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广电省干传输建设OTN模式探讨

2015-02-14 16:17 来源:电视技术

责编:陈默

【原编者按】全业务运营时代,业务的丰富性带来对带宽的更高需求,直接反映为对传送网能力和性能的要求。光传送网(Optical Transport NetworkOTN)技术由于能够满足各种新型业务需求,从幕后渐渐走到台前,成为传送网发展的主要方向。在今天推荐的文章中,云南广电网络采用100G OTN系统模式建设新的省干传输网,为下一步业务发展奠定了坚实的基础。

广电省干传输建设OTN模式探讨

李兴毅,陆大庆,贺鲲(云南广电网络集团有限公司

云南广电网络经过多年的努力,已基本实现全省一张网的整合目标,在云南广电网络集团有限公司的领导下实施了全省统一领导、统一经营管理、统一技术业务、统一战略规划的“四个统一”。今年云南广电网络集团提出了以“管理服务水平全面升级、业务形态及业务发展能力全面升级、平台系统干网技术升级、人员素质全面升级”为抓手,进一步改进管理方式、营销手段、技术水平、服务能力的目标任务。力争通过不断的努力,把云南广电打造成信息综合运营商。

1 网络资源整合、业务发展的瓶颈

云南基本完成全省广电网络资源整合任务,实现了全省广电网络互联互通、全程全网。现在使用的省干传输网络是2006年建设的华为40×2.5 Gbit/s DWDM系统,已开通32.5 Gbit/s传输省中心至15个州市业务,其中2波承载MSTP网、1波承载IP网。但是随着业务的发展,省干传输资源已被用尽,新增加的数字高清节目只能传到部分州市平台,数据宽带业务省中心出口带宽充足却传输不到州市平台,规划中的互动业务也没有资源传输到州市平台等问题,已凸显出省干传输成为业务发展的重要瓶颈。

云南广电网络集团针对这一问题,按照树立“广电高清”、“广电宽带”、“广电互动”三大品牌的目标,组织梳理了现有和规划业务对省干传输容量的要求,以及业务对传输高颗粒和高带宽化发展的趋势,着眼干线传输技术发展方向和建设、运营成本的控制,最终认为按照100 Gbit/s OTN模式建设新的省干传输系统是最佳的选择。

2 OTN技术

OTN即光传送网,是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网,是面向未来的骨干传送网。OTN是通过G.872G.709G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”,与基于VC12/VC3/VC4交叉调度的SDH相比,OTN具有大颗粒业务调度传送的能力且易于配置和管理,同时能部分解决现有WDM系统故障定位困难、组网方式简单、组网能力有限等缺点。

OTN技术的优势包括:

1 支持现有多种信号封装,实现透明传输

基于ITU-T G.709OTN帧结构可以对现有的ATMSDH、以太网等信号进行映射,实现透明传输。

2 具有大颗粒业务的交叉和传送能力

OTN目前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元(ODUkk=123),即ODU12.5 Gbit/s)、ODU210 Gbit/s)和ODU340 Gbit/s),光层的带宽颗粒为波长,对高清视频和数据等高带宽业务的交叉和传送效率显著提升,与原来的SDHMSTP设备相比光接口对接速率和端口使用效率更具有显著优势。

3 全面的信号检测能力

系统提供端到端的性能管理和网络分层管理,当故障发生时,通过告警相关性分析,使用告警抑制功能,只上报与故障直接相关的告警;通过告警属性,直接找到故障点,快速进行定位,保障故障及时排除。

4 完善的设备保护方式

OTN设备比原有的干线传输设备保护方式更完善,能力更强大,支持设备级和网络级保护,如光线路保护、板内1+1 保护、客户测1+1保护、SW SNCP保护、支路SNCP保护、VLAN SNCP保护、DBPS保护、ODUk环保护、光波长共享保护。另外,还支持基于以太网的环网保护、STP保护、LAG组保护、LPT保护、MPLS保护、ETH-OAM等。

3 云南广电省干传输OTN系统建设

云南广电省骨干光传输网建设以现有的省干传输网光缆路由和节点设置来进行设计。计划在每州市设置一个节点,共16个节点,其中昆明为省中心核心节点,其他15个州市为接入节点。云南省骨干光传输网建设将使用2芯光缆环形网络结构,采用40×100 Gbit/s OTN技术构建大容量网络传输平台,省中心核心节点与15个州市的初期传输带宽均为点对点100 Gbit/s,总可用传输容量达到1 500 Gbit/s

3.1 省干OTN系统设计组网

省干OTN系统设计组网如图1所示。

图1 省干OTN系统设计组网

省干OTN系统采用多环结构,包括6个环,分别是:

1 西环,昆明(广电机房)—楚雄—大理—保山—临沧—普洱—玉溪—昆明(广电机房)。

2 东环,昆明(广电机房)—蒙自—文山—曲靖—昆明(广电机房)。

3 西小环,保山—六库—德宏—保山。

4 西北环,大理—丽江—香格里拉—大理。

5 东北环,曲靖—昭通—曲靖。

6 西南环,普洱—版纳—普洱。

3.2 网络组网方案

本次省干传输网络设计配置OTM站点16个,OLA站点29个,其中昆明、曲靖、大理、保山、普洱5个重要节点配置集中电交叉和光交叉,节点设备选用了新一代大容量OTN设备,支持1.6T/3.2T电交叉容量,支持9个方向的光交叉,使用C波段40×100 Gbit/s系统,电层采100 Gbit/s相干技术的100 Gbit/s OTU单板,并且网络设计充分考虑后续网络扩展性,未来扩容只需要增加OTU即可实现平滑扩容,且能够平滑升级到80×400 Gbit/s系统。

3.3 网络保护方案

3.3.1 网络级保护

本项目网络保护方式采用ODUk SNCP保护,保护原理如图2所示。

图2 ODUk SNCP保护原理(正常)

ODUk SNCP保护主要用于对跨子网业务进行保护,不需要协议。ODUk SNCP可用于各种形式的组网,具有较大的灵活性。

在工作子网信号失效时,ODUk SNCP实现原理如下:

如图2所示,在倒换前,源端(NE A)通过工作子网和保护子网将业务信号双发到宿端(NE B),宿端选收工作子网对应的业务信号。

当某个方向的宿端(NE B)线路板检测到工作子网上的信号失效后,向主控板上报工作子网信号失效。

如图3所示,NE B的主控板判断工作子网信号失效而保护子网信号正常后,交叉板完成保护子网和业务宿端的交叉连接,从而接收保护子网业务。

图3 ODUk SNCP保护原理(倒换)

本项目实现方式以昆明至曲靖的业务为例,其业务路由如图4所示。

图4 业务路由

昆明至曲靖开通1100G通道,工作通道和保护通道分别走两个不同路由。同时,昆明至嵩明方向、昆明至宜良方向各配置一块线路侧OTU板(NS4)和一块10×10GE支路板(TTX),曲靖至师宗方向、曲靖至嵩明方向各配置一块线路侧OTU板(NS4)和一块10×10GE支路板(TTX),实现业务板卡的1+1冗余配置。通过ODUk SNCP保护可对合分波器、光放大器、光缆、OTU、主控板及交叉板等实现保护。

板卡组成及业务流向如图5所示。

图5 板卡组成及业务流向

3.3.2 设备级保护

本次投标的设备提供交叉板1+1保护、主控1+1保护、时钟1+1保护、输入电源保护、风扇冗余保护、子架间通信保护。

3.4 超长段和多跨段解决方案

3.4.1 超长段解决方案

本项目存在大衰耗跨段较多:六库—东风桥段,单跨130.2 km4 dB的光缆富裕度衰耗为39.6 dB;腾冲—德宏段,单跨139.4 km4 dB的光缆富裕度衰耗为41.8 dB。超长段设计方案如图6所示。

6 超长段设计方案

发端采用大功率放大器,不降低系统性能的前提下,单波调整+7 dB发送,接收端采用混合型高增益放大器R201/R106,对光纤线路没有特殊要求,接收光功率门限-42 dB,配合采用100G相干技术的线路侧板件,完成光层方案设计,该长跨段OSNR21.6 dB,高于OTUOSNR容限。

3.4.2 多跨段解决方案

本项目中所有业务均无需增加电中继,以昆明—玉溪为例,业务远距离路由经过了16个跨段,总长度1 481 km,是本项目跨段最多,距离最长的业务。通过先进的100G软判技术,无需增加电中继就可实现业务传输。本条业务OSNR值如表1所示。

1 本条业务OSNR

100 Gbit/s传输技术采用了业界主流的PDMQPSK码型技术,所实现的100 Gbit/s ePDM-QPSK方案采用DSP和具有超强纠错能力的高性能ASIC芯片,以及独特的非线性效应抑制技术,具有优异的性能和传输效率。100 Gbit/s相干电处理传输设备应用于核心网和长途骨干网,既可解决核心路由器之间100 Gbit/s客户侧端口互联,也可用于STM-64/STM-256/10GE/40GE等低速业务汇聚到100 Gbit/s波长通道内传输,提高客户光纤的带宽利用效率,同时满足超长距传输需求。

3.5 良好的兼容性

1 多种交叉颗粒兼容 OTN系统目前已经可以支持ODU0/1/2//2e/3/4/flex多种颗粒交叉,均由同一交叉板实现。

2 40/80波系统兼容:OTN设备40波与80波完全兼容,现有40波系统无需更换任何硬件就可平滑升级到80波,所有的OTU均支持40波和80波。

3 所有业务的线路板兼容: OTN系统不论承载何种业务,均配置完全统一的线路板,线路板的配置与业务种类完全无关,大大提高了组网的灵活性。

4 100 Mbit/s2.7 Gbit/s业务接入兼容:OTN设备设计了强大的归一化兼容接入单板,目前已经实现100 Mbit/s2.7 Gbit/s任意业务的统一接入,大大降低了管理和维护的难度,同时减少了投资风险。

5 10 Gbit/s任意业务接入兼容: OTN设备10 Gbit/s速率业务接入单板支持接入任意协议业务,包括10 Gbit/s SDH10 Gbit/s POS10GE LAN10GE WANFC10G等。

6 设备子架槽位完全兼容: OTN设备所有子架均可以支持安装光层单板或者电层单板,而且所有对支路和线路的安装槽位不进行区分,支持混合插板。

3.6 网络管理方案

网络管理系统可实现此次省干OTN设备的统一管理,具备强大的网元层、网络层管理功能。关键特性如表2所示。

表2 关键特性

4 小结

100 Gbit/s OTN系统很好地解决了一直困扰云南广电网络的省干传输瓶颈问题,为下一步将省中心平台的数字电视高清节目、互动点播节目、宽带业务和专网业务传输到州市分平台,传送到用户端提供了有力保障。同时100 Gbit/s OTN系统建设、运维成本也低于原有DWDM系统扩容运维费用,本次省干传输建设OTN模式成为云南广电网络项目建设的典范案例。

 

该文已刊登在《电视技术》2015年第2期

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