骨干传输网络（精选7篇）
骨干传输网络 篇1
0引言
安徽省主干光通信传输网络经过多年的建设和发展,目前已经建成了南北2个带宽为10 Gb/s、1个带宽为2.5 Gb/s的主干传输网络,采用同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)技术,综合承载各类信息通信业务。随着电网的快速发展以及电网生产、调度、营销、资源等信息化管理的深入,庞大的业务数据流对数据网络带宽造成了极大的压力。依据国家电网公司“十二五”通信网规划[1],安徽电力“十二五”通信规划中提出应将省市数据业务通道带宽至少拓展至2.5 G,但现有的网络带宽余量已不充足。根据国家电网公司制订的带宽流量计算方法统计,省骨干三个SDH环网的使用带宽均超过了70%,空余155 Mb/s的时隙带宽数量极少。由此建设另一个覆盖省市公司通信节点的大容量骨干通信网络必要性凸显。综合考虑系统的效能、安全性、稳定性,决定采用先进成熟的光传送网(OpticalTransport Network,OTN)技术,建设以500 k V变电站间互连OPGW光缆为框架的省内大容量骨干光传输网,在合理的业务分配设计基础上和原10 G骨干环网共同承载信息和通信业务,并在原网络维护或故障应急时分享通道资源。
1总体规划
1.1业务需求
从电力信息业务粒度来看,大颗粒业务主要为逐渐壮大的基于IP的包括数据网络、高清视频会议系统、图像监控系统、软交换系统等信息通信业务,动态分配业务带宽。小颗粒业务主要是中心站到电厂、变电站或厂站节点间的电话、继保或安控通道等生产调度业务,业务带宽分配固定,对通道质量要求更高。相对于业务量变化较平稳的小颗粒业务,大颗粒业务的近年来爆发式的增长速度对主干网络带宽的压力巨大,其业务流向主要为省、市公司中心站间。因此在设计时,以大容量骨干光传输网络实现大颗粒电力信息通信等业务(10 GE、GE)的综合承载,作为“三集五大”的有力支撑。原有的SDH环网继续支持较小颗粒的调度生产业务,并可在需要时 应用OTN上预留的10 G和2.5 G SDH应急备用通道。大容量骨干传输网业务设计如图1所示。
1.2网络架构
从光纤可靠性角度看,500 k V变电站间的光缆均随高压输电线路架设,可靠性较高,而省、市公司中心节点位于城市中心,入城光缆大多是地埋管道光缆或ADSS光缆,光缆跳接点多,衰耗大,可靠性低。因此,大容量骨干通信网络架构适宜采用“核心 + 汇聚 + 接入”的层次模式,以省公司等中心节点为核心层,承载大量业务;汇聚层主要依托骨干500 k V变电站,依托电网主网架构建格型Mesh拓扑结构,提高网络可靠性。以市公司节点作为接入层采用1+1方式接入汇聚层,业务经过最短路上联汇聚节点。这样有利于形成清晰的网络结构和业务流设计。
1.3技术路线
光传送网OTN是已形成ITU标准[2]的大容量光网络通信技术,近几年发展迅速。在继承了早期密集波分复用大容量传输技术优点的基础上增加了类似SDH技术组网和电路调度的灵活性,目前在公用或专用网络均广泛应用。相对于早期的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术,OTN具有大颗粒调度和保护恢复、完善的性能和故障监测能力、更远的传输距离等优势,可实现多种业务信号封装和透明传输,大颗粒的带宽复用、交叉和配置[3]。对于电力系统来说它和目前广泛应用的同步数字体系技术SDH各有应用价值。OTN应用于骨干网层面,侧重于长距大容量传输,进行业务的汇聚,节省光纤资源。SDH大部分在汇聚接入层,侧重于对于小颗粒业务接入,适合于网络容量较小、传输距离较近的光网络。经过合理设计,OTN和SDH搭配应用于电力系统通信网络中可以互补并发挥各自的优势。
基于以上分析我们认为应当采用OTN技术,建立以省公司、省第二汇聚点为核心节点,500 k V骨干变电站为汇聚层,市公司为接入节点的安徽省大容量骨干光传输网络。大容量骨干传输网拓扑如图2所示。
2大容量骨干光传输网建设
2.1网络规模
新建的安 徽省大容 量骨干光 传输网络,基于500 k V/ OPGW光缆,采用网状 网(MESH)结构,保证路由层的安全,网络本期节点均设于现已运行的500 k V变电站及 安徽省主、备 调度中心 内,共计21个站点,最终将16个地市公司也纳入本网络内。本期工程中各站点的设备配置均考虑到将来每个地市公司通过OTN设备采用2个光方向的1+1方式与500 k V变电站OTN相连。工程采用40×10 Gb/s的波分系统,省公司及备调核心节点采用3台中兴ZXONE8500设备,500 k V变电站采用18台ZXONE8300设备,均根据环境配置必要的板件和光放。设备的主控板、电源板都采用1+1冗余备份的工作方式,交叉板采用立方保护。
2.2业务接入和汇聚
大容量骨干传输网以省公司中心站和省内第二汇聚点阜阳公司为核心节点,所承载的大颗粒业务主要位于核心节点与市公司之间,500 k V变电站虽然是网络汇聚层的骨干节点,本身的视频、生产管理等业务带宽需求不大,因此采用以下设计。
1)省公司2台核心节点分别开通1条10 GE业务到第二汇聚点,形成核心节点间的两两互联;
2)16个市公司 分别开通1条10 GE业务链路到省公司核心节点,业务路由采用光子网连接保护(Optical Data Unit Sub Network Connection Protect,ODUk SNCP)保护方式,业务链路尽量均衡分担到省公司配置的两条GE业务到第二汇聚点,业务路由采用ODUk SNCP保护方式。GE业务链路与10 GE业务链路之间为在线备用关系,当省公司核心节点失效的情况下,市公司到第二汇聚点的业务链路转为主用业务链路;
3)每个500 k V变电站需开通业务到省公司和第二汇聚点,为减少对通道的占用,采用二次汇聚的方式,既将4~5个500 k V变电站的GE汇聚到一个500 k V变电站,然后该500 k V变电站再分别开通1条到省公司和第二汇聚点的GE业务;
4)在网络中预留1个10 G的SDH通道及1个2.5 G的SDH通道,作为应急备用通道。
2.3业务保护
由于大容量骨干传输网的业务基本为以省公司和第二汇聚点为中心的星型业务,业务颗粒均为10 GE/10 G或小于10 G,经考虑后保护方式采用了ODUk SNCP保护方式[4]。该种保护方式属子网连接保护,保护方式原理如图3所示。其利用电层交叉的双发选收进行保护,是一种专用点到点的保护机制,可应用于链型、环型、MESH的网络结构中,可对全部网络节点实行保护,保护切换时间在50 ms以内。该方式主要对线路板及其以后的单元进行保护,发送信号时源端客户侧经过光交叉单元双发到2个线路波长转换板,经过不同的光纤送向宿端。接收时同样。
通过重路由恢复功能,大容量骨干光传输网所有业务均能设定业务恢复优先级和路由策略,为核心业务提供永久1+1保护,在主路径失效情况下,在MESH网构中的多条可达路径集合中,自动计算和建立最佳恢复路径。多条业务可共享保护恢复路径资源。
此外针对SDH业务建立 应用OTN通道的保护隧道,可以在原SDH网故障应急的情况下将其所有业务使用大容量骨干网络资源透明传输至目的站点,形成了SDH环网本身通道以外的带外冗余保护。
2.4性能及运行环境建设
新一代的安徽电力大容量骨干传输网,网络带宽400 G;核心节点业务交叉容量和接入容量提升至3.2 T,可接入10 GE/GE/FE、SDH、PDH、ATM等各类业务;实现MESH网状路径智能光网络业务保护,保护切换时间小于50 ms。建设过程中精确测试计算了各业务通道的光信噪比(Optical Signal NoiseRate,OSNR)及残余色散。OSNR示例见表1所列,结果充分满足设计指标要求。
大容量骨干网络长远解决了业务快速增长带来的网络容量不足的问题;强化和优化了骨干通信网络架构;显著提升了传输距离、传输信噪比、误码率等网络性能指标。
在运行环境建设方面,大容量传输设备对电源、安全防护、散热等方面运行环境因素要求较高。在充分考虑安全运行条件前提下,参考国家电网公司及业内有关标准和要求结合现场实际针对安装工艺和接地、防尘、散热等方面环境标准制订规范,采用了增设出线光配线架、扩展机柜散热容积等措施,对现有的机房环境按照统一标准进行了整改。对于设备多个子架分别双电源高功率供电的要求,通过精密计算,采用了先集中后分布的层次供电方法,成功地保障了电源容量和稳定性。对于原有较小容量的空开和出线,一律更换以满足安全容量。通过以上举措,有效强化了大容量网络运行的安全可靠性和持续性。
3成果和效益
3.1验收投运
安徽省公司于2013年9月在合肥组织召开了大容量骨干光传输通信网一期工程项目竣工验收会议。会议认为工程质量符合国家规定,满足电力光纤通信工程验收规范。工程通过验收,具备正式投入运行条件。投运后达成以下应用效果。
1)省市公司、省公司到500 k V变电站间构成了稳定可靠的大容量数据业务通道。16个市公司分别开通10 GE业务到省公司新、老大楼,承载管理业务、视频业务、用电信息、通信管理等大颗粒业务。每个500 k V变电站各有1条GE业务分别到省公司和阜阳公司(第二汇聚点),承载数据网络、办公网络、视频业务等大颗粒业务。以上路由均采用智能光网络保护机制,工作路由故障时50 ms内切换至保护路由,提高了安全可靠性。目前已有国家电网公司及省网公司的多条重要业务布署,业务运行稳定高效。
2)为现有的SDH网预留了透明传输的应急备用通道。虽然SDH环网本身也具备保护机制,但当主干光缆检修维护开环形成单路通道时,再发生故障易造成业务中断。通过大容量骨干光传输通信网预留的10 G和2.5 G SDH应急备用通道,可以在SDH网故障应急的情况下将其所有业务均通过第三条路径透明传输至目的站点,加强业务通信的安全保障。
3.2经济及社会效益
按安徽电力“十二五”通信规划,省市公司之间的数据网络带宽至少达到2.5 G。按此计算省公司至16个市公司骨干带宽需达到16×2.5 G,也即40 G。排除已有的SDH网络,至少需要建设3个10G SDH网络。再考虑纤芯资源不足需要建设环绕全省的新光纤网络,采用建设SDH网络解决问题总造价超过8 000万元。本项目总体投资为其1/3不到,大大节约建设资金。
应用该成果既解决了“十二五”信息通信规划中的网络带宽需求;又强化了通信网络结构,提升了传输距离、传输信噪比、误码率等网络性能指标,强化了业务的性能和安全及网络的可靠性、可管理、可运维性;并为原有SDH光传输网提供了2.5 G、10 G冗余链路保护,同时在多个层面提高了电力通信安全和可靠性。
安徽省公司下一步将进行大容量骨干光传输网二期项目建设,同步建设数据骨干通信网络,实现省市间的综合业务承载,满足国家电网公司信息通信十二五规划提出的大颗粒数据业务需求。随着大容量骨干光传输通信网的稳定发展以及光电集成器件(Photonics Intergraded Device,PID)[5]、分组传送网(Packet Transport Network,PTN)等接入技术互联互通的成熟应用,与SDH骨干网、市县公司的四级网络、城域网的分界面和接口也应纳入考虑。
4结语
安徽省大容量骨干光传输网建设完成后,可满足智能电网各个环节的通信需求,与现有的10 GSDH传输网互为备用,统筹规划,均衡发展,形成支撑坚强智能电网发展、网络结构合理、覆盖面全、可靠性高、接入灵活、经济高效的电力骨干通信网络,为发电、输电、变电、调度各环节提供通信技术支撑平台。长期还需要更多的系统思考和技术创新,最终实现一体化的以大容量骨干网为核心的多层次电力通信网络,为生产管理和三集五大深化提供强有力的支持。
摘要：通信骨干网是承载电力信息通信业务的高速公路。为解决逐年增加的数据业务需求带来的压力,国网安徽省电力公司应用新技术规划建设新一代的大容量骨干光传输通信网,优化网络结构,提升网络性能,提供更强的业务支撑能力和更可靠的业务保障。从业务需求、网络架构、技术路线3方面阐述了大容量骨干光传输网的规划设计,重点分析了对承载业务的接入和保护以及运行环境的建设,说明了项目建设带来的网络性能提升以及其他成果和效益,最后针对需求和技术发展趋势提出了下一步工作思路。
关键词：大容量骨干光传输网络,OTN,规划建设
骨干传输网络 篇2
随着国家“三网融合”的提出, 广电行业一方面要面对来自固网以及移动运营商不断增强的竞争, 还要面对人们日益提升的文化、娱乐需求, 以及对视频业务的定制化、数字化的挑战。广播电视网络将不仅要承载传统的广播电视业务, 同时还要承载高清电视节目、VOD、互联网、大颗粒专线业务等新增的业务。随着业务的不断发展, 对干线网传输带宽的需求将日益剧增, 现网MSTP所提供的带宽将远远无法满足未来业务的发展。同时由于现网仅是一个一维平面结构, 无网络分层, 对于今后大量交互式的业务和IP业务的传输, 会不可避免地出现带宽瓶颈。因此, 对现网的改造扩容已经势在必行。建设全省范围内密集波分系统, 较大程度地扩大干线网传输带宽, 才能够充分满足未来高带宽业务承载的需求, 进一步提高广西广电网络的竞争力, 为今后实现广西广播电视有线网络规模化、产业化发展奠定基础。
1 网络现状分析
广西广电省干MSTP网络分为2.5 Gbit/s和10 Gbit/s双平面。
2.5 Gbit/s MSTP平面基本覆盖广西全境, 网络结构优化十分成熟, 但在网运行时间较长, 网络几乎处于满负荷运行状态。随着网络运行年限的不断增加, 设备将面临板件老化的问题, 甚至部分型号设备厂商已经停产, 不利于网络的运行和维护。10 Gbit/s MSTP目前承载大量重要业务。随着各种业务的开展, 网络资源利用率快速上升, 可用资源逐渐减少, 很快将会面临带宽发展瓶颈。
在三网融合的发展趋势下, IP业务和双向业务增长十分迅速, 同时开展其他新业务均需要大量的传输带宽。而当前骨干网流量以每年60%以上的增速快速增长, 在未来5年内, 骨干网络的带宽需求将增加10倍以上。在现有MSTP网络的基础上, 不论是网络扩容升级还是优化结构, 均无法有效解决未来的发展瓶颈, 且MSTP网络也无法满足大颗粒业务的灵活调度和承载, 不能满足新业务的带宽需求。
为了适应三网融合的发展趋势, 满足未来业务发展的带宽需求, 构建一张调度灵活、高效传输、稳定可靠的新一代大容量传输网势在必行。
2 技术分析
随着网络核心层的全IP化, 基于IP的传输网将是未来承载的主流。传输网呈现出IP化、宽带化、融合化的发展趋势, 传输业务的主流已经转向大容量数据业务。为了有效地解决数据流量对传输网络的冲击, 骨干层传输网在此形势下, 也应时而变, 实现IP传输的技术方式也有多种选择。
2.1 IP over Fiber
IP over Fiber, 即通过光纤直驱的方式实现IP网络的互联互通。IP over Fiber组网简单, 在数据城域网建立初期有广泛应用。随着路由器节点的增多和流量增加, IP over Fiber消耗光纤迅速增多, 同时路由器线路接口传输距离有限, 并且线路光口传输距离越远, 价格越高。其网络结构模型如图1所示。
通常情况下, 多业务路由器路由收敛时间难以达到50 ms, 尤其在物理层发生高速链路中断, 大量业务需要保护时, 仅仅依靠核心路由器恢复无法实现可靠的网络保护。其次, 物理层传输难以完成长距、超长距的传输。
因此从承载效率和网络电信级保护来讲, IP over Fiber是远远不能满足今后IP网的业务发展需求的, 必须考虑其他物理层承载技术。
2.2 IP/MSTP over WDM
WDM提供大容量的点到点管道, MSTP作为大容量管道交换设备, 承担3项至关重要的功能:业务疏导、业务保护和链路管理。这3项重要功能保障了电信级IP业务的传输质量, 减轻了对路由器交换容量的压力, 也降低了全网建设成本, 是比较成熟的IP承载方案。然而, 以VC4为交换颗粒的MSTP线路端口速率仍然以10 Gbit/s为主, 传输容量受到极大限制, 而且需要将10 Gbit/s或40 Gbit/s反向复用成数十、数百个VC4用于交换, 然后复用成10 Gbit/s或40 Gbit/s, 增加了大量不必要的成本, 在IP业务量快速增加的今天, MSTP层已经成为沉重负担。
在目前传统的IP/MSTP over WDM组网模式下, IP网和WDM网相互独立, 无法实现业务的灵活调度, 因为目前IP层一直把WDM链路系统的波长视作黑光纤, 一个IP链路中承载着不同流向、不同优先级的业务, WDM链路系统仅作为一个刚性的大管道完成点到点的传输功能, 不能进行业务源宿节点和业务优先级的识别, 因此也无法实现对业务的路由优化和组网成本优化。
随着IP化业务的逐步开展和运营, IP骨干网的业务量也将成倍增长, IP/MSTP over WDM系统的保护方式和组网结构难以满足复杂的网络环境以及实现多维度的业务灵活调度, 同时运维管理复杂、网络投资成本随着业务量增长线性提升, 因此需要寻求更加理想的解决方案, 继承传统MSTP和WDM的双重优势, 实现大容量传输的同时对大颗粒业务灵活调度和监控管理。
2.3 IP over OTN
传统MSTP传输网业务调度颗粒小, 传输容量有限, 对于大颗粒宽带业务的传输需求显得力不从心。传统WDM只解决了传输容量, 没有解决节点业务调度的问题。同时, 作为点到点扩展容量和距离的工具, WDM组网及业务的保护功能较弱, 无法满足大颗粒宽带业务高效、可靠、灵活、动态的传输需要。为了满足ALL IP化的发展趋势, 新一代基于OTN的智能光网络 (OTN-based ASON) 应运而生。
OTN是继PDH、SDH之后的新一代数字光传输技术体制, 它能解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题。OTN以多波长传输、大颗粒调度为基础, 综合了MSTP及WDM的优点, 可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度, 并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护, 形成一个以大颗粒宽带业务传输为特征的大容量传输网络。OTN的完整功能模型如图2所示。
在OTN网络中加载ASON/GMPLS控制平面, 即构成基于OTN的ASON网络, 实现多层面调度的互相配合与统一控制。
2.4 技术选择
通过对各种传输技术的简单分析和比较, OTN传输技术既符合未来的IP化、宽带化、融合化的发展趋势, 又能兼容传统MSTP业务。更加重要的是, OTN可以平滑地向ASON演进。因此, OTN是现阶段最适合广西广电, 建设调度灵活、高效传输、稳定可靠的新一代大容量传输网的传输技术。
3 网络规划
建设技术领先、安全稳定的OTN传输网, 为NGB的部署奠定基础, 实现各种大容量传输、适合各种业务透明传输, 满足未来几年的业务发展需求。
3.1 网络结构规划
结合广西广电的市县分布、市县业务量大小、光纤资源等多个因素的综合考虑, 广西广电波分干线分两级, 即分为一级OTN干线网和二级OTN干线网。其中, 一级OTN干线网包括西环、东环和南环3个骨干环, 覆盖全区14个地市;二级OTN干线网建设若干本地汇聚环, 覆盖各市到所辖县。网络采取整体规划、分步实施的方法。
全省一级干线和二级干线的整体拓扑图如图3所示。
一级OTN干线网系统规划容量为40×40 Gbit/s的智能密集波分系统, 规划网络结构为16个上下业务的背靠背OTM站点和20个光中继OLA站点组成3个波分环网。规划网络结构如图4所示。
3.2 业务需求规划
新建OTN网络西环开通10波, 东环开通13波, 南环开通13波。主要承载业务包括广播业务、点播业务、数据业务和SDH业务等。
3.2.1 GE广播业务
GE广播业务:在西环、东环和南环上, 分别开通1波GE广播业务, 本期使用其中3个GE通道 (其中2个作为数字电视IP直播业务, 另外1个主要承载VOD的IP录制流的分发) 和1个2.5 Gbit/s通道 (承载新建的2.5 Gbit/s MSTP) 。
3.2.2 GE点播业务
GE点播业务:在西环、东环和南环上, 区传输中心至环上每个OADM站分别开通1波点播业务, 实现区传输中心至每个OADM站GE数据业务的灵活传输。后续扩容时, 在区传输中心至每个OADM站的数据业务不超过8GE的情况下, 可直接加载业务, 而不需要添加其他硬件配置, 扩容较为方便。
3.2.3 10GE数据业务
在西环、东环和南环上, 从区传输中心至环上每个OTM站分别开通2波10GE业务, 实现区公司至各市分公司的骨干IP网络互联。
4 设备选型及技术要求
4.1 技术要求
4.1.1 光层
网络技术规格采用波密集波分复用技术DWDM, 其频率间隔为50 GHz和100 GHz, 对于单波40 Gbit/s速率, 支持最大15×22 d B的无电中继传输规格。对于单波2.5 Gbit/s和单波10 Gbit/s速率, 支持最大19×22 d B无电中继传输规格。系统支持开放式接口, 具有光波长转换单元, 可将非标准波长的光信号转换成符合ITU-T G.684.1建议的具有标准波长的光信号, 实现开放式组网。
4.1.2 电层
集中电交叉, 支持交叉颗粒为ODU0, ODU1和ODU2信号的交叉调度。
支持ODU0, ODU1和ODU2通过交叉单元实现集中调度, 最大集中交叉调度能力需在1 Tbit/s以上。
4.1.3 业务接入层
可支持各种业务的透明接入, 包括SDH业务、IP/Ethernet、SAN、ESCON和OTN业务等。
4.2 设备选型
设备的选型要重点考虑设备的先进性、可靠性和网络的扩展性和可维护性, 此次选用的OTN设备组网, 支持80波系统, 单波可支持2.5 Gbit/s, 10 Gbit/s和40 Gbit/s, 且系统支持单波10 Gbit/s与单波40 Gbit/s混合传输。支持FE, STM-N, GE等多种业务混合传输, 可平滑升级至单波40 Gbit/s系统。
广西广电一级干线和二级干线以环网结构为主, 较少涉及环间波长调度, 通过对各种光层组网方案对比分析, 未采用静态光分插复用FOADM和动态光分插复用ROADM, 最终采用配置简单、架构清晰、技术成熟的背靠背OTM方式组网。全网设备采用了OUT支线路分离设计, 支线路可以分别扩容, 降低了扩容成本。在多环相交的站点采用共享集中电交叉方式, 可实现业务的跨环调度。同时, 通过对40波和80波系统对比分析, 80波系统如须平滑升级要预先配置滤波光器件, 增加了设备的插损, 导致系统信噪比降低, 须大量使用电中继单板, 增加了系统的复杂度和成本。若使用40×40 Gbit/s系统, 实现单波10 Gbit/s与40 Gbit/s混合传输, 在初期业务使用单波10 Gbit/s传输, 减少电中继的使用, 降低扩容成本, 未来可灵活升级至单波40 Gbit/s, 提升系统性能的同时实现大容量传输。
同时, 为了保证和提升系统的可维护性, 设备必须具备自动光功率的调整、自动增益的控制、自动功率均衡、自动光谱的分析和快速故障定位等功能。
通过对各供应商提供解决方案详细分析对比和严格的招投标程序, 最终选择华为公司OTN设备OSN6800和OSN8800混合组网, OSN6800主要实现光层功能, 满足光层技术要求, OSN8800实现OTN电层功能, 满足电层的交叉和调度技术要求。
5 小结
通过采用OTN设备组网方式, 配合OTN集中电交叉功能, 方便地实现广播业务的传送、省中心和多环相交节点的业务调度和疏导、超长距离时业务的再生、小颗粒业务的汇聚等功能, 同时由于支线路分离, 可灵活配置10 Gbit/s或40 Gbit/s的线路和支路, 实现平滑演进。为下一代广播电视网络NGB提供大容量、高速率的传输基础, 满足千吉比特的传输和交换的发展需求。
摘要：从在三网融合的发展趋势下, 数据业务发展十分迅速, 尤其是互联网宽带、IP-TV、视频点播等业务的发展对骨干传输网提出了较高的要求。提出了满足三网融合需求的骨干传输网络规划和建设方案, 该骨干网络既满足业务快速发展的大量带宽需求, 也满足大容量传输网络必须具备的高可靠性和高稳定性, 能够灵活快速地部署业务, 方便快捷地进行网络维护和管理。
骨干传输网络 篇3
关键词：电力骨干传输网,SDH配置模型
电力骨干传输网是各供电公司部署的四级传输网, 主要由地调、容灾第二汇聚点、500k V变电站和220k V变电站等相关节点构成, 负责承载继电保护、安稳、自动化等电力系统业务, 同时负责66k V变电站业务的接入和上传。
随着电力系统通信业务的迅速发展, 对电力骨干传输网的带宽和端口需求也不断增加, 由于电力骨干传输网的建设是依据业务需求逐步发展起来的, 设备配置差别较大。构建既能充分利用现网资源又能满足电力系统未来几年业务发展的骨干传输网是电力技改工程中的重要工作。
本文通过对电力骨干传输网承载的业务进行分析, 构建电力骨干传输网SDH配置典型网络模型, 并对骨干传输节点进行分类, 同时依据分类情况对华为和中兴传输设备进行配置, 为电力骨干传输网的发展提供必要的技术支撑。
1电力骨干传输网SDH业务分析
电力骨干传输网承载的业务主要有安稳业务、继电保护业务、调度数据网业务、调度交换网业务、综合数据网业务、动环监控业务和场站视频等电力生产、运行和办公等业务。
依据电力骨干传输网组成节点不同, 对地调、容灾第二汇聚点、500k V变电站及特别重要220k V变电站、重要220k V变电站和其他220k V变电站的业务类型、业务流向、端口需求、带宽需求进行科学的分析和预测, 归纳总结电力骨干传输网不同节点的业务构成, 具体情况详见表1、表2和表3。
2电力骨干传输网SDH配置模型
依据线路侧和支路侧光方向及业务承载情况对电力骨干传输网节点进行分类, 形成4类不同传输节点。
(1) Ⅰ类节点:地调及容灾第二汇聚节点作为业务的终结点, 此类节点落地业务多, 设备槽位占用率高, 线路侧光方向大于3个2.5G, 支路侧光方向大于3个622M光方向。 (2) Ⅱ类节点:500k V变电站和特别重要220k V变电站, 此类节点为骨干传输网的核心节点, 所带线路侧和支路侧光方向多, 一般线路侧光方向大于6个2.5G, 支路侧光方向大于3个622M的节点。 (3) Ⅲ类节点:重要220k V变电站, 线路侧光方向不大于6个2.5G, 支路侧光方向不大于3个622M。 (4) Ⅳ类节点:普通220k V变电站, 线路侧光方向不大于3个2.5G, 支路侧光方向不大于3个622M。
依据本文定义的4类节点, 结合电力骨干传输网的实际情况, 构建电力骨干传输网SDH配置模型:电力骨干传输网核心建议为10G速率, 节点为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类节点。由于地调光缆多为普缆, 建议采用10G速率双节点接入10G核心环。Ⅳ类节点采用双2.5G接入10G核心环, 具体网络结构详见图1。
3电力骨干传输网SDH典型设备配置
Ⅰ类节点采用华为设备建议选择OSN 7500+OSN 3500 (高阶200G+40G, 低阶40G+5G) ;采用中兴设备建议选择ZXMP S385+ZXMP S385 (高阶200G+40G, 低阶40G+5G) 。可通过新增大容量设备, 将原有设备作为扩展的方式来实现, 具体配置情况详见表4。
Ⅱ类节点采用华为设备建议选择OSN 3500+OSN 3500 (高阶40G, 低阶5G) , 中兴设备建议选择ZXMP S385+ZXMP S385 (高阶40G, 低阶5G) 。
可通过在原有设备基础上新增一台设备来扩充原有设备槽位, 具体配置情况详见表5。
Ⅲ类节点采用华为设备建议选择OSN 7500或者OSN3500 (高阶200G, 低阶40G) , 采用中兴设备建议选择ZXMP S385 (高阶200G, 低阶40G) 。
可通过升级现有设备交叉板, 或者新增设备替换原有设备来实现, 具体配置情况详见表6。
Ⅳ类节点采用华为设备建议选择OSN 3500 (高阶40G, 低阶5G) ;采用中兴设备建议选择ZXMP S385 (高阶40G, 低阶5G) 。
可通过利旧Ⅲ类节点替换下来的设备, 具体配置情况详见表7。
通过对上述4类节点的分析总结, 本文归纳总结出电力骨干传输网典型设备配置汇总表, 具体设备配置情况详见表8。
4结语
本文通过对电力骨干传输网S D H承载业务的分析和预测, 构建电力骨干传输网SDH承载模型, 同时对通信节点进行分类, 并对传输设备配置进行分类比较。为电力骨干传输网的技改建设提供了科学、可靠的的依据, 为电力通信业务可靠和稳定承载提供了坚实的技术保障。
参考文献
[1]邸卓, 王兴, 江婷, 梁浩.电力通信MSTP网络规划研究[J].信息通信, 2013, 10 (132) :34-35.
骨干传输网络 篇4
一、WDM系统结构分析及优化
DWDM系统优化是指根据实际线路光缆的各种参数,例如衰耗和色散,利用科学的算法工具对DWDM链路进行最优化计算和配置,并在工程执行期间进行具体的优化调整,尽可能消除或抑制信号传输过程中的失真和劣化,使DWDM系统处于相对最优工作状态,确保高质量传输的整个过程。业务信号在通过DWDM系统传播的过程中,由于系统和传输媒介的特点,会发生不同程度的信号失真,2.5Gb/s以下速率的信号因速率低而受失真的影响不大:而10Gb/s以上的高速率信号对这些信号失真非常敏感,受影响很大,因此系统优化对保证高速率大容量DWDM系统的高性能至关重要。由于缺乏成熟且低成本的高速集成电路(IC)开发工艺,再加上物理光纤介质的局限性,这使得超过40Gb/s的商业传输系统至今还不能实现。通过把单波长光纤链路的传输速率从2.5Gb/s升级到10Gb/s,DWDM可以将网络容量提高160倍,这是通过在不同波长上同时传输多个高速信号来实现的。波分复用(WDM)传输相对于时分复用(TDM)长距离中继网络的另一大优势在于它的“速率透明性”,这是因为在这些系统中,强制采用了纯光学功能。这些功能包括光多路复用和解复用、光线路放大(OLA),以及未来用于超长距离链路的光3R (放大、整形、定时)再生。因此,链路中原则上不包含为获得更高速率而要求改变光路元件的因素。DWDM传输系统的基本元件包括光多路复用器、光解复用器以及OLA,或者掺铒光纤放大器(EDFA)。这些器件用于放大光信号,以补偿由于材料不纯和光解复用器滤波损失造成的光纤衰减(如图1)。
二、光放大器的优化配置
当用于DWDM系统时,EDFA的增益不平坦、增益动态调节和锁定及EDFA的带宽等问题会限制骨干网的性能。因此,考虑从下面几个方面对EDFA放大器进行优化设计。
(1)改进光纤放大器的增益平坦性。通常有三种途径可以改进EDFA的增益平坦性:其一是增益均衡技术,其二是预加重均衡法,其三是光纤技术。
(2) EDFA光放大器的动态增益调节和锁定技术。
(3) EDFA的放大带宽。一种方案是把C波段EDFA和L波段EDFA装在一起联合使用,两者宽度相加,得到85nm,构成W-EDFA。这种实际试验的W-EDFA是采用分开波段的结构,在输入端设置分波器,把输入的宽带信号分为C波段和L波段两支,有两支EDFA各自放大,在输出端设置合波器,把放大的C波段和L波段信号合并为一个宽频带的输出信号。
(4)一种新的长途骨干网DWDM系统中光信号的放大方案(如图2)。其工作原理为:进入放大单元的光信号首先被均衡器进行均衡,同时使用光纤拉曼放大器(FRA)提高了光信号的信噪比;然后,复用在光纤中的C波段光信号和L波段光信号通过L/C分波器进行分波,各自进入光放大器(OA)分段放大,补偿损耗;放大的同时,光信号还通过由色散补偿光纤(DCF)组成的色散补偿模块(DCM)进行色散补偿,而增益调节和锁定单元可以动态调节光放大器的增益并锁定各通路输出的功率;C波段光信号在放大前通过1510/1550分波器和光监控信道(OSC)再次进行分波,在放大过后两者又通过1510/1550合波器进行合波;最后经过放大了的L波段光信号和C波段光信号再通过L/C分合波器进行合波,然后输出。这种补偿方案具有以下优点:
⊙增加了系统可用带宽。使用C波段1530～1565nm的35nm带宽和L波段1570～1565nm的55nm带宽,使系统的可用带宽达到85nm,大大提升了系统容量。
⊙具有动态增益调节和锁定功能。系统加入了调节和锁定单元,使得在进行信号放大时,可以动态调节和锁定增益。
⊙在放大光信号的同时,可以通过DCF进行色散补偿。
⊙均衡单元对可以对信号进行均衡,改善放大器增益的不平坦性,同时FRA的使用可以提高各通路信号的信噪比。
三、引入FEC对系统性能的改善
同拉曼放大器一样,在骨干网DWDM系统中前向纠错(FEC)技术也能提高系统的信噪比,提高接收机灵敏度,降低误码。但是,前向纠错技术的成本要比拉曼放大器低的多。前向纠错技术使用电域编码的方法,将编码算法烧结在芯片中,在发送机和接收机端插入载有FEC算法的专用集成电路(ASIC)芯片即可,因而,前向纠错的成本很低。而拉曼放大器价格昂贵,而且还需要维护调试。比较两者,前向纠错技术更具有成本优势。
在光网络中,一般采用光传送单元(OTU)来作为光信号收发端的设备单元,其中采用FEC技术比较合适,它可以保证光信号更加可靠的传输(见图3)。在图中光收发一体模块作为系统端的光口,将系统传来的光信号变为电信号或反之。长距离光收模块采用了高灵敏度的雪崩二极管(APD)接收机,将从远端接收的光信号变为电信号。在光收模块中若带有CDR (时钟提取和数据再定时模块),则后面将不再需要CDR。长距离发模块采用带温度和功率控制的激光器,具有稳定的符合ITU建议的波长以及其他相关指标,以将电信号变为光信号,在WDM光网络中传输。Demux是解复用模块,将高速串行信号解为低速并行信号。MUX是复用模块,将低速并行信号复用为高速串行信号。目前,也有光收/发模块和CDR&Demux/Mux功能集成在一起的Transponder可供选用。现场可编程门阵列(FPGA)模块完成光通道层开销的读入和读出,以及提供扩展I/O口等,与微控制单元(MCU)协同工作。MCU模块完成与网管的通信,本盘性能的采集、监测、告警、控制等功能。电源模块为整个盘上的器件和芯片提供工作电压。
以上是OTU中各个基本模块的功能的简单介绍,下面要重点考虑数字封装(Digital Wrapper)和FEC模块的功能和简单的设计考虑。数字封装和FEC模块完成数字包封与解包封功能,提供开销处理的输出口。这一处理过程在对信号进行数字包封时要采用FEC编码,在对信号解包封时要采用FEC译码。由于现有技术的限制还做不到在很高速率上的FEC编译码处理,所以在设计上要利用前面的CDR&Demux/Mux将进入OTU的高速数据进行解复用、降低数据速率后,再利用多个FEC编译码器对数据进行并行的编译码处理,然后将处理好的数据再复用成高速的数据流从OTU中发送出去。比如,对一个要进行编码处理的10Gb/s高速信号来说,一般是首先解复用成16路622M/s的信号,然后将它们并行的送入16个FEC编码器进行处理,然后再将处理好的数据复用成大于10Gb/S (具体的数值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号发送出去。对一个要译码处理的大于10Gb/s (具体的数值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号,也是首先解复用成16路大于622Mb/s(具体值取决于采用FEC码型的冗余度)的信号,然后送入16个FEC译码器并行处理,然后再将处理的结果复用成10Gb/s的信号发出去。
采用FEC技术的OTU单盘就是遵从该OTU结构设计实现的。它采用ASIC芯片实现了常用FEC RS (255,239)的编译码。同时需要进一步说明的是,不改变该OTU单盘的基本设计结构,而将数字封装和FEC模块进行重新设计就可以支持FEC码型的应用,从而可以使光通信系统获得更加良好的传输性能。
四、光接收器的优化设计
在长途骨干光网络中,光接收器的光信号面临非对称噪声以及光纤衰减和色散等问题,因此与TDM接收器相比,光接收器负担更大。为了增加接收器的灵敏度,通常先采用雪崩光电二极管(APD)。必须严格控制其反向偏置电压以保持其倍增因子在温度变化时不变。显然,这需要一个低噪声、低纹波和高精度的电源,它必须从系统板的3.3V或5V电源上得到APD需要的高反向电压。为保持APD的增益恒定,可以采用珀尔贴元件来控制温度。为了成功地实现BER优化,输入信号在CDR以前不能存在失真。那么在APD与判定功能之间的信噪比变化必须很小。把APD电流转换为电压的前置放大器,在整个动态范围内必须保持线性,其后的后置放大器必须提供进一步的线性放大功能。调节判定电压的阈值可以由线性的自动增益控制(AGC)电路来实现,它可以在接收器的整个动态范围内提供恒定不变的CDR输入电压。设计者也可以通过手动来调整,根据经验或通过自动控制回路测量BER来获得判定电压阈值电平。手动调节对小于2.7Gb/s的低速率应用来说具有成本效益,但对10Gb/s以上的速率则应该考虑采用自动BER优化方法。如果在CDR和并行转换器后面接收器采用了FEC或数字封装功能,实际的接收器BER可以从该功能中得到,它会考虑接收信号中经过纠正的错误数量。然后,这些错误数量信息可以用来作为控制自动阈值电平调节的反馈回路标准。另一种选择是在前置放大器的输出端调整阈值电平,这要求在整个前置放大器的动态输入范围内放大都是线性的,再加上一个自适应、自动控制的阈值电平,因为前置放大器的输出电压摆幅随接收的光功率而变化。由于输出幅度是变化的,没有其他方法可以替代自动阈值控制电路,可以从FEC或数字封装器的错误计数器输出中得到反馈。对于在前置放大器输出端自动控制阈值电平的情形,设计者可以采用一个简单的限幅放大器来代替AGC功能,因为AGC的临界回路时间常数可能会使接收器端的设计复杂化,即使那是一个用户可编程的时间常数。在前置放大器后面设置一个幅度判定电路(如限幅放大器),是可以接受的,因为幅度判定阈值电平是由前置放大器的输出端定义的。
五、结束语
本文对长距离DWDM的功耗、体积、成本和可靠性进行了优化设计。经过优化后网络运行的指标得到了提升,运行质量大为改善。网络结构的优化是没有终极目标可循的,随着技术的进步,市场的需求和竞争趋势的变化而不断发展。只有不断地融合新技术进行优化设计,才能发掘出DWDM的全部潜能。
参考文献
骨干传输网络 篇5
本刊讯 成都国家级互联网骨干直联点于2014年6月30日以光纤直驱方式开通运行。为进一步加强直联点网络安全, 提高传输质量, 今年省通信管理局组织电信、移动、联通公司, 开展了传输配套建设, 将原有光纤直驱改造为OTN传输系统, 为网间数据传输提供环保护, 并于10月31日全面完成业务割接。
下一步, 省通信管理局将继续组织实施网间扩容, 年底前成都骨干直联点将扩容190G, 网间带宽达到300G, 为我省加快推进“宽带中国”战略打下坚实基础。
骨干传输网络 篇6
为了能增加光传输系统的网络容量, 人们先后应用了空分复用 (Space Division Multiplexing, SDM) 、时分复用 (Time Division Multiplexing, TDM) 和波分复用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM) 3种主要的解决方案, 其中空分复用以增加物理光纤数量的方式来增加光传输系统的容量, 其时间成本与经济成本都非常高;传统的准同步数字体系 (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) 和同步数字体系 (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) 都属于时分复用系统, 其中PDH和SDH越来越成熟的复用技术使得传输系统的传输速率更高, 但是随之而来的是设备的成本和复杂度的提高, 并且信号速率的升级也缺乏灵活性[1]。
1 WDM原理及OTN协议
波分复用的本质实际上就是光域上的频分复用技术, 即把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送。WDM技术实现了信息的超大容量超长距离传送, 并且WDM系统依照光波长的不同进行复用和解复用, 与传输信号的调制方式及速率无关, 因此WDM系统可以实现对数据的“透明”传输。除此之外, 对于系统升级和网络扩充, WDM系统无需对光缆线路进行改造, 只需更换光发射/接收机即可实现。由此可见, WDM具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。然而纯光网络是没有传输信号性能监视能力的, 不能保证业务信号的质量。
OTN技术是在SDH和WDM技术的基础上发展起来的, 具有超大传送容量、对承载信号语义透明及在电层和光层面上实现保护和路由功能的特点, 它解决了传统SDH的大带宽业务适配效率低、带宽粒度小以及WDM组网能力弱和保护能力差等问题, 支持多业务传送, 有强大的操作、管理、维护功能和灵活的组网方式。同时为了避免不同设备厂家在具体实现方面引发争议, 国际电信联盟远程通信标准化组织在“先标准, 后实现”的理想标准思路下构建起OTN协议, 其标准无论从理论上还是架构上都比之前的光传输协议更为清晰合理。
1.1 OTN层次结构
用于支持OTN接口的信息结构称为光传送模块n (Optical Transport Module n, OTM-n) , 它有2种结构:完整功能OTM接口OTM-n.m、简化功能OTM接口OTM-0.m和OTM-nr.m。下面以完整功能OTM接口OTM-n.m为例介绍其基本信息包含关系 (见图1) 。
OTM-n.m由最多n个复用的波长和支持非随路开销的OTM开销信号组成。m代表数字1、2、3、4, 表示承载的信号分别为OTU1/OTU1V、OTU2/OTU2V、OTU3/OTU3V、OTU4/OTU4V。其中光通道净荷单元k (Optical Channel Payload Unit k, OPUk) 、光通道数据单元k (Optical Channel Data Unit k, ODUk) 、完全标准化的光通道传送单元k (Optical Channel Transport Unit k, OTUk) 为电层单元, 其开销OH为随路开销和净荷一起传送。
完整功能的光通道 (Optical Channel, OCh) 开销、光复用段 (Optical Multiplex Section, OMS) 开销和光传输段层 (Optical Transmission Section, OTS) 开销等光层开销和通用管理信息一起构成了OTM开销信号 (OTM Overhead Signal, OOS) 。OOS是非随路开销信号, 它通过光监控信道 (Optical Supervisory Channel, OSC) 进行传送, 而这1路光监控信道和主信道完全独立。其中, OSC监控波长为1 510 nm, 工作波长区在C波段和L波段。
1.2 OTN信号帧结构和开销
OTUk (k=1, 2, 3, 4) 帧为基于字节的4行4 080列的块状结构 (见图2) 。
OPUk单元占用了OTN信号帧的第15到3 824列, 其中第15和16 2列为OPUk层开销, 第17到3 824列为OPUk净荷区域, OPUk净荷区域承载了客户信号。信号帧的第3 825到4 080列为前向纠错 (Forward Error Correction, FEC) 区域。第1行的8到14列为OTUk开销区域。帧结构的左下角2至4行的第1到14列为ODUk开销区域, 它和OPU构成4行3 824列的块状结构, 称为ODUk, 第1行的第1至7列为帧对齐开销区域, 8至14列全0[2]。
SDH帧结构和OTN帧结构的异同对比见表1所列。
对于一线运维工作人员来讲, 更重要的是对通信网络告警信号的分析与设备故障排查。而OTN提供了丰富的维护信号, 可进行故障隔离和告警抑制, 方便运维人员对系统的维护。
本文主要关注OTN电层开销中的OTUk层开销与ODUk层的开销。OTUk层开销用于支持一个或多个光通道连接的传送运行功能, 在OTUk信号组装和分解处被终结, 由段监控开销 (Section Monitor, SM) GCC0通用通信通道开销以及2个字节的保留开销RES构成;ODUk层开销用于支持光通道的维护和运行, 由用于端到端ODUk通道监控的开销 (Path Monitor, PM) 、各3个字节的用于6级串行连接监视开销TCM1~TCM6 (Tandem Connection Monitor, TCM) 等构成, 其中6级的TCM开销在对应的串行连接的源处被加入, 在宿处被终结。OTUk层的SM段监控开销和ODUk层的PM通道监控开销可以对照SDH的规定来理解:SM就相当于再生段开销, PM相当于复用段开销。
1.3 OTN路径层次
OTN路径包括电层路径和光层路径, 每个层次的路径都对应特有的开销, 通过处理源宿节点的OTN开销, 实现对传送网络的OTN信号、网络运行商之间的连接信号进行监视, 便于整个网络信号的管理、维护和故障定位。
为了讲解网络层次, 以下举例说明。如图3所示, 从A节点上一个2.5G业务, 从左到右经过B, C节点, 到D节点下业务。对于这条业务, 图中4个节点的类型分别是TM, REG, ODU ADM, TM。粉红色表示SDH信号, 在这里是作为需要上OTN网络传送的客户业务。褐色表示的ODUk P, 客户信号上增加了ODU的包封, ODU层有丰富的开销。绿色表示TCM, 它是可选的功能。蓝色表示OTU, 增加帧头及OTU层开销及FEC, 因为OCh的终结再生的点一般与OTU相同, 在本图中蓝色同时表示OCh。橘红色表示OMS, 一般是指从一个节点的合波到另一个节点的分波之间。灰色表示OTS, 一般是指从一个节点的光放光纤接口单元 (Fiber Interface Unit, FIU) 到另一个节点的光放FIU之间[3]。
1) A节点使用的是普通OTU单板, 产生SM、PM、TCM1。2) B节点使用的是中继OTU单板, 终结SM, 产生SM。3) C节点使用的是线路OTU单板, 终结SM、TCM1, 产生SM。4) D节点使用的是普通OTU单板, 终结SM、PM。
OTS、OMS、OCH路径的开销对应于OTN帧结构中不同层次的光层开销, 在光监控信道OSC中传输, 光层开销在FIU板、MUX/DEMUX/OADM板、OUT/线路板进行处理, 可以提供不同层次的光层告警。
OTUk路径的信号监视和管理功能使用帧结构中OTUk开销中的SM段, 负责整个OTUk段状态, 在OUT/支路/线路板进行处理, 产生相应的告警。
ODUk路径使用帧结构中ODUk开销中PM段和PCM段, 默认情况是PM段开销负责监控整个ODUk段状态, TCM段监控可以进行设置, 在OUT/支路/线路板进行处理, 产生相应的告警[4]。
1.4 OTN维护信号及告警
本文只列出常见维护信号和告警信息 (见表2、表3) , 不做具体解释, 具体应用见下文所述。
2 设备组网及应用
本章详细介绍在波分网络中广泛应用的各种站点类型的信号流, 站点中涉及到的华为Optix OSN6800/8800设备单板, 本文只做简单描述。
波分系统中广泛应用的站点类型主要有光终端复用站 (Optical Terminal Multiplexer, OTM) 、光线路放大站 (Optical Line Amplifier, OLA) 、静态光分插复用站 (Fixed Optical Add/Drop Multiplexer, FOADM) 、动态光分插复用站 (Reconfiguration Optical Add/Drop Multiplexer, ROADM) 。
OTM设备应用于终端站, 站点信号流 (40波) 如图4所示。
接收端从接收方向接收线路信号, 从中分离出主业务信道光信号和光监控信号, 其中光监控信号送入光监控单元处理, 主业务光信号经过光放送入光分波单元, 被分离出来的光波进入相应的波长转换单元。发送方向的信号流是接收方向的逆过程。
OTM站点主要注意OUT单板发送方向的光波功率平坦, 通常将可调节光衰减器放置在M40之前或者采用M40V配置。另外在OUT客户侧和波分侧的接收端要加固定光衰减器, 调节光功率至接收灵敏度和过载点之间。
OLA设备用于光放大站, 用于对传输的光信号进行放大。
OLA站点首先从接收方向接收到的线路信号中分离出主信道光信号和光监控信号, 业务信道光信号通过光放大单元进行放大, 然后与处理后的光监控信号合波, 送入光纤线路传输。OLA站点的光监控信道类单板采用双向光监控信道板SC2单板。
FOADM站点可以分为2种:并行FOADM (背靠背OTM) 采用M40 (V) /D40 (V) ;串行FOADM采用MR2/MR4/MR8/MR8V。本文介绍并行FOADM (M40V/D40) , 其站点信号流如图5所示。
并行FOADM站点接收端从接收到的线路信号中分离出业务信道光信号和光监控信号, 主信道光信号经过光放后送入光分波单元, 部分波长被分离出来进入波长转换单元, 下业务到本地客户端;其余波长不解复用到本地, 穿通后与本地上插的业务信号通过光合波单元复用后, 与光监控信号合波送入线路传输。即当业务需要穿通时, 以西向到东向穿通业务为例, 直接通过西向D40到东向M40V跳纤即可, 当有多个方向时通过ODF架跳纤。当业务需要上下时, M40V/D40连接OUT单板。当业务需要中继时, 可以再西向发往东向的过程中串联中继OUT进行中继 (见图5) 。
华为ROADM站点模型主要有3种:第1种为RDU9和WSM9单板构成的ROADM站点 (40/80波) , 第2种为WSD9和WSM9单板配合使用构成的ROADM站点 (40/80波) , 第3种为WSMD2/WSMD4/WSMD9构成的ROADM站点。以上所述的单板均为华为动态光分插复用类单板, 具体单板功能下文做简要介绍。本文介绍2维RDU9和WSM9配合使用构成的ROADM站点以及2维利用WSMD4单板的ROADM解决方案。
如图6所示, RDU9+WSM9的组网方式是ROADM常见的一种配置, 其中, RDU9具有光层广播功能。从IN口输入的光信号通过分光模块按功率分光后, 主光信号从EXPO端口输出, 需要下波的从TOA光口输出。TOA光口输出的光信号可与光纤放大器类单板级联, 如不需要级联, 应将该光信号直接输入ROA光口, 从ROA光口输入的光波长信号通过功率等分后, 再通过DM1~DM8光口输出。
在合波过程中采用WSS结构可以通过网关配置实现光波长在光层的动态调度。当合路信号从EXPI、AM1~AM8端口输入到WSM9后, 通过网管配置可以从这9个对等的端口中选择相应的波长, 合波输出到OUT端口, WSM9单板内部集成了可调光衰阵列, 可调节单波功率。其中, 主光信道的合波光信号从EXPI口接入, 需要本地上插的合波或者单波光信号通过AM1~AM8光口输入。
WSMD4仅支持4个方向的互联。通过1×4Coupler的功分, 可以实现波长广播功能。WSMD4单板同时具有RDU9模块和WSS模块, 可以看作是RDU9+WSM9单板的结合, 只不过只能支持4个方向的互联;WSMD4单板可以实现任意波长发送到任意端口的动态配置功能, 在波分分配上实现完全的动态分配。图7中, 2维ROADM站点由2块WSMD4单板组成。以西向WSMD4单板的信号调度过程为例, 从接收到的线路信号分离出主信道光信号和光监控信号, 其中主信道光信号经光放大后送入西向WSMD4单板, 光监控信号送入光监控单元处理。西向WSMD4单板将主光信号分成4路相同的光信号 (2维场景下只使用其中2路光信号) :1路光信号经D40分波后在本地下波;另外1路光信号穿通到东向WSMD4单板[3]。
3 分类故障处理
波分系统常见的故障大致分为8类, 最常见的是业务中断、业务瞬断、光功率异常以及误码类的故障。下文分类介绍2种重要故障的处理思路。
3.1 业务中断类故障
业务中断后, 设备会出现R_LOS、R_LOF、R_OOF、MUT_LOS等告警, 造成业务中断的问题有很多原因, 应首先分析故障发生时的运行环境条件, 如可能是由于设备温度异常、外部干扰等原因造成的业务中断。外围硬件设备故障, 如线路板连接光缆终端、电源故障、支路板链接的线缆断裂等故障也会造成业务中断。
也可以利用光监控信号判断故障原因。比如网元业务全部中断, 如果是线路光纤导致的业务中断, 那么光监控信道OSC也会同时出现R_LOS告警;如果只有主路光路业务全部中断, 而监控信道正常, 那么光功率异常或者合波分波板/OA单板出现故障的概率会比较大。以上告警用信号流分析法/告警性能分析法/仪表测试法来定位故障。断纤故障中开销应用如图8所示。
当A、B 2节点间断纤时, 开销处理与检测、告警上报情况如图8所示。其中光层开销处理和检测如下:B节点FIU检测上报OTS_LOS告警, 对上游A节点回插OTS_BDI, A节点FIU检测上报OTS_BDI告警。C节点LSX单板上报OCh_SSF告警。电层开销处理与检测如下:B节点有R_LOS和OTU2_SSF告警出发对下游C节点下插ODU2_PM_AIS、对上游A节点回插OTU2_BDI, C节点检测到ODU2_PM_AIS指示后, 想A节点回插ODU2_PM_BDI指示、A节点将检测到ODU2_PM_BDI。
A、B、C节点在检测到开销指示时, 均会产生对应的告警, 从以上分析中可判断, “A节点发、B节点收方向”的光信号中断。
3.2 光功率异常类故障
光功率值是光传输系统中一项十分重要的性能指标, 输入光功率异常会导致系统误码, 严重时可能会导致业务中断。光功率异常产生的原因除了设备本身模块损坏外, 最大可能是尾纤受损、尾纤连接头脏或弯曲半径过小等。为了能及时发现和定位光功率异常故障, 运维人员应当在日常维护中定期备份系统各点光功率, 特别是备份重要单板的收发光功率值, 记录各通道波长以及各接收点的信噪比, 为设备的维护提供可靠的历史参考数据[5]。
4 结语
本文简要介绍了WDM原理及OTN协议, 方便读者对于OTN帧结构开销产生直观的认识, 对波分复用信号的电层和光层信号的性能监测、告警状态指示进行初步了解。最后重点分析典型站点信号流的处理流程, 从理论层面深入了解电力通信网络的部署。最后故障告警的解析处理及运维案例, 总结了电力通信一线运维工作的心得。光传送网技术, 作为成熟先进的大容量传输技术, 能大幅提高骨干传输网的传输容量, 对于未来我国电力通信网及建设坚强智能电网有重大意义。
参考文献
[1]王韵, 林燕, 何一心.光传输网络技术:SDH与DWDM[M].北京:人民邮电出版社, 2013.
[2]李允博.光传送网 (OTN) 技术的原理与测试[M].北京:人民邮电出版社, 2013.
[3]华为公司.Optix OSN 6800/8800 (OTN) 高级维护工程师培训教材[Z].2010.
[4]李海斌.OTN技术在联通国际互联网穿透业务平台的应用研究[D].北京:北京邮电大学, 2011.
骨干传输网络 篇7
1 多点控制协议 (MPCP)
EPON技术是以千兆以太网技术为基础, 通过设置在MAC (即媒质接入控制) 层之上点到多点的控制协议来实现PON点到多点的传输方式。在数据传输时, EPON系统实行上行时分复用、下行广播发送的工作机制。EPON的制定标准为IEEE802.3ah。
MAC层技术主要用来完成OLT控制ONU, 在IEEE中规定EPON运用MPCP作为MAC控制子层新功能, 可以在无任何改变MAC子层的前提下进行传输仲裁, 失去了MPCP的EPON将不会工作。MPCP包含两种模式, 即自动发现与宽带分配。其中, 自动发现模式是为发现新ONU, MPCP会定时进行一次发现过程;宽带模式则指的是MPCP应提供给ONU具有周期性的授权。
EPON内的MPCP应用64字节MAC控制机制, 主要进行上行业务, 同时优化802.3以太帧传输, 其控制消息一般被称之为MPCP控制帧。IEEE标准内定义了5种MPCP控制帧, 这5种控制帧除数据、保留、填充域、以及操作码存在差异, 其他域都相同。其中GATE帧拥有2种模式, 一是发现授权模式, 主要用于全部未注册ONU的竞争使用, 当处在自动模式时分配发生授权给全部未注册的ONU;二是普通授权, 主要用于分配发送授权给已注册的ONU, 一般在正常工作模式下的EPON使用。
2 PBT二次封装技术
PBT技术通常被视为以太网技术在业界不断演进的代表。以太网在传输网络中扮演着极为重要的角色, 随着视频等新业务的迅速发展, 对以太网络改造的要求越来越迫切。与T-MPLS相比, PBT技术的优势在于跟传统以太网的兼容性以及与其他网络技术的互通性, 对现有运营的网络改造相对较少。因此, PBT技术得到了不少国内外运营商的支持并运用。
在和EPON进行互联时, 用户将数据传输至骨干网, EPON数据帧先聚集到PBT边缘节点BEB, 并在此位置二次封装, 再进入PBT核心节点BCB转发路径。
普通以太网帧格式和PBT帧格式相比, PBT帧格式要多出一些功能域。在功能域中, B-DA代表PBT网络目的地址, B-TAG代表PBT网络传输VLAN标识, 用于PBT网络构建VLAN, B-SA代表PBT网络源地址, I-TAG是运营商服务实例标签, 主要用于标识PBT网络传输优先级以及报文服务类型。
用户终端在向骨干网传递数据时, 系统利用PBT网络路由映射表和其它标签映射表获得这些字段, 然后BEB位置的封装、解封装机制把其封装到普通以太网结构内, 使其变为PBT帧。
在PBT转发时, 通过网络事先所建立的隧道, 并以B-DA+B-VID的形式, 利用不同B-DA和B-VID构建若干条面向连接的隧道配置方式。在业务数据上行传输时, 凭借用户以太包形式进入至OLT1端, 利用网络配置的2条C-VLAN号为1的传输通道到达CE3用户侧。在边缘节点BEB1位置, PBT网络管理控制系统事先配置好路由表, 按照配置完毕的路径完成数据转发。用户数据在字段封装之后经过PBT网络, 到达PBT网络另一端, 即BEB3。图1为PBT转发业务的例子。
图1中, 和主链路相同I-SID号备用链路的B-VID=200。一旦主链路出现阻塞或者故障时, 链路能够转换至这一条转发路径来。和主链路转发方法相同, 数据帧从BEBp1口进入, 在二次封装之后变化至p2口, BCB经过B-VID=200路径转发至BEB3, 从p5口变化至p4口。在系统对其解二次封装之后, 得到普通以太帧达到CE3, 然后再发送至用户端, 从而完成了整个二次封装的封装及转发过程。
3 IEEE1588v2时钟机制
伴随着新技术以及新业务的发展, 时钟同步技术, 尤其是时刻同步当前受到了极大的关注。通过构建时钟同步技术在互联网的应用, 体现了网络时钟的一致性。
在PBT网络上应用的IEEE1588v2时钟同步技术, 既能够实现网络的频率同步, 又能够实现网络的时间同步, 完成对测量和控制应用的需要。各种授时技术的对比, 综合考虑各项指标, IEEE1588v2既能满足时间同步的各项技术指标, 又能够节省成本, 有较好的兼容性, 相比其它各项技术更能体现其优势。
IEEE1588v2可以达到每个领域同步应用, 主要包括电力、军事、工业制造、自动化以及测量控制等对时间同步要求极高的领域。国际电信联通电信标准化局 (即ITU-T) 规范了IEEE1588v2标准, 尤其是针对电信网络环境的需求开发, 增加了边界时钟、透明时钟等PTP时钟类型, 并且应用了不同时钟模式路径延迟测量机制, 这使得大规模组网可以有效降低由于延迟产生的同步时钟精度下降, 也相应增加了时钟同步组网的扩展性以及灵活性。
参考文献
[1]慕剑, 王立芊, 陈雪.新型的EPON结构及其保护倒换策略[J].电信工程技术与标准化, 2009 (1) :63-69