关于OTN的ODUk保护和SDH的复用段保护的协调选择的研究.docx

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关于OTN的ODUk保护和SDH的复用段保护的协调选择的研究

OTN与SDH电层保护协调研究

铁路通信骨干传送网——由东北环、西北环、西南环、东南环、京沪穗环组成，组网方式是通过DWDM和承载在DWDM系统上的SDH系统构成。

由于建成年代久远，其中一些厂家倒闭或设备停产等原因，备品备件已日趋匮乏，加上设备老化，既有五大环的安全可靠性、传输容量、业务接入能力、业务处理能力、网管功能已不能满足业务发展的需要。

建设新的全路骨干传送网已刻不容缓。

OTN作为当前光传输系统的主流技术，是铁路骨干传送网的当然选择。

在目前各局的局干建设中，哈尔滨局和北京局完成了OTN系统的建设。

OTN从技术本质上讲，是SDH和DWDM的融合和扩展，它综合了SDH和DWDM的技术优势，并扩展了新的功能，以弥补SDH和DWDM的不足，适应新业务发展的需要。

OTN在电层技术层面继承了SDH多业务适配、分级复用、保护倒换、OAM（操作、管理、维护）等优点。

同时，OTN在SDH的基础上扩展了新的功能，它支持大颗粒业务的透传和调度、异步传输、多级串行连接监视，利用带外FEC（前向纠错）提高传输性能，通过加载控制平面提供智能功能。

OTN将光层划分成OCh（光通道层）、OMS（光复用段层）、OTS（光传送段层）三个子层（参见图1）。

OCh实现端到端的光径路的建立、管理和维护，完成光层信头的处理、光通道监控、与电层适配和多种业务的接入等功能。

OMS实现多波长光信号的联网、光复用段信头开销的处理、光复用段的管理和维护等功能。

OTS实现在不同传输媒介上传送光信号、传送段信头开销处理和维护等功能。

图1

引入OTN设备之后，由于既有设备不能立刻淘汰，并且铁路存在很多基于VC12及VC4级别带宽调度颗粒的业务，而OTN的调度颗粒最小也有1.25G（ODU0），所以为了节约带宽必然会将小颗粒业务通过SDH设备进行复用并通过OTN设备进行承载。

由于铁路通信对安全性的要求很高，必然在OTN及SDH两个层面上同时进行保护。

因此研究OTN与SDH保护协调的机制很有现实意义，对OTN及SDH系统的维护非常重要。

在此背景下，本文通过详实的数据对OTN的ODUk保护与SDH的复用段保护的协调进行了研究。

一、OTN的ODUk保护类型

OTN系统不仅可以在电层提供保护，也可以在光层提供保护，主要有客户侧1+1保护、ODUk保护、光波长保护、光复用段保护（OMSP）、线路侧保护（OLP）等。

鉴于本文所讨论内容，以下主要介绍ODUk保护。

ODUk保护属于电层保护，基于OTN架构内的电层交叉矩阵实现业务的并发与选收，能够达到类似于SDH/MSTP的保护倒换模式；保护倒换判断条件多，能够基于G.709协议下的各种告警进行倒换触发。

分为ODUkSNCP保护和ODUkSpring保护。

1、ODUkSNCP保护

ODUk的SNCP保护原理如图2所示：

图2

在业务发送端，需要保护的客户业务从支路板输入，通过交叉单板交叉分成工作信号和保护信号，分别送往工作线路板和保护线路板，然后工作信号和保护信号分别在工作通道和保护通道中传输。

在业务接收端，正常工作时，仅工作线路对应的交叉连接生效，保护线路板的交叉连接处于断开状态。

当工作通道故障时，断开工作线路交叉连接，保护线路板对应的交叉连接生效，业务信号工作在保护通道。

当工作路由恢复正常后，根据网管上预先配置的恢复类型，业务信号可以恢复到指定的线路板所对应的交叉连接上。

2、ODUkSpring保护

ODUkSpring保护倒换需要APS（自动保护倒换）协议支持，采用双端倒换方式，即正向或反向工作ODUk失效时，都将导致收发两端同时倒换到保护ODUk。

ODUk环保护分为二纤ODUk环保护和四纤ODUk环保护两种组网保护方式。

二纤ODUk保护环上各节点之间只需2根光纤，S1和P1、S2和P2分别在同一根光纤内。

四纤ODUk保护环上各节点之间需要4根光纤，S1、S2、P1、P2分别在不同光纤内由于二纤环和四纤环的保护原理相同，下面以四纤环为例对ODUk环保护倒换原理进行分析。

图3是一个由4个节点构成的四纤ODUk保护环，假设图中NE1与NE2间有1路ODUk业务。

正常工作时，NE1与NE2间的业务由NE1与NE2间的工作ODUk承载。

图3

NE1←→NE2←→NE3为正常工作路径，当NE1、NE2间工作路径发生故障时，NE1、NE2检测到故障满足倒换条件，将向NE3发送APS信息。

同时，NE1和NE3将判断NE1←→NE2←→NE3间的保护ODUk是否处于正常工作状态，若保护ODUk正常，则NE1、NE2、NE3将执行桥接和倒换，NE1与NE3间的业务改由NE1←→NE2←→NE3间的保护ODUk承载，由于保护ODUk与工作ODUk路由相同，此种保护倒换称为近端倒换。

当NE1与NE2间的工作ODUk和保护ODUk均出现故障时，NE1与NE3间的业务将受到影响。

此时，NE1与NE3间的业务将改由NE1←→NE4←→NE3间的保护ODUk承载，由于保护ODUk与工作ODUk路由相反，此种保护倒换称为远端倒换。

两种保护倒换过程如图4所示。

图4

需要注意的是，由于ODUk环保护采用共享保护方式，所有节点共用同一保护“环”，故在同一时间，同一区段只能支持一条业务的保护倒换。

例如，当NE1与NE3间业务发生远端倒换保护时，由于NE1与NE4间的保护ODUk已被NE1与NE3间的业务占用，若此时NE1与NE4间的工作ODUk再发生故障将不会发生保护倒换。

二、ODUkSNCP、ODUkSpring和SDH的复用段保护的协调

1、ODUkSNCP与SDH复用段保护的协调

测试拓补图如图4所示：

图4

测试中，SDH配置为1+1复用段保护，分别承载在OTN的两个通道上，在OTN设备上对SDH主用通道进行SNCP保护。

测试时，SDH分析仪为SDH设备提供一个STM-16级别的业务，在SDHNE1’上将该业务复用到一个STM-64颗粒上，并将此颗粒作为OTNNE1的客户信号进行传输。

OTN分析仪设置为穿通模式，用于插入能产生倒换的告警。

OTN等待恢复时间设为5min，SDH等待恢复时间设10min。

由OTN分析仪对OTNNE2方向下插告警。

当插入SDH告警时，只有SDH复用段保护进行倒换，即此时业务处于SDH复用段保护通道上。

这是因为OTN具有透明传输的特性，与DWDM是类似，只保证传输的质量，而不会对传输的业务进行处理。

SDH作为OTN的业务时，无论SDH有何告警，OTN只会如实的传送，而不会对其系统产生任何影响。

同理，如果在SDHNE1’和OTNNE1之间插入任何告警也不会对OTN系统产生任何影响。

当插入OTN告警时，OTN主用通道故障，OTN和SDH设备都会进行倒换，此时业务处于SDH复用段保护通道上。

如果OTN主用通道故障后立即恢复。

在5min时，OTN恢复至主用通道。

在10min时SDH恢复至OTN主用通道。

如果OTN主用通道故障后不恢复，就不会涉及到OTN通道恢复的问题，OTN设备将一直处于使用备用通道状态。

在10min时，SDH设备恢复至OTN备用通道。

倒换及恢复时间如表1所示（单位：

ms）：

插入告警

恢复式

倒换时间

返回时间

SDH

（STM-64）LOS

17.313

9.987

（STM-64）LOF

18.074

0.551

（STM-64）MS_AIS

16.574

0.426

（STM-64）MS_EXC

0.574

0.300

OTN

LOS

17.208

0.428

OTUk_LOF

17.696

0.442

OTUk_DEG

18.704

0.422

PM_AIS

15.828

0.548

TCMi_TIM

20.935

0.547

表1

2、ODUkSpring与SDH复用段保护的协调

测试拓补图如图5所示：

图5

三台SDH设备组成两纤复用段环保护。

三台OTN设备各通过两个方向的两个波道配置OTN环网保护。

其中S1通道为S业务的主用通道，P1通道为S业务的保护通道。

S2通道为P业务的主用通道，P2通道为P业务的保护通道。

仪表设置不变，SDH分析仪为SDH设备提供一个STM-16级别的业务，在SDHNE1’上将该业务复用到一个STM-64颗粒上，并将此颗粒作为OTNNE1的客户信号进行传输。

OTN分析仪设穿通模式，用于插入能产生倒换的告警。

OTN等待恢复时间设为5min，SDH等待恢复时间设10min。

由OTN分析仪对OTNNE2方向下插SDH告警时SDH复用段进行环保护倒换，OTN不倒换。

OTN分析仪插入告警或断开OTNNE1-OTNNE2之间的承载S1通道的光纤后，造成S1通道故障，SDH和OTN都会发生倒换。

（1）S1通道故障后,再立即恢复。

S1通道倒换至P1通道，SDH业务在OTN环上倒换至S2通道。

这是由于在S1通道故障时，SDH设备已经发生倒换，所以此时业务处于P通道上，而S2通道承载的就是SDH复用段保护通道P，所以此时业务在S2上。

在5min时，OTN先恢复至S1通道，此时SDH设备没有动作，此次倒换不会影响业务。

在10min时，SDH恢复至S，在OTN环上，业务也再次回到S1上。

（2）S1通道故障后,不恢复。

S1通道倒换至P1通道，SDH业务在OTN环上倒换至S2通道，同时S1倒换至P1。

由于S1通道不恢复，所以OTN设备不能恢复至S1，其保护通道P1一直处于倒换状态。

在10min时，SDH恢复至S，在OTN环上，业务处于P1通道。

（3）S1通道故障后,不恢复。

S1通道倒换至P1通道，SDH业务在OTN环上倒换至S2通道，同时S1倒换至P1。

此时，再断开OTNNE1-OTNNE3之间的承载S2通道的光纤，造成S2通道故障，不恢复，。

SDH和OTN都将发生倒换。

SDH倒换至S，OTN环上S2倒换至P2，业务最终由P1通道承载。

倒换及恢复时间如表2（单位：

ms）：

验证方法

恢复模式

倒换时间

恢复时间

（STM-64）LOS

36.983

9.412

（STM-64）LOF

35.213

9.287

（STM-64）MS_AIS

36.337

9.038

（STM-64）MS_EXC（B2）

35.962

8.998

（S1）LOS

37.234

8.749

（S1）OTUk_LOF

38.748

9.276

（S1）PM_AIS

36.002

9.749

断开S1，再插回（业务先倒换到S2，再恢复到S1）

37.626

9.127

断开S1，不插回（业务倒换到S2），再断开S2（业务回到P1）

30.688

31.689

业务在S2时，断S2，不插回。

（最终恢复到P1）

33.000

37.126

三、结果分析及维护建议

由以上论述可以看出，在ODUkSNCP和ODUkSpring保护分别与SDH的复用段保护的协调时，虽然两者的倒换时间都符合协议规定的小于50ms，但是ODUkSNCP的保护倒换时间要明显小于ODUkSpring的保护倒换时间。

另外，从各种可能发生的倒换情况中，我们可以得出结论，ODUkSpring保护方式可以提供更多的保护机会，也就是增强了系统的自愈能力。

然而也有一个问题显现出来，那就是ODUkSpring保护在提供更多保护倒换机会的同时，会造成多次倒换的情况发生。