省干100Gbit/s 光传送网目标架构设计

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410025）

省干100Gbit/s 光传送网目标架构设计

聂荣辉

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410025）

针对在LTE时代，省干光传送网（OTN）如何适应业务发展进行网络建设，结合省级干线光传送网的特点和影响省干光传送网建设的各种因素进行分析，提出多环网、少节点、大容量、高安全的目标网架构，为中西部省份的省干光传送网的建设提出建设性的意见。

LTE；省级干线；光传送网；mesh；环形网

采用OTN技术建设的省干光传送网已大量应用，目前多采用10 Gbit/s技术。随着LTE、云计算、物联网、新型互联网的强力驱动，业界最终在主导技术路线上趋于统一采用100 Gbit/s省干光传送网。在此背景下如何部署就显得尤为重要与紧迫。

1 光传送网100 Gbit/s时代的到来

随着高带宽业务发展，运营商预计流量年均增长率将达50%以上，部署100 Gbit/s成为运营商迫切寻找的减少单位比特成本的方案。CCSA、ITU-T、IEEE、OIF等标准化组织在标准化上的进展进一步推动了100 Gbit/s商用化进程。运营商联合多家主流设备商进行了路由器和传输设备的100 Gbit/s现网试点的测试，也为100 Gbit/s设备在商用前功能、性能、稳定性等评估奠定了坚实基础。从100 Gbit/s设备的商用情况来看，自2012年欧美部分地区较为广泛的部署，迎来了100 Gbit/s的商用元年，2013年伴随着运营商大规模集采，更是将100 Gbit/s商用提到了更高的层次。目前诸多方面已经昭示着100 Gbit/s时代已经来临。

2 省干光传送网现状分析

某省干传送网组建有2套10 Gbit/s OTN系统。截至2014年6月，一平面波道平均利用率达72%，二平面波道利用率达70%。对现有省干OTN进行分析，存在一定的不足。其一环网采用大跨距组网，节点数过多，单节点独享波道资源少，单波电路投资造价高。其二波道利用率高达70%以上，无法满足带宽需求。其三省干OTN未覆盖地州第二核心节点，但CMNet、PTN等业务网络已向第二核心节点进行迁移，现有业务需要通过局间中继光缆或中继波分进行调度转接，存在一定安全隐患。其四随着业务快速发展，部分地州将有单链路100GE业务，现省干10 Gbit/s OTN系统无法满足单波道100 Gbit/s的需求。综上所述，规划部署一张高安全高带宽的100 Gbit/s省干OTN显得尤为迫切。

3 省干光传送网组网需考虑的因素

3.1 宏观经济因素影响传送网网络结构

传输网络的建设基于其承载的业务网的网络组织方式，但业务网络的特点，更深层次上则由行政区域划分、社会经济、地理条件等多方面综合因素所决定。

以某省为例，首先解读某省“十二五”规划纲要，其中明确提出要加快形成“一圈、一带、六群、七廊”的战略格局。“一圈”为加快滇中经济圈建设，含昆明、玉溪、曲靖和楚雄4个州市。省干传送网架构中，则需考虑滇中城市圈带宽需求要高于其它城市圈，需尽量考虑直达成环，减少转接点。“六群”是指率先发展滇中城市群，加快发展滇西次级城市群，积极培育滇东南次级城市群、滇西北次级城市群、滇西南次级城市群、滇东北次级城市群。通过对“六群”关键词的解读，结合省干光缆网的资源与结构，对新的省干传送网的环网架构、业务流向存在一定的指导意义。

结合规划纲要中铁路建设工程及高速公路建设工程来协调规划省干长途光传送网的目标网络架构。以某省为例，纲要明确指出加快推进石林—锁龙寺—蒙自、大理—丽江、宣威—普立、龙陵—瑞丽、石屏—元江、保山—腾冲等高速公路项目。那么省干光缆网需结合高速公路的建设，进行高速管道光缆的规划，关注建设进程，进一步丰富省干光缆网的路由，提高安全性。

3.2 业务需求变化引起网络结构调整

传输网主要为承载的业务网服务，因此传输网络的网络组织与所承载的业务网络、业务类型、业务要求等多方面特点息息相关。在规划或设计传输网的组网方案时，需充分了解承载业务网的特点及发展趋势后统筹组织传输网络。以某省为例，相关分析如下。

3．2．1 业务网节点设置和网络结构发生变化（如图1所示）

某省各业务网原节点设置均放置在州市第1节点，电路采用单节点双路由布局。随着业务发展已经改变为各业务网设备逐步向州市第2节点迁移，电路采用双节点四路由的布局。

图1 业务网网络架构变化

3．2．2 承载业务类型发生变化（如图2所示）

原省干建设的传统DWDM网主要承载SDH环网，SDH环网需在各州市逐点落地，所以网络多以大环网多节点为主。

随着业务发展，新的省干OTN主要承载以数据业务为主的高带宽汇聚型业务，各州市电路直达省会核心节点。

图2 承载业务类型变化

3．2．3 业务颗粒发生变化

原传统DWDM网主要承载GE/2.5 Gbit/s/10 Gbit/s速率，采用10 Gbit/s WDM系统承载。随着业务发展，GE/2.5 Gbit/s业务逐年萎缩，业务正逐步向10 GE、100 GE速率发展。

3．2．4 干线光缆资源进一步丰富

某省为西部省份，因光缆路由、纤芯资源受限，原省干网只能按大环网架构进行组网，环网跨距达2000 km以上，环上业务节点较多。经过多年的建设，省干光缆资源路由较为丰富，为新系统灵活组网奠定了基础。

4 省干光传送网目标架构

4.1 两种组网模式的比较（如图3所示）

模式1：基于OTH的环形组网

（1）采用OTN电交叉技术，基于单ODUk颗粒的交叉。

（2）保护策略分为两个层面：两张传送网平面负荷分摊+单平面内采用不同的光缆物理路由，实现光复用段保护（OMSP）。

（3）采用环形组网，少节点，多环网，环网跨距减少，直达省会。

模式2：基于Mesh组网的ASON技术

（1）在OTN基础上引入ASON技术， ASON技术作为一种独立于传送技术的控制技术，采用通用的GMPLS协议，加载于OTN，成为OTN的控制平面，实现光层和电层相结合的智能调度。

（2）结合部分光缆段的新建，采用Mesh组网，选择东部、西部、西南、东南区域业务量大，干线光缆资源较为丰富的地州组建Mesh网，区域内的其它地州环形接入核心地州。

（3）Mesh网络提供的路径恢复和链路保护两种保护方式。

图3 两种光传送网目标网架构

4．1．1 业务调度能力

模式1基于ODUk为颗粒进行电层调度和光层传送，可实现子波长的交叉转接，具有OAM功能，实现业务的灵活高度；模式2采用RODAM实现基于单个波长的交叉，实现各种局向业务全光转接。但光信号经过不同路径和不同距离的残余色散不同，组大网时对色散补偿技术要求很高，增加了网络复杂度和成本且节点较多时存在波长冲突，波长使用受限。

目前省干网主要需求为10 Gbit/s电路，为子波长速率，模式2不能实现子波长级的交叉，故模式1更适合省干实际应用需求。

4．1．2 网络安全性

模式1：基于OTH的环形组网，采用了2个层面的保护策略：两张传送网平面负荷分摊+单平面采用两条不同的光缆物理路由实现光复用段保护（OMSP）。

模式2：基于ASON的Mesh组网，结合控制平面，采用共享保护恢复方式，但保护能力主要受限于网络条件、资源的配置等方面。当不同的输入方向存在有相同的波长信号需要向同一个方向传输时就会出现波长冲突，需提前进行路由约束，且OTN的ASON系统不同路由的OSNR以及色散、PMD会有不同的表现，因此在系统重路由时，必须对这些物理参数进行约束。

模式2从技术层面可实现安全性更优，但存在多个限制条件，且实现复杂。模式1可以抗二次断纤，同时结合业务层的保护策略及维护波道的设置等手段可以满足省干电路安全保护需求，就实际情况而言，模式1更适合。

4．1．3 资源配置复杂性

模式1：根据电路局向、电路类型配置相应业务板卡，资源配置简单。

模式2：基于实际流量需求选择最优路由，动态配置网络链接，优化网络流量，但资源配置复杂，网络规划、工作路径和保护路径的选择等都需复杂的算法，同时涉及到波长转换和分配的问题。

目前，省干网电路局向趋于简单化，全部是汇聚型电路。模式1更易于前期规划，板卡配置，更适用于省干网。

4．1．4 网络维护复杂性

模式1：基于OTH的环形组网，网络结构简单，业务流向清晰，易于维护。

模式2：基于ASON的Mesh组网引入了一层具有分布智能的控制平面，控制软件分布在每一个网元上。控制平面自动邻居发现，降低后期网络维护难度，但在网络建设初期在开启智能功能前，通路安排需全部依靠人工进行，增加了通路安排的复杂度。

就网络维护复杂性而言，两种模式各有优势。

4．1．5 投资成本

模式1基于OTH的环形组网，对光缆资源需求较少，且采用电交叉可以减少在网应用的OTU种类，减少备盘数量，降低成本；模式2基于ASON的Mesh组网，对光缆路由资源要求高，需投入干线光缆建设成本及保护波道等资源，模式2投资要略高。

4．1．6 组网模式总结

综合以上分析，基于ASON的Mesh组网架构主要优点是业务调度比较灵活，能根据业务的流量流向设置直达电路，网络安全性高，但投资高且路由规划复杂。基于OTH的环形组网架构则适用于业务局向相对稳定、单一的网络，方便网络的前期规划及后期维护，且提供多样化的保护方式，网络的安全性能得到保障。省干OTN组网更适合采用基于OTH的多环网组网。

4.2 省干新建100 Gbit/s OTN目标架构

综上所述，省干新建100 Gbit/s OTN目标架构应具备以下4个原则。

（1）全覆盖：新系统需与各业务网络架构高度匹配，实现1、2节点机楼业务的就近接入，减少多级转接。目标网为建设A、B两套100 Gbit/s OTN平面，分别覆盖市州第1、2机楼。

（2）大容量：新系统建设应具备一定的前瞻性，选择大容量的100 Gbit/s OTN设备组网，避免因业务快速发展导致系统重复建设。

（3）多环网少节点：新系统应选择多环网少节点网络架构，保证环上单节点独享资源充足，结合现有干线光缆资源，目标网可以达到单环终端站数量不超过4个节点。单节点独享波道资源更为充足。

（4）易维护高安全：新建系统电路组织形式应相对简单、清晰、业务局向稳定，不宜选择结构复杂的组网方式，减少网络故障，降低后续维护的压力。

省干100 Gbit/s OTN目标架构组网模式采用建设省干100 Gbit/s系统A平面+省干100 Gbit/s系统B平面分别覆盖州市第1、2节点，最终形成双节点四路由的布局，如图4、图5所示。

图4 省干OTN双节点四路由布局

图5 省干OTN目标架构——A+B平面

5 结束语

综上所述，结合某省干传送网的实际情况，考虑相关宏观经济因素，针对不同的组网架构进行对比分析，最终提出新建100 Gbit/s省干OTN系统采用多环网、少节点、大容量、高安全的目标网架构，构筑双平面四路由省干传输网络。

同时在传输网的组网建设中，还有几对重要因素是相互关联相互矛盾的，必须在规划思路的把握中找好平衡点。

（1） 资源利用率和业务的快速纳入。传输网络的建设主要依据业务网的需求确定建设规模，但传输网属于基础网络建设，其建设周期较上层业务网的建设周期长。往往为了快速纳入业务，经常导致传输网工程都是紧急工程。在传输产品线价格直线下降的时代，不应过分强调传输资源的利用率，为了根本扭转传输建设的被动局面，传输网络应适度超前建设。

（2） 经济性和安全性。传输网的安全性状况影响到其承载的所有业务的传送安全。网络的安全性与经济性是矛盾的，从整网角度考虑，一方面传输网安全性要适度，不提倡一味追求安全指标而忽略维护手段，出现以高额的建设成本来代替日常维护的现象；另一方面建设一张提供多种安全保护策略的传输网络更好地服务广大客户，提升运营商的整体竞争力。

（3） 技术的先进性和成熟性。从长远发展看，技术的先进性和成熟性是一致的，它们相互促进，是工程应用的两个重要考虑因素。但在某个时段，先进技术的成熟性需要工程验证，工程应用的范围和时机要把握好，一定程度上，技术的成熟性应放在首位。不是最先进的技术就是最优选择，只有最适用的技术才是最优选择。

（4） 需求的突发性与建设的时延性。传输网建设受外界因素的制约太多，特别是光缆路由和节点的限制。传输网的光缆建设，尤其是省干光缆，受外界因素影响较大，如地形地貌、经济发展情况、城市规划或公路铁路规划、工程施工等多方面因素影响，光缆建设不能随心所欲。传输网络的节点选择主要受土建和机房位置限制、进出局光缆等多方面影响；省干传输网的建设不是在短时间内能一蹴而就的，所以需要长远规划，逐年实施。

Research of provincial trunk 100 Gbit/s OTN planning

NIE Rong-hui
(Hunan Planning&Designing Institute of Posts&Telecommunications Co., Ltd., Changsha 410025, China)

Aiming at the age of LTE, provincial trunk OTN how to adapt to development of telecommunication business, through the analysis of characteristics of provincial trunk OTN and the effects of various factors of optical transport network construction, provided ideas of provincial network target architecture in western provinces .

LTE; provincial trunk; OTN; mesh; ring networks

TN915

A

1008-5599（2014）12-0049-05

2014-09-18