省内长途传输网建设策略研究
1、引言 随着通信网集中化、IP化、宽带化发展，作为各地市核心业务网元连接和调度纽带的省内干线传输网，其覆盖面较本地网广，核心节点多，承载业颗粒大，起着承上启下的作用，在通行网中的地位至关重要；二干传输网在满足各业务网需求的同时，还要适应网络的发展变化，因此如何完善二干传输网结构，提高传送效率、加强网络安全、应对各种自然灾害、保证通信能力显得犹为突出。2、业务网发展对二干传输网的影响 随着业务网IP化进程的加速，带宽需求也从155M、622M向GE、10GE和2.5G/10G/40G的转变，如何满足大颗粒带宽需求，快速适应各业务网结构的变化，是二干传输网建设的关键点。 IP网初期，省内汇聚节点的设置基本采用单汇聚和星形连接形式，但随着电信运营商的整合和全业务运营进程加速，IP网负荷将急剧上升，网络结构向双汇聚、口字型/星型结构演变，后期可能演变至多汇聚区，因此要求二干传输网快速适应业务网结构调整、保证IP的传输效率和安全性。IP网与传输网对应关系如图1和图2所示：
3、网络冗灾要求 我国处于自然灾害频发地带，地震、暴风雨和风沙天气日前在我国频繁发生，从2006年台湾大地震至2008年汶川特大地震的通信保障能力来看，适用于大容量通信的光缆通信并不乐观，灾害发生时，各级政府和部门信息不通畅，影响灾情的及时掌控和救灾速度。作为一干和本地网联系纽带的二干传输网络安全更为突出。虽然在我国发达省份，二干基本形成环路，但应对特大自然灾害时，仍显脆弱，因此二干传输网一方面要继续加强光缆多路由的建设，另一方面可通过无线和卫星通信等辅助手段建立应急通信机制，在特大自然灾害发生时，保证重要信息和VIP基站的畅通。4、二干传输网规划策略及方案 4.1 网络目标结构及特点 为了更好地适应业务网现在和将来需求，保证网络安全性，二干传输网应向双节点、双路由、多系统的目标网络架构演进，如图3所示。
路由WDM系统通过各地市节点1，2路由WDM系统通过各地市节点2，并同时通过所在汇聚区的2个BR节点，此时AR1至BR1，AR2至BR2的业务通过不同路由的WDM系统承载，每条业务通过WDM系统承载的逆时针方向为主用、顺时针方向为备用。 当双节点和双路由的网络结构确定后，随着业务量的增加，必然会引起系统容量的不足，此时可在此基础上进行多WDM系统的建设。 在组建上述网络时，考虑到业务网和传输网的安全性，图3中的光纤1和2，光纤3和4，光纤5和6，光纤6和7在局内选择不同走线路由；光纤2、3和5最好在局外选择不同的物理路由；光纤8和9在局外选择不同的物理路由。 对于单条物理路由上的网络架构，可参照图4方式进行搭建，采用分区组网的方式，在省会和第2中心汇聚城市组成MESH网结构，中间选择C节点，作为MESH网的调度中心。
当采用图4和图3联合建设二干传输网时，如果在图4中的中心区域光缆网不具备层次对应清晰的2条物理路由，可利用图4中心区域MESH网的保护和恢复能力，进行电路的疏通和调度。针对上述二干传输网的组网方式，分析如下： （1）优点 （a）网络结构清晰，WDM系统和光缆路由层次对应清晰。 （b）采用分区汇聚，网络物理环路小，减少线路故障发生率。 （c）采用双节点，业务分开承载，并进行全保护，可避免单节点失效。 （d）采用双路由，结合IP网的保护机制，当任一节点出现3条光缆中断时，业务不中断。 （e）中心区域采用MESH网结构，电路调度方便，网络再生性强。 （f）可兼顾后期IP网结构演变，网络再生性强，电路就近接入该二干传输节点，比以光纤拉远方式接入更安全，同时节省本地网纤芯。 （h）业务网和干线传输节点联合设计，减少电路调度转接次数。
（2）不足 （a）如较小地市只有1个核心机房，可将两条路由上的设备放在同一机房，后期发展会牵扯到业务的割接和搬迁。 （b）初期管线和设备投资相对较大，随着传输设备的价格持续走低，以适当的建设投资，获取较大的网络安全和合理性，还是物有所值。 （c） 干线节点机房安装物理条件可能受限制，此时可考虑优先保证干线传输节点的物理条件，延伸业务可通过本地长长中继系统进行解决。 4.2 双节点设置原则 由于二干传输网地位特殊，因此节点设置犹为重要，如选择不妥，造成网络结构复杂，割接频繁，与业务网元设置不协调的现象，同时会引起二干传输网结构随业务节点设置而频繁改变，造成工程建设和维护工作量大，整个网络工作在不稳定状态，投资浪费。 二干传输节点设置原则如下： （1）机房抗震和抗自然灾害能力强，机房空间较大、供电系统等基础设施完备。 （2）是本地业务的枢纽机房，物理位置好，交通、管道、光缆进出局路由丰富，有利于二干光缆选择路由。 （3）对于有多个核心通信机房的地市，选择2个节点，较小城市两节点的距离建议相距在2Km以上，大中型城市建议相距在4Km以上，避免发生特大自然灾害时，降低2个节点同时失效概率。 （4）与本地业务网元联合设计，选择业务较集中的机房设置，保证大量业务就近接入二干传输节点，减少电路转接，保证网络安全性。 （5）当二干传输节点机房空间、电源等基础资源出现紧张时，优先考虑二干传输资源，需延伸的业务可通过长长中继系统进行解决。 4.3 双路由建设方式 对于业务需求量较大和第二物理路由初步具备条件的省份，实现上述网络目标相对容易；对于业务量未达到需求，且二干路由较贫乏的省份，此时，第二物理路由的建设可充分利用我国电信运营商重组的机遇，首先考虑利用新组合进来的运行商资源，其次考虑租用、购买或置换重组后其它运营商的管线资源，再次考虑通过本地网光缆路由打通二干第二路由，最终实现二干传输网的双路由方式。上述建设方案也可为发达省份提供建设第三路由的新思路。 对于光缆进局基本方式有三种方式，即并型、串行进局、单节点进局结构，如图5、图6和图7所示：
关于此三种光缆进局终端方式的特点分析如下： （1）并型：干线在进入节点前在人井处分纤，分纤人井可设置在进城前空旷地段，当单节点失效时，整条光缆部分纤芯仍然畅通；由于分纤人井设置在城外空旷地带，在发生特大自然灾害时，易于维护和抢通，避免城区复杂的环境，适用于双节点，单路由，多系统网络，但需分纤。 （2）串型：整条光缆不分纤，贯穿2个节点，当单节点失效时，整条光缆只有1个方向畅通，适用与双节点，单路由，多系统网络，不需分纤。 （3）单节点：整条光缆不分纤，只终端与1个节点，适合于单节点，多系统网络，若要实现双节点，需和第二路由光缆终端方式配合使用。 上述三种终端方式都避免不了人井处出现故障时，光缆中断的现象，单从一条路由分析，并行方式有部分优点，但如果将第一和第二物理进局联合考虑，很难有优劣之分，只能根据具体情况选择合适的组合方式，各种光缆进局终端组合方式如图8所示：
从图8可知，上述四种方式都可实现双节点、双路由、多系统网络结构，其中a、b组合适用于进局光缆路由比较丰富的地市； c、d组合适用于进局光缆路由不太丰富的地市，光缆路由容易选择和组织。 4.4 积极选用和跟踪新技术 二干传输技术从传统PDH、SDH、WDM技术，正在向长距离、高带宽、大容量、高智能的WDM方向发展，SDH网络逐渐向边缘化发展，因此以WDM为基础的下一代全光网络必然成为二干传输的技术选择，目前适合于IP网的二干传输技术发展如下： （1）IP over WDM 目前IP网采用POS over WDM技术，POS口价格较高，且复用效率较低；随着IP网具有QOS 保障，具有50ms以内的故障判断和定位能力，使IP网采用WAN/LAN口直接通过WDM承载成为可能，可降低传输和业务网投资成本，提高传输效率。 单波40G WDM系统技术发展迅速，逐渐投入商用，该系统的传输距离和色散色散问题已基本解决，面临的主要问题是光纤PMD对传输距离和误码率的影响，采用和10G相同的编码技术时，40G WDM系统对PMD容忍度是10G的1/4，因此后期主要热点是在怎样通过编码技术提高PMD的容忍度，以及PMD的预补偿和均衡技术的研究。 （2）OTN技术 OTN技术基础是以交叉矩阵、ODUk、OTUk复用和ROADM技术为基础，将传统波分的OTU一分为二，中间增加“交叉平面”，实现“客户侧和线路侧”的分离（如图9所示），并通过GMPLS技术进行控制和管理。OTN网络最适宜的物理网为MESH网，初期可采用基于OTN的平台进行组网，随着交叉矩阵能力增强，GMPLS技术成熟，可引入控制和管理层面。
4.5 自然灾害情况下的通信保障能力 二干传输网在特大自然灾害面前，保证大颗粒业务传输，是目前和将来面对的主要问题；虽然实现双节点、双路由、多系统的目标结构，在相当程度上已考虑二干传输网的抗灾能力，但是为了网络安全，引入其它保护和应急方式仍有必要。 （1）光线路OLP保护光线路自动倒换保护（OLP），其工作原理可简化为同方向上的两条路由采用光路双发选收，降低光缆中断引起业务中断的概率；在进行OLP建设的同时，可引入光缆检测系统模块，对光缆网第一和第二路由的备用纤芯进行在线检测，使设备层和光缆层面都可进行管理。 OLP技术可根据光缆路由的实际情况采用基于光放段和光复用段的保护方式，具体实现方式如图10、图11所示：
（2）光通道保护 光通道的保护方式主要有1＋1 保护、通道共享保护、子波长交叉连接保护等，采用IP over WDM 组网方式时，较成熟的是光通道1＋1 技术。 （3）OTN保护和恢复策略 随着OTN技术成熟，可根据需求任意选择板内1＋1，客户侧1＋1保护，OCP保护、子波长/波长共享保护和D—SNCP保护，随着控制平面的成熟，可逐步引入基于GMPLS的控制和管理层面，使管理更加智能化。 （4）应急通信保障 采用双节点、双路由和多系统后，二干传输网的故障情况如下表所示。
从上表可看出，当二干传输网各地市出现2个方向以上的4条光缆路由同时中断或双节点同时出现故障时，才会引起业务中断，正常情况下，出现这种概率较小；但遇到特大自然灾害时，如2006年台湾大地震和2008年汶川特大地震，会造成光缆全部中断和双节点全部失效，从地面进行通信异常困难，因此可采用有线、无线传输相结合，实现立体式的二干传输网保护，必要情况下采用卫星传输技术，确保在特大自然灾害面前，网络通信无中断。下面简要介绍应急通信保障措施： （a）新建干线微波：目前应用较少，二干层面建设微波投资较大（如建设2.5G微波系统，各省投资将超过亿元），建设和维护难度大。 （b）租用微波：经过调查研究，目前电力、水利等其它机构的微波已基本退网，只在小范围内存在，容量和网络难以形成规模，如要租用，需进一步核实情况，并建立发生特大自然灾害时的资源共享机制。 （c）采用卫星传输技术：此方式比较可行。卫星传输系统可分为卫星远端站、卫星落地站及卫星转发器三部分，对于远端站，各运行商可以新建；落地站可选择新建或扩容；卫星转发器需租用卫通的卫星通信信道。在建设远端和落地站时一定要选择开阔、平坦、维护方面等地带，要加强特殊抗震措施，确保抗震能力。
4.6 目标方案与实施计划 二干传输网秉承“总体规划、计划实施”思想，结合业务网滚动规划，制订3－5年中长期规划，在第1年内，结合近三年业务网发展情况制定详细方案和实施进度，第2年度在满足业务同时，进行二干传输网自身强壮性优化，第3年度完善网络，达到中长期规划的目标；这样，可避免紧随业务网建设，减少盲目投资。在“双节点、双路由、多系统”网络目标架构的建设过程中，实施的难点是第二物理路由的建设难度和光缆进出局路由终端方式。 5、结束语 本文从业务网发展、网络结构与保护恢复等多个方面论述了二干传输网建设策略，并提出双平面、双路由、多系统的目标方案和实施计划，以增强二干传输网络的安全和抗灾能力；同时提出怎样有效利用各运营商网络资源，采用多种保护措施，保证特大自然灾害发生时的通信保障能力。总之，二干传输网应当适时引入新技术，优化网络结构、提升灵活的组网能力、保证其再生和抗风险能力，逐渐向下一代光网络演进。
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