波分技术在潞安集团骨干环网中的应用

范宏杰

(潞安集团信息科技分公司,山西 长治 046204)

0 引言

潞安集团数字信息化承载平台和SDH传输网络均依托在集团骨干光纤网络上进行数据和业务的流转,原有传输系统带宽分别为10 G、千兆和622 M,随着集团业务系统增加和数据量提升,传输带宽已不能满足高峰时期使用;光纤网络建设时间过长,节点增多和链路过长导致光纤衰耗变大、光纤质量劣化,部分网络节点间设备接入已不能满足门限需要,导致网络中断和时延变大现象时有发生。

1 潞安数字信息化承载平台

1.1 数字信息化承载平台简介

潞安数字信息化承载平台是潞安化工集团数字信息化运行基础,也是现阶段至未来潞安化工集团信息化的“高速公路”,承载着瓦斯抽采、产量监控、人员定位等生产数据和办公自动化、财务、数字视频会议业务、Internet宽带访问业务等办公经营数据业务,除此之外还承载着语音电话、医保网络、数字电视等业务的的传输。

1.2 潞安骨干承载网络简介

骨干承载网络是数字信息化承载平台的重要支撑部分,骨干承载网络的可靠性与稳定性关系着整个承载平台的可靠性与稳定性。骨干网络涉及潞安集团位于长治地区的主要生产矿井和集团总部共计13个节点,涉及自建光缆线路三百余公里,所有节点均由24芯光缆连接。

随着光缆线路的老化和承载业务的增加,以及光缆线路传输距离长的因素影响,光缆资源捉襟见肘,亟需通过成本低、见效快的新的技术解决当前遇到的瓶颈和问题。

2 波分(OTN)技术和工作原理

2.1 OTN技术简介

光传送网OTN(Optical Transport Network)是由ITU-T G.872、G.798、G.709 等建议定义的一种全新的光传送技术体制,它包括光层和电层的完整体系结构,对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制,是电网络与全光网折衷的产物,将 SDH 强大完善的OAM&P 理念和功能移植到了 WDM光网络中,有效地弥补了现有WDI 系统在性能监控和维护管理方面的不足。OTN 技术可以支持客户信号的透明传送、高带宽的复用交换和配置,具有强大的开销支持能力,提供强大的OAM 功能,支持多层嵌套的串联连接监视(TCM)功能、具有前向纠错(FEC)支持能力。

2.2 OTN传输技术的优势

OTN可完全向后兼容,它能建立在现有的SONET/SDH管理功能基础上,不但可以提供存在的通信协议的完全透明,而且还为WDM提供端到端的连接和组网能力,它为ROADM提供光层互联的规范,并补充了子波长汇聚和疏导能力。简单来说,传统网络组网普遍采用高收敛架构,这种架构在承载大流量、4K视频等大流量业务时会导致拥塞和丢包,所以用OTN这种低收敛和不收敛的组网模型来替代传统组网模式是一种更好的方案。OTN概念涵盖了光电两层网络,集合了SDH和WDM的双重优势。

3 OTN在潞安信息承载平台的应用

3.1 设备选用简介

本次改造选取两台华为OptiX OSN 9800多业务边缘光传送平台作为核心节点传输设备,选取OptiX OSN 1800作为环网子节点传输设备,共计14个环网子节点。华为OptiX OSN 系列智能光传输产品在线路端口、交换容量和特性、端口能力、传输能力、网络管理和物理特性等维度中竞争力均领先于主流设备商,是面向骨干和城域网的大容量OTN产品,支持OTN/SDH/分组/OSU业务的统一交换,同时产品解决方案集成全光交叉、动态光分插复用,可为集团构建超宽、灵活、弹性、智能的OTN传送方案。

3.2 波分设计简介

3.2.1 光层设计

所有子节点严格按照波分指标要求设置并预留足够冗余,所有站点按照OTM站配置。本次改造建设按照分矿环40波系统设计,未来可实现向80波系统扩容。光纤衰耗按照0.28 db/km设计,各中继段预留不低于3 db的工程余量。放大器要保证发送光经过传输后到达接收端时,能满足收端灵敏度要求。主要配置OBU模块,做到尽可能规整放大器种类实现业务传送。本次选择OSC(光层监控),通过独立波长1 511 nm光来实现监控。

3.2.2 电层设计

合理进行波道规划,制定波道规划表。在满足光功率的原则下,本次改造单波OSNR(光信噪比)值要求大于16 db。每个子节点10GE+8*GE业务采用华为2/4路10GE支路业务处理板和TOA单板,可满足从100M～10GE多业务颗粒统一板件承载。每个子节点用2波分别承载10GE和8*GE业务,采用环上的两个东西方向的站点进行保护,实现信号相互转换。

3.2.3 网络设计

总部作为主节点,与各子节点之间的带宽为40 G。

3.2.4 保护设计

保护设计主要是为了提升传输骨干网的可靠性,可分为网络侧和设备侧来看。

网络侧利用交叉板双发至东、西两个光纤链路的方式,分别走波分环网的东西两个路径,实现网络侧的(主控、交叉、电源)可靠性。

设备侧来说,波分设备作为电信级的基础网络设备,所有关键板卡(主控、交叉、电源)均采用1+1的物理冗余设计,保证设备侧的可靠性。

3.2.5 ODUK SNCP双发选收

业务利用双发选收实现ODUK SNCP保护。

当接入业务,倒换状态为“空闲”时,支线路板信号流的穿通情况如图1所示。T板同时发送信号到N1单板和N2单板。

图1 ODUK SNCP保护原理(空闲状态)

T板建立到N1单板的电交叉连接,断开到N2单板的电交叉连接。只有N1单板的信号通过T板传送到客户侧设备。

如果触发倒换,例如站点B的N1 单板输入端口的光纤故障,倒换过程如图2所示。当N1(B)检测到光纤故障的时候,将通道状态上报给B站点的主控板,B站点的交叉板切换电交叉连接。B 站点的交叉板建立 N2 单板到T板的电交叉,删除 N1单板到T板的电交叉。只有 N2 单板的信号通过T板传送到客户侧设备。

图2 ODUK SNCP保护原理(倒换状态)

3.3 实施方案简介

在实施过程中,由于子节点数量较多,根据集团现有传输系统组网方式,采用南北环分步改造实施。均采用将原有生产数据、宽带、医保、视频会议等业务所占用的裸光纤通道迁移到波分设备上,由波分设备占用2芯光纤传输到相应子节点再分开为各业务端口连接各业务设备的方式进行实施。

3.3.1 北环改造

北环主要生产单位节点有6个,且距离总部较近,所以先行改造割接北环相关节点。分为设备上架、链路调试、参数调试、业务上线割接等步骤实施。实施周期为一周左右。在验证效果和汲取改造经验后进行南环改造。

3.3.2 南环改造

南环主要生产单位节点有8个,距离总部最远的节点接近80 KM,在汲取北环改造的成功经验基础上。依然采用分步骤实施的方式,分为设备上架、链路调试、参数调试、业务上线割接等步骤实施。实施周期为两周左右。

3.4 实施效果

此次改造满足了潞安集团至少未来五年内专网传输要求,优化了现有网络,保证了专网的网络低时延、安全性和稳定性,彻底解决了光路衰减导致的各种网络故障,使得覆盖长治地区主要生产矿井和单位的信息主干网络更加稳定高效,各生产单位网络节点到集团总部带宽提升到30 G带宽,大大减少了光缆资源的占用(波分系统只需要两根光纤,传统直连每新增业务就需要增加光缆),满足了多业务接入需求。在运维方面,降低了故障的处理难度,节省了后续运维方向的投资。改造完成后的拓扑图如图3所示。

图3 潞安化工集团骨干传输网络拓扑图

4 结论

OTN技术和设备的应用有助于提升城域网络或大型企业自建骨干网络的整体带宽性能,解决骨干光网络资源不足和链路质量下降等问题。设备自身保护完善、运行稳定安全,系统有完整的网络保护方案。NCE网管可以实现端到端的业务开通,可以做到每条业务和每个端口的实时监控。不仅设备接口丰富便于接入,而且系统运维简单,扩容方便,远距离传输更为稳定。是一种高效稳定的骨干承载网方案。为潞安化工集团数字化转型打下了坚实的信息网络基础。