中興通訊長途骨干網(wǎng)波分保護方式分析

一、引言

近期，為順應(yīng)GE/2.5G/10G等大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送需求，并降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，IPoverWDM技術(shù)已逐漸成為各運營商關(guān)注的新一輪焦點技術(shù)。IPover WDM又名光因特網(wǎng)，它是由WDM系統(tǒng)、路由交換組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其核心技術(shù)就是充分利用WDM技術(shù)引入的巨大傳送帶寬和高速路由器交換機的強大交換能力，在IP層與光學(xué)層之間合理地實現(xiàn)流量工程、保護恢復(fù)、QoS和網(wǎng)絡(luò)管理等優(yōu)化配置，構(gòu)筑成一種簡單高效的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

由于IPoverWDM技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致SDH層邊緣化，IP傳輸將極大地依賴于WDM層面的保護，因此，IPover WDM的演進對波分骨干網(wǎng)層面保護技術(shù)的靈活性和安全性、保護資源利用率、保護方式的高效率等方面均提出了嚴峻挑戰(zhàn)。

二、中興通訊波分保護方式及原理

波分系統(tǒng)的保護方式大致有以下3種：基于單個光通道的保護、基于光復(fù)用段的保護和基于環(huán)網(wǎng)的保護。中興通訊在此基礎(chǔ)上提供7種保護實現(xiàn)方法，是業(yè)界提供光層保護方式最多的廠家。本文將重點介紹1:N保護和雙向光通道共享2種保護方式，其他保護方式簡要概述。

1．基于單個通道的1＋1保護

在1＋1保護系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)接口、復(fù)用器/解復(fù)用器、線路光放大器、光纜線路等所有的系統(tǒng)設(shè)備都需要備份，業(yè)務(wù)信號在發(fā)送端被永久橋接在工作系統(tǒng)和保護系統(tǒng)上，接收端從2個線路通道收到業(yè)務(wù)信號，擇優(yōu)選擇更合適的信號。該種保護方式的可靠性比較高。

由于一條WDM線路可以承載多個通道，因此在這種方式中，可以使用同一WDM系統(tǒng)內(nèi)的通道來作為保護通路。在一個WDM系統(tǒng)內(nèi)，每一個通道的倒換與其他通道的倒換沒有關(guān)系。

2．基于單個通道的1:N保護

圖1 基于單通道1:N保護

圖1所示，T×11、T×21～T×n1共用一個保護段，與T×p1構(gòu)成1:N的保護關(guān)系。以此類推，T×1m、T×2m、T×nm共用一個保護段，與T×pm構(gòu)成1:N的保護關(guān)系。接收端監(jiān)視和判斷接收到的信號狀態(tài)，并執(zhí)行來自保護段合適信號的橋接和選擇。

在一個WDM系統(tǒng)內(nèi)，每一個通道的倒換與其他通道的倒換沒有關(guān)系，即WDM系統(tǒng)1里的T×11倒換到WDM保護系統(tǒng)1時，T×12、T×13，T×1m可繼續(xù)工作在WDM工作系統(tǒng)1上。

3．光復(fù)用段保護OMSP

這種方案是在光路上進行1＋1保護，而不對終端線路進行保護。在發(fā)端和收端分別使用1×2光分路器和光開關(guān)，或采用其他手段，在發(fā)送端對合路的光信號進行分離，在接收端對光信號進行選路。

在這種保護系統(tǒng)中，只有光纜和WDM的線路系統(tǒng)是備份的，WDM系統(tǒng)終端站的業(yè)務(wù)終端和復(fù)用器/解復(fù)用器無需備份。

光復(fù)用段保護OMSP只有在獨立的2條光纜中實施才具有實際意義。

4．單向光通道保護倒換UPSR

單向光通道保護屬于專用式光通道保護，采用并發(fā)選收的方式，當(dāng)工作通道（主用通道）發(fā)生故障時，自動切換到保護通道（備用通道）；當(dāng)工作通道恢復(fù)正常后，可設(shè)置返回方式（從備用通道切換到主用通道）或不返回方式（仍工作在備用通道）。在從備用通道返回到主用通道的過程中，應(yīng)給出一定的等待和確認時間，該時間可以是固定的，也可以通過網(wǎng)管來設(shè)定。

5．雙向光線路共享保護倒換BLSR

雙向光線路共享保護屬于共享式保護，在保護通路閑置情況下可以傳送一些低等級的業(yè)務(wù)，適合于環(huán)網(wǎng)各節(jié)點之間的業(yè)務(wù)流量相對均勻的情況，從工作方式上看相當(dāng)于一種光復(fù)用段保護倒換。

雙向光線路共享保護環(huán)上的兩個相鄰節(jié)點間只需兩根光纖。一根光纖同時載送工作波長（S1）和保護波長（P2），另一條光纖上同時載送工作波長（S2）和保護波長（P1），即可設(shè)置每條光纖上的一半波長載送工作信號（S），另一半波長載送保護信號（P）。在一條光纖上的工作波長（S1），由沿環(huán)的相反方向的另一條光纖上的保護波長（P1）來保護。反之亦然，這就允許了工作業(yè)務(wù)量的雙向傳送。

6．雙向光通道共享保護倒換BPSR

雙向光通道共享保護屬于共享式光通道保護，保護通道在正常情況下可以傳送低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)，適合于均勻型的環(huán)網(wǎng)業(yè)務(wù)分布模式。

雙向光通道保護環(huán)上的兩個相鄰節(jié)點之間需要兩根光纖，其中一條光纖（F1）中有一半波長作為工作波長（S1），另一半波長作為保護波長（P2）；另一條光纖（F2）中也有一半波長作為工作波長（S2），另一半波長作為保護波長（P1）；并且由P1保護S1，P2保護S2。F1和F2的業(yè)務(wù)方向相反，兩個節(jié)點之間的業(yè)務(wù)必須分別通過F1中的S1和F2中的S2雙向傳送。

為了說明保護倒換的機理，假設(shè)節(jié)點A與節(jié)點C之間的業(yè)務(wù)通過光纖F1中的工作波長Sac（S1波長組中的一個波長）傳送（經(jīng)過節(jié)點B）；節(jié)點C與節(jié)點A之間的業(yè)務(wù)通過光纖F2中的工作波長Sca（S2波長組中的一個波長）傳送（也經(jīng)過節(jié)點B），工作波長Sac從節(jié)點A上路到節(jié)點C下路（還可以從節(jié)點C上路到其他節(jié)點下路）；工作波長Sca從節(jié)點C上路到節(jié)點A下路（還可以從節(jié)點A上路到其他節(jié)點下路）。節(jié)點A和節(jié)點C之間的業(yè)務(wù)經(jīng)過的光纖區(qū)段相同，業(yè)務(wù)流向相反，構(gòu)成一個雙向環(huán)。如圖2所示。

圖2 正常工作狀態(tài)下的雙向光通道保護倒換環(huán)（工作在工作通道）

當(dāng)節(jié)點A和節(jié)點C之間的Sac發(fā)生故障后（例如在AB段發(fā)生故障，一般Sca不受影響），由節(jié)點C檢測到該故障，并且啟動自動保護倒換程序，自動保護倒換程序運行雙纖雙向WDM環(huán)網(wǎng)的自動保護倒換協(xié)議，通知節(jié)點A在A－B區(qū)段發(fā)生了故障，由節(jié)點A啟動保護倒換，將節(jié)點A到節(jié)點C的業(yè)務(wù)Sac倒換到Pac（P1波長組中的一個波長），而從節(jié)點A到其他節(jié)點的業(yè)務(wù)都不受影響，節(jié)點C到節(jié)點A的業(yè)務(wù)也不受影響。在自動保護倒換協(xié)議的控制下，節(jié)點D對Pac進行直通，最后節(jié)點C將該業(yè)務(wù)從Pac倒換回到Sac。同理，當(dāng)節(jié)點C和節(jié)點A之間的Sca發(fā)生故障后（例如在CB段發(fā)生故障，一般Sac不受影響），由節(jié)點A檢測到該故障，并且啟動自動保護倒換程序，自動保護倒換程序運行雙纖雙向WDM環(huán)網(wǎng)的自動保護倒換協(xié)議，通知節(jié)點C在C－B區(qū)段發(fā)生了故障，由節(jié)點C啟動保護倒換，將節(jié)點C到節(jié)點A的業(yè)務(wù)從Sca倒換到Pca（P2波長組中的一個波長），而從節(jié)點C到其他節(jié)點的業(yè)務(wù)都不受影響，節(jié)點A到節(jié)點C的業(yè)務(wù)也不受影響。在自動保護倒換協(xié)議的控制下，節(jié)點D對P2進行直通，最后節(jié)點A將該業(yè)務(wù)從Pca倒換回到Sca。如圖3。

7．光子網(wǎng)連接保護倒換

光子網(wǎng)連接保護屬于專用式的雙向光通道保護，采用并發(fā)選收的方式，當(dāng)工作通道（主用通道）發(fā)生故障時，自動切換到保護通道（備用通道）；當(dāng)工作通道恢復(fù)正常后，可設(shè)置為返回方式或不返回方式。返回方式可以是自動啟動或人工啟動，在從備用通道返回到主用通道的過程中，應(yīng)給出一定的等待和確認時間，該時間可以是固定的，也可以是通過網(wǎng)管來設(shè)定的。

在子網(wǎng)連接保護環(huán)中，兩個節(jié)點之間的雙向工作業(yè)務(wù)經(jīng)過的物理路由相同，即雙向的工作波長信號由一個方向的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別光纖承載，雙向的保護波長信號由另一個方向的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別光纖承載。子網(wǎng)連接保護同樣使用“首端橋接，末端倒換”的結(jié)構(gòu)。

三、中興通訊在中國移動IP over WDM測試中的保護實現(xiàn)方式及結(jié)論

2006年10月，中國移動研究院和信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸所聯(lián)合舉行了IPoverWDM的組網(wǎng)測試研究。該測試設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)模型是基于中國移動現(xiàn)有IP專網(wǎng)、省際干線光纜網(wǎng)和WDM網(wǎng)絡(luò)，在中國移動通信研究院的實驗室搭建了模擬現(xiàn)網(wǎng)的IP和WDM網(wǎng)絡(luò)試驗環(huán)境，用于充分驗證IPover WDM網(wǎng)絡(luò)方案在中國移動省際干線的可行性，通過測試確認IP over WDM在中國移動省際干線層面組網(wǎng)的實現(xiàn)方案。

在此次測試中，中興通訊經(jīng)過研究分析，推出了1＋1光通道保護和光通道共享保護兩種保護方式。根據(jù)中國移動的要求，整個測試網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計完全模擬現(xiàn)網(wǎng)站點及現(xiàn)網(wǎng)實際運行的業(yè)務(wù)進行，測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型的整個環(huán)長跨度為2000km。

經(jīng)過1個多月的嚴格測試，取得了良好的效果，在此次中國移動IPoverWDM整體測試中針對2種保護的性能比較如表1所示。

隨后，中興通訊先后進行了重慶移動、廊坊移動、河北移動、陜西移動及西部環(huán)一干等項目的現(xiàn)網(wǎng)測試，目前所有測試項目已全部完成，是所有參測廠家中第一個完成全部測試的廠家，測試結(jié)果均顯示無異常，測試過程及結(jié)果均受到用戶的一致好評。其中在重慶移動、廊坊移動采用的保護方式是中興通訊獨有的二纖雙向光通道共享保護技術(shù)。

經(jīng)過上述測試，得出如下結(jié)論：

●1＋1波長保護：技術(shù)成熟，配置簡單，滿足50ms倒換時間要求。

●光波長共享保護：技術(shù)成熟，現(xiàn)網(wǎng)有很多實際工程應(yīng)用案例，滿足50ms倒換時間要求；在分布式業(yè)務(wù)、多點匯聚業(yè)務(wù)模式下能大量節(jié)約波長資源；本次測試了2000km的傳輸環(huán)網(wǎng)，充分模擬工程實際配置，其倒換時間小于30ms。

四、中興通訊1:N保護方式在骨干網(wǎng)的應(yīng)用案例

2005年10月，中興通訊在新疆某運營商成功使用了1:N的保護技術(shù)。該項目的主要站點有烏魯木齊、庫爾勒、阿克蘇，其中庫車和羊大為電中繼站。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在烏魯木齊－庫爾勒、庫爾勒－阿克蘇之間建立1:5的保護，由40波保護1、2、3、4、39波。

五、結(jié)論

1:N通道保護和1＋1通道/通道共享保護的出發(fā)點是基于對業(yè)務(wù)本身的保護，1:N保護與1＋1通道/通道共享保護相比，更有效地節(jié)省了業(yè)務(wù)波長資源，對保護通道的利用更加高效，但當(dāng)多個業(yè)務(wù)同時出現(xiàn)故障時，無法提供有效的保護。1:N保護方式適用于業(yè)務(wù)緊張、空余波道資源短缺的組網(wǎng)應(yīng)用場合。1＋1通道/通道共享保護方式相對簡單、高效，可以在多個業(yè)務(wù)同時發(fā)生故障的情況下，提供有效保護。1＋1通道/通道共享保護方式適用于網(wǎng)絡(luò)資源富裕、業(yè)務(wù)QoS優(yōu)先級高的應(yīng)用場合。

與傳統(tǒng)的1＋1光通道保護技術(shù)相比，中興通訊獨有的二纖雙向光通道共享保護的出發(fā)點是基于對資源本身的保護，大幅節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源的使用率，提升了工程應(yīng)用中的業(yè)務(wù)通道利用率。另外，光通道共享保護與現(xiàn)有的復(fù)用段保護技術(shù)相比，是在業(yè)務(wù)的上、下路節(jié)點直接進行倒換，避開了現(xiàn)有技術(shù)在故障區(qū)段兩端節(jié)點進行雙端倒換的方式，從而極大地減少了保護路徑長度，保證了保護倒換的高效率完成。

據(jù)第三方數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中興通訊憑借靈活多樣的光層保護方式及領(lǐng)先技術(shù)，已連續(xù)3年在光層保護市場實現(xiàn)占有率第一。隨著二纖雙向光通道共享保護技術(shù)在2000km環(huán)網(wǎng)的驗證成功，以及在國內(nèi)各大運營商、國際眾多運營商網(wǎng)絡(luò)中的大規(guī)模應(yīng)用和穩(wěn)定運行，二纖雙向光通道共享保護勢必會在不遠的將來，替代傳統(tǒng)的1＋1保護方式，成為各運營商在骨干網(wǎng)保護方式中的首選方案。