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        基于華為OTN的組網(wǎng)方案設(shè)計與實(shí)踐

        2019-10-31 07:00:03高之陽葉宇煌
        電腦知識與技術(shù) 2019年22期
        關(guān)鍵詞:城域網(wǎng)

        高之陽 葉宇煌

        摘要:現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,傳送網(wǎng)如何以在承載成本、可靠性和時延這幾個硬指標(biāo)的平衡中來滿足業(yè)務(wù)需求, 是運(yùn)營商運(yùn)營的立根本,尤其是到了市一級城域傳輸網(wǎng)的統(tǒng)籌建設(shè)更是運(yùn)營一線的重中之重。分析現(xiàn)有某市基于華為OTN系列產(chǎn)品的組網(wǎng)方案,理解其組網(wǎng)關(guān)鍵因素,并對其可改進(jìn)的方向作探討和分析。

        關(guān)鍵詞:光傳送網(wǎng);OTN;城域網(wǎng)

        中圖分類號:TP319? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:1009-3044(2019)22-0040-03

        開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):

        1 引言

        隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的逐步擴(kuò)大,對于運(yùn)營商的城域網(wǎng)的流量需求也在逐步增大。對于勢在必行的傳輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容而言,城域網(wǎng)范圍內(nèi)的光纖資源建設(shè)存在諸如市政規(guī)劃、現(xiàn)有資源、設(shè)計施工等方面的限制,OTN(OpticalTransportNetwork,光傳輸網(wǎng)絡(luò))設(shè)備以其分組化、大容量與靈活的優(yōu)勢在城域網(wǎng)的傳輸主干建設(shè)中發(fā)揮了極大的優(yōu)勢,也是運(yùn)營商傳輸主干的主要發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上,華為公司開發(fā)了OTN系列傳輸設(shè)備,并廣泛應(yīng)用于該場景,并取得較好的效果。

        本文將介紹基于OTN技術(shù)的華為OSN系列設(shè)備的基本組網(wǎng)原理與模式,并結(jié)合本地已有的運(yùn)營商組網(wǎng)傳輸主干網(wǎng)絡(luò)談及華為該系列設(shè)備構(gòu)架,并加以分析。在此基礎(chǔ)上,對于該網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式提出一些改進(jìn)措施。

        2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)概述

        OTN技術(shù)是以WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分復(fù)用)技術(shù)為基礎(chǔ),即在一路光纖中采用多個不同波長信號復(fù)合傳輸?shù)姆绞剑诠鈱泳W(wǎng)絡(luò)組織傳送網(wǎng),是由核心的ITUG.709協(xié)議(基于ITUG.872)與ITU-T的G.872與G.798這一系列協(xié)議定義的一種不一樣的光傳送體系,它包括光層和電層的完整體系結(jié)構(gòu),對于各層網(wǎng)絡(luò)都有相應(yīng)的管理監(jiān)控機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)生存性機(jī)制。并通過現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟的SDH/SONET技術(shù)的管理機(jī)制改善傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)調(diào)度能力差、組網(wǎng)能力弱、可靠性較低的缺點(diǎn)。

        華為的OSN系列設(shè)備采用OTN技術(shù)為主干,大致由OTM、OADM、OLA、REG等主要波分站點(diǎn)與分波合波單位等構(gòu)成設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)。

        OTM(Optical Terminal Multiplerer,光終端復(fù)用站)把SDH等業(yè)務(wù)信號通過合波單元插入到DWDM的線路上去,同時經(jīng)過分波單元從DWDM線路上分下來。OTM站點(diǎn)主要包含光復(fù)用與解復(fù)用單元、光放大單元、波長轉(zhuǎn)換單元以及光監(jiān)控單元。

        OLA(Optical Line Amplifier,光線路放大設(shè)備)站點(diǎn)用來完成雙向傳輸信號的放大,延伸傳輸距離。

        OADM(Optical ADD/Drop Multiplexer,光分插復(fù)用設(shè)備)的主要功能是從多波長信道中分出或插入一個或多個波長,在傳輸中實(shí)現(xiàn)波長的上下。OADM站點(diǎn)可分為FOADM(Fixed OADM)和ROADM(Reconfigurable OADM) 兩種類型。

        FOADM:從合波光信號中分插出特定波長的光信號,送入OTU或線路板; 同時將從OTU單板或線路板發(fā)送的符合WDM標(biāo)準(zhǔn)波長的光信號復(fù)用進(jìn)合波光信號。

        ROADM:從合波信號中分插出任意的單波或合波信號,實(shí)現(xiàn)多個維度的動態(tài)光波長 調(diào)度。并可實(shí)現(xiàn)上述過程的逆過程。

        FOADM 無法根據(jù)現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)需要重新調(diào)整波長資源分配。而ROADM 通過對波長的阻塞或交叉實(shí)現(xiàn)了波長的可重構(gòu),相比之下的優(yōu)勢就在于將靜態(tài)的波長分配變成了動態(tài)分配。ROADM 技術(shù)配合相應(yīng)的網(wǎng)管軟件調(diào)配波長上下和穿通狀態(tài),同時可以在機(jī)房與現(xiàn)場都實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整波長狀態(tài) [1]。

        OptiX OSN在子網(wǎng)內(nèi)部通過ROADM進(jìn)行全光處理,ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer,可重構(gòu)光分插復(fù)用器)是一種使用在密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中的器件或設(shè)備,其作用是可通過遠(yuǎn)程的網(wǎng)管可以動態(tài)調(diào)整上下路的業(yè)務(wù)波長。也就是說,在線路中間,可以根據(jù)需要任意指配上下業(yè)務(wù)的波長,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。ROADM光層調(diào)度OTN電層調(diào)度。光分插復(fù)用模塊是一種類似于SDH ADM光層的網(wǎng)元,它可以在一個節(jié)點(diǎn)完成光通道的上下路,也可以完成穿通光通道之間的波長交叉調(diào)度,它使得通過軟件遠(yuǎn)程控制網(wǎng)元中的ROADM子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)整變成可能。通過這一功能來滿足用戶對光層業(yè)務(wù)的管理也是這一系列的產(chǎn)品提供了靈活的動態(tài)光層調(diào)度,當(dāng)業(yè)務(wù)變更時只需在機(jī)房遠(yuǎn)程上做配置即可實(shí)現(xiàn)[2]。

        在長距離的傳輸中,影響系統(tǒng)傳輸性能的某一個或多個因素(如色散、功率、噪聲、 非線性效應(yīng))等,限制了線路繼續(xù)延伸時,可配置REG(Regeneration Station,中繼站)站點(diǎn)完成電信號再生,改善信號質(zhì)量。

        而在子網(wǎng)邊界通過電交叉矩陣進(jìn)行光電混合處理,在目前應(yīng)用環(huán)境下是應(yīng)對諸多傳統(tǒng)用戶與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的需求的相對最優(yōu)方案,也可認(rèn)為現(xiàn)在的OTN階段是向全光網(wǎng)絡(luò)的過渡的一個階段。在當(dāng)前的運(yùn)營商環(huán)境下,智能光傳送網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)邊界大都與通用綜合業(yè)務(wù)承載路由器、OLT(optical line termina,光線路終端)等設(shè)備對接,實(shí)現(xiàn)地市運(yùn)營商的寬帶接入,基站傳輸,專線租賃等語音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與上級網(wǎng)絡(luò)中心進(jìn)行大容量、長距離、高速率的數(shù)據(jù)交換。

        3 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀

        采用市區(qū)主干環(huán)路帶動周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)路的原則,首先構(gòu)建市區(qū)多個方向的節(jié)點(diǎn)機(jī)房,以一個主機(jī)房為中心,根據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)劃與地理位置的分布,與東向,西向,東南方向的三個重要匯聚節(jié)點(diǎn)機(jī)房搭建環(huán)路構(gòu)建城區(qū)主干環(huán),理想的構(gòu)建方案,將使用至少兩個機(jī)房作為主干,至多十個機(jī)房,多于這個數(shù)目則考慮裂環(huán),出于維護(hù)考慮??倷C(jī)房與東西方向節(jié)點(diǎn)構(gòu)成主干三機(jī)房成環(huán),由于城區(qū)開發(fā)與規(guī)劃變動,增加?xùn)|南節(jié)點(diǎn)作為新區(qū)樞紐,由此構(gòu)成最早的核心環(huán)路。由此東節(jié)點(diǎn),西節(jié)點(diǎn)與東南節(jié)點(diǎn)可以在日后的環(huán)路構(gòu)建中擇其中接近(考慮條件)的兩個節(jié)點(diǎn)。

        縣級市A環(huán)為城區(qū)主干環(huán)的擴(kuò)展,是對主城區(qū)西南的縣級市A的傳輸節(jié)點(diǎn)布局,采用沿主干公路鋪設(shè)節(jié)點(diǎn)的形式,通過可靠的市政管道走288芯主干光纜,實(shí)現(xiàn)從城市外圍建立半圓的半包圍網(wǎng)絡(luò)布局,主要功能是承載自身的大規(guī)模傳輸業(yè)務(wù)與大學(xué)城業(yè)務(wù)集群發(fā)展,并對接西南方向周邊三個縣的傳輸通道業(yè)務(wù)。

        東南方向由于特殊的地理地貌,屬于狹長形東南走向,本身縣級市B的面積較大,并連接一個大島,業(yè)務(wù)量較大,如果沒有較為獨(dú)立的光傳輸網(wǎng)絡(luò)則會增加業(yè)務(wù)傳輸上的各類開銷,并不劃算,而且該方向,本身經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件較好,且為政府開發(fā)政策是傾斜點(diǎn),有一個自貿(mào)區(qū)試點(diǎn),一個高新區(qū)試點(diǎn),因此在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上也加以傾斜,以應(yīng)對由于發(fā)展產(chǎn)生的多變的需求,因此出于效率與收益角度考慮,建立以縣級市B為主體的二級環(huán)路,并延伸至自貿(mào)區(qū)的三級環(huán)路。

        4 組網(wǎng)研究

        一般在條件允許的情況下建議組建環(huán)形網(wǎng),環(huán)形組網(wǎng)配置由一個中心站點(diǎn)和OADM節(jié)點(diǎn)(一個或多個)通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路首尾相連,形成一個閉合的環(huán)。 它可以部署在一個或多個DWDM系統(tǒng)中,支持任意兩點(diǎn)間的傳輸。環(huán)形架構(gòu)是一種彈性靈活的光傳輸服務(wù),旨在提供更強(qiáng)大的傳輸網(wǎng)絡(luò)及提高操作效率。

        各環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)保護(hù)方式是按照現(xiàn)實(shí)環(huán)境選擇不同方案,二纖雙向復(fù)用段保護(hù)方式是較為通用的方法。該方法采用復(fù)用段共享光路保護(hù),采用了時隙交換(TSI)技術(shù),以兩根光纖作為基礎(chǔ),每根光纖同時載有工作通路W和保護(hù)通路P。單條光纖上的保護(hù)通路是為另一條光纖上的工作通路作為備份,反之亦然。

        環(huán)間業(yè)務(wù)一般采用SNCP方式保護(hù),SNCP子網(wǎng)連接保護(hù),是指對某一子網(wǎng)連接預(yù)先安排專用的保護(hù)路由,一旦子網(wǎng)發(fā)生故障,專用保護(hù)路由便取代子網(wǎng)承擔(dān)在整個網(wǎng)絡(luò)中的傳送任務(wù)。SNCP每個傳輸方向的保護(hù)通道都與工作通道走不同的路由,節(jié)點(diǎn)之間的通信通過橋接的方式分別通過兩個子網(wǎng)(工作SNC與保護(hù)SNC),采用的是雙發(fā)選收的工作方式。SNCP的子網(wǎng)是廣義上的子網(wǎng),即一條鏈或一個環(huán)都是一個子網(wǎng),與其他保護(hù)方案相比,SNCP保護(hù)具有成本低、無須APS協(xié)議支持、組網(wǎng)靈活、系統(tǒng)簡單等突出的特點(diǎn)。這些突出的優(yōu)點(diǎn)使得SNCP在當(dāng)今的通信領(lǐng)域擁有廣泛而靈活的應(yīng)用[3]。

        在拓?fù)渖峡?,這些組網(wǎng)原則會讓光傳輸網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)環(huán)路嵌套環(huán)路,有條件的情況下保證雙主要城區(qū)節(jié)點(diǎn)參與所有下級節(jié)點(diǎn)的傳輸,OTN波道的配置也參照這一原則。

        OptiX OSN 6800 和OptiX OSN 8800 I 所提供的動態(tài)光分插復(fù)用(ROADM)功能采用網(wǎng)管軟件調(diào)配波長上下和穿通狀態(tài),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動態(tài)調(diào)整波長狀態(tài),并可以對穿通和上波的波長進(jìn)行光功率均衡調(diào)節(jié)。這也是華為OSN系列光傳輸系統(tǒng)的一個賣點(diǎn)。

        波長調(diào)度配置流中描述了和波長調(diào)度相關(guān)的配置過程。在按流程進(jìn)行波長調(diào)度配置前,應(yīng)先根據(jù)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的配置流程完成網(wǎng)元的基礎(chǔ)配置?;舅悸吩谟趯Νh(huán)網(wǎng)上的各個網(wǎng)元之間保持單獨(dú)的波道配置,并根據(jù)各個網(wǎng)元的用戶量與業(yè)務(wù)流量分配波長通道與帶寬。

        城區(qū)主干環(huán)中的總機(jī)房,東節(jié)點(diǎn),西節(jié)點(diǎn)所組成的環(huán)路波道分配如圖所示:

        保證每兩個節(jié)點(diǎn)之間至少有兩條100G的傳輸波道,箭頭方向表示通過某個節(jié)點(diǎn)從另一側(cè)的方向跨接另外的節(jié)點(diǎn)。圖示為一個典型的三節(jié)點(diǎn)環(huán)路,根據(jù)雙路由保護(hù)原則需要兩個方向穿通,則需要設(shè)置足夠的直達(dá)波道,并保證正反兩個方向都有。

        城區(qū)主干環(huán)中的東南節(jié)點(diǎn),東節(jié)點(diǎn),西節(jié)點(diǎn)所組成的環(huán)路波道分配如圖所示:

        縣級市B雙節(jié)點(diǎn)上連所組成的環(huán)路波道分配如圖所示:

        主要是縣級市B第一與第二節(jié)點(diǎn),以及新區(qū)節(jié)點(diǎn)的雙上行波道配置。

        縣級市A三節(jié)點(diǎn)上連所組成的環(huán)路波道分配如圖所示:

        主要是縣級市B三個節(jié)點(diǎn)的雙上行波道配置。

        新增新區(qū)產(chǎn)業(yè)園節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)所組成的環(huán)路波道分配如圖所示:

        5 結(jié)束語

        隨著移動網(wǎng)絡(luò)向LTE(Long Term Evolution)發(fā)展,智能終端的普及,以及固定寬帶用戶IPTV、視頻點(diǎn)播、云計算等新業(yè)務(wù)的開展,傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力需要進(jìn)一步的提升。華為OSN設(shè)備通過利用擴(kuò)展C波段,性能不變,容量提升。如果配合Flexible Grid和Superchannel技術(shù),系統(tǒng)容量可以進(jìn)一步得到最大提升,滿足400G、1T大容量傳輸系統(tǒng)的演進(jìn)需求。同時OSN系列設(shè)備采用OTN+ROADM特性,任意客戶側(cè)業(yè)務(wù)可交叉調(diào)度到任意方向,提高帶寬利用率。在可靠性方面,提供豐富的設(shè)備級保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)級保護(hù),并實(shí)現(xiàn)自動光功率管理。華為OSN系列設(shè)備具備較高的靈活性與可靠性,在日常應(yīng)用上也能貼近業(yè)務(wù)高帶寬與分組化的趨勢,具備提供差異化服務(wù)的能力,通過以上某市某運(yùn)營商華為OSN設(shè)備組網(wǎng)實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)分享,也是華為光傳輸網(wǎng)絡(luò)所使用的較為普遍的組網(wǎng)模式,具有較高的成熟性,預(yù)計也是未來一段時間內(nèi)光傳輸網(wǎng)絡(luò)最常見的組網(wǎng)方案。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 鄭波,楊偉,李樂堅,等.中國聯(lián)通骨干傳送網(wǎng)扁平化組網(wǎng)研究[J].郵電設(shè)計技術(shù),2018(10):62-67.

        [2] 葉胤,袁海濤,江樹臻. ROADM和OTN技術(shù)在干線傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究[J].電信技術(shù),2016(11):34-38.

        [3] 王堯.利用SNCP技術(shù)實(shí)現(xiàn)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的有效保護(hù)[J].通信世界,2008(3):22.

        【通聯(lián)編輯:朱寶貴】

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