技术与标准丨光传送网光通道保护应用分析及改进方案
作者简介
王晨
中国移动通信集团有限公司高级工程师，主要从事SPN/OTN/PON等省际、省内、城域网工程咨询、设计、项目管理等方面的工作。郭艳春
中国移动通信集团设计院有限公司教授级高级工程师，主要从事干线传送网规划、设计、OTN工程应用等方面的工作。论文引用格式：
王晨, 郭艳春. 光传送网光通道保护应用分析及改进方案[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):61-65.
光传送网光通道保护应用分析及改进方案
王晨1 郭艳春2
（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）
摘要：在光传送网中,当业务的主备用波道存在跨设备、跨厂家时，普遍采用1+1光通道保护，针对这种保护在现网应用时出现的问题，通过分析1+1光通道保护、ODUk SNCP 1+1保护的倒换机制，提出通过将跨设备、跨厂家的支路对接端口调整为OTUK/IrDI OTUK，从而将保护方式由1+1光通道保护改进为SNCP1+1保护，解决了跨厂家1+1光通道保护倒换时长、信号劣化不能触发1+1光通道保护、客户侧光通道保护盘引入的插损对客户信号的影响等问题。
关键词：OTN；ODUk SNCP 1+1保护；1+1光通道保护；IrDI接口
中图分类号：TN929.1 文献标志码：A
引用格式：王晨, 郭艳春. 光传送网光通道保护应用分析及改进方案[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):61-65.
DOI：10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.011
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。
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]。
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SNCP 1+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）。
（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。
参考文献
[1] ITU-T. Interfaces for the optical transport network[R], 2020.[2] 工业和信息化部. 光传送网(OTN)接口:YD-T 1462-2011[S]. 北京:中国标准出版社, 2011.[3] 工业和信息化部. 光传送网(OTN)网络总体技术要求:YD-T 1990-2019[S]. 北京:中国标准出版社, 2019.[4] 住房和城乡建设部, 国家市场监督管理总局. 光传送网(OTN)工程技术标准:GBT 51398-2019[S]. 北京:中国标准出版社, 2019.
Analysis of OTN optical channel protection and recommendations
WANG Chen1, GUO Yanchun2
(1. China Mobile Group Co.,Ltd., Beijing 100033, China; 2. China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)
Abstract: When work and protection channels of services facing cross equipments/manufacturers witnin OTN networks, 1+1 optical channel protection is commenly used. Aiming at the problems in the application of this protection in the current network, by analyzing the switching mechanism of 1+1 optical channel protection and ODUk sncp1+1 protection, this paper proposes to improve the protection mode from 1 + 1 optical channel protection to SNCP1 + 1 protection by adjusting the branch interface of cross equipments/ manufacturers to OTUK/IrDI OTUK, so as to solve the switching time of cross manufacturers 1+1 optical channel protection signal degradation cannot trigger 1+1 optical channel protection, and the impact of insertion loss introduced by OCP panel on customer side on customer signal.Keywords: OTN; ODUk SNCP 1+1 protection; 1+1 optical channel protection; IrDI interface
本文刊于《信息通信技术与政策》2022年 第4期
主办：中国信息通信研究院
《信息通信技术与政策》是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊。本刊定位于“信息通信技术前沿的风向标，信息社会政策探究的思想库”，聚焦信息通信领域技术趋势、公共政策、国家/产业/企业战略，发布前沿研究成果、焦点问题分析、热点政策解读等，推动5G、工业互联网、数字经济、人工智能、区块链、大数据、云计算等技术产业的创新与发展，引导国家技术战略选择与产业政策制定，搭建产、学、研、用的高端学术交流平台。
《信息通信技术与政策》官网开通啦！
为进一步提高期刊信息化建设水平，为广大学者提供更优质的服务，我刊于2020年11月18日起正式推出官方网站，现已进入网站试运行阶段。我们将以更专业的态度、更丰富的内容、更权威的报道，继续提供有前瞻性、指导性、实用性的优秀文稿，为建设网络强国和制造强国作出更大贡献！
推荐阅读
技术与标准丨基于输入输出分离标识转换系统的路由协议健壮性分析模型
你“在看”我吗？