通过LOS告警，用功率监控模式来触发倒换，光通路中无需透传上游的信号失效(Signal Fail，SF)和信号劣化(Signal Degrade，SD)信息，且现网部分设备支路端口不支持OTUK，因此通常UNI客户侧及跨架、跨厂家的对接端口采用10 GE/100 GE接口,该接口对OTUK/ODUK层的开销，如段监视(Section Monitoring，SM)、通道监视(Path Monitoring，PM)均已终结[1]。

图2 SNCP 1+1保护连接示意图

目前，1+1光通道保护虽然可以实现光缆中断时50 ms内完成保护倒换[2-4]，实现对客户信号波长级别的保护，但在多年的现网应用中，存在以下几个方面的隐患。

(1)异厂家支路对接时倒换时间过长。在上述所说的存在异厂家间通过UNI支路且对接情况时对接端口采用10 GE、100 GE接口进行对接时。此时，SM、PM已终结，光通道中间局站收到LOS告警时，采用激光器自动关闭的方式来传递上游的SF信号，激光器关闭通常需要进行多次判决防抖，这样会延长下游的总业务受损时长，导致倒换时间超过50 ms，现网目前已有此类情况的案例。

(2)信号劣化不能触发保护倒换。由于1+1光通道保护是通过LOS告警，用功率监控模式来触发倒换，对SD告警无感知或不传递，这点不同于SNCP 1+1保护，即信号的劣化并不触发保护倒换。

(3)OCP单板插损对客户信号的影响。从1+1光通道保护设备连接图可以看到，此类保护需在OTN设备的支路侧和客户侧间接入OCP保护倒换板，该单板的插损为1.5～3 dB，在传输设备与客户侧间路径过长或路径的跳接点多时，由于本身传输设备与业务设备间路径衰耗比较大，该板卡插损的引入会进一步加大衰耗，导致OTU和业务网元收光功率降低，引发误码，现网目前已有此类情况的案例。

2 SNCP 1+1保护倒换特点及优势分析

SNCP 1+1保护是针对一个光通路的ODUk业务来源于不同线路侧设备的情况，保护是基于单个ODUk业务单元。取决于不同的监测类型，保护倒换触发条件包括LOS、串联连接监测(Tandem Connection Monitoring，LOF)、信号失效条件、信号劣化条件等；同样，SNCP 1+1可在50 ms内完成保护倒换，其设备板卡连接如图2所示。

可见，SM、PM、TCM段的开销是确定SF或SD告警保护倒换的基础，SNCP1+1保护的优点有：通过SM、PM开销字节触发倒换，异厂家对接无需等待激光器关闭，可保证50 ms倒换时长；SD可触发保护倒换；由于SNCP1+1保护是在业务端点根据收到的告警信息触发保护倒换，主备用路由的倒换是通过电交叉矩阵来完成，不需要OCP保护单板，在传输设备和客户侧间没有引入额外的插损。

因此,针对1+1光通道保护在实际应用时存在的问题，结合SNCP 1+1保护的实现机理及优势，通过设置所有UNI支路转接端口为 OTUk或IrDI (域间接口Inter-Domain Interface)OTUk，保证链路SM、PM开销可传递，达到可在终端节点通过电交叉矩阵实现业务SNCP 1+1 保护目的，从而规避前述的光通道保护的问题：即在业务终端节点，通过OTUk或IrDI OTUk支路端口将主备用波长转接到同一个设备上；在主备用路径中间节点存在跨机架、异厂家对接时，设置支路转接端口为 OTUk 或 IrDI类型。

SNCP1+1保护需使用SM、PM开销，SM是属于OTUk层次的开销，在OTU的终结源再生，在OTU的终结宿终结；PM是属于ODUk层次的开销，在ODUk的终结源再生，在ODUk的终结宿终结。因此，在采用此类保护时，UNI支路对接端口需要采用OTUk类型(包括普通OTUk和IrDI的OTUk)，可以透传上游SF和SD信号，不需要进行关闭激光器判断等待，完全使用ODU层的告警来触发倒换，存在非OTUK客户侧接口时，不能采用SNCP保护。

3 光通道保护改进方案

近年来，在网络中引入的OTN设备中，大部分设备客户侧端口为IrDI OTUK，早期工程中的设备客户侧端口大部分可以通过网管配置为OTUK或非OTUK接口；基于此，可通过采用OTUk的UNI支路对接，将现网中使用的1+1光通道保护改进为使用SNCP1+1保护。

端到端路由为同厂家时，在业务端站或中间节点站，存在跨电子架UNI对接时，将对接端口设置为OTUk或IrDI的OTUk的UNI接口。异厂家对接时，对接端口设置为OTUk或IrDI的OTUk的UNI接口。根据业务颗粒，对10G/100G业务，分别采用OTU2/OTU4的UNI OTUk或IrDI OTUk支路对接。

近期针对这些场景跨机架、跨厂家SNCP保护，现网主流厂家的设备已通过实验室测试，下一步可在现网进行推广应用。

(1)在业务端站，通过同厂家同平台或异平台UNI OTUk或IrDI OTUk支路端口跨架对接(见图3、图4)。

图3 业务端站、同平台跨架对接

图4 业务端站、不同平台跨架对接

(2)主备用路由中的电交叉/电中继站，对10G/100G业务，同厂家同平台或异平台的不同电子架通过UNI OTU2/OTU4支路端口或IrDI OTU2/OTU4支路端口跨架对接(见图5、图6)。

(3)业务源宿端为不同厂家设备，对10G/100G业务，不同厂家OTN设备通过OTU2/OTU4支路端口对接(见图7)。

4 结束语

与非OTUk格式的UNI接口互通相比，OTUk或IrDI OTUk格式的UNI接口互通可利用OTN完善的开销，易于实现业务的跨域性能告警采集、故障定位、时延测量等管理功能；支持适用不同的保护场景SNCP/I/N/S保护类型；且IrDI OTUk接口通过GCC开销，可以实现网管信息的跨域透传。结合上述优点，在现网应用中建议优选OTUk格式的客户侧信号的互通。同时，由于只有IrDI的OTUK的UNI支持小颗粒业务到大带宽波道的复用和解复用，因此当跨机架支路转接用非IrDI的OTUK的UNI对接的场景应用SNCP保护时，应用仅限于业务与支路转接速率一致的情况。在工程应用中，为保证对不同的业务安排灵活的保护方式，保证50 ms的保护倒换时间，建议新增设备客户侧支路端口采用IrDI接口，已有设备升级为IrDI接口。现有客户侧支路端口不能支持IrDI接口时，设置为OTUK的UNI对接，保证SM、PM、TCM等告警下传。