关于光传送网的保护应用分析研究报告

以下文章来源于TOEM光电通信论坛，作者于晓彤

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作   者：于晓彤

公   司：94826部队

摘要：本研究报告聚焦光传送网的保护应用，深入分析了其多种保护机制的原理、特点及实际应用场景，探讨了不同保护方式在保障网络可靠性、提升业务连续性方面的重要作用，并对其发展趋势进行了展望，旨在为光传送网的优化及相关应用提供全面且有价值的参考。

关键词：光传送网；保护；应用；评估

一、 引言

随着信息技术的飞速发展，光传送网作为现代通信基础设施的核心组成部分，承载着海量的数据业务，如语音通话、视频传输、互联网数据交互等。在网络运行过程中，由于各种内外部因素，如光纤断裂、设备故障、自然灾害等，可能导致网络传输中断，对社会生活和经济活动产生严重影响。因此，光传送网的保护应用至关重要，它能够有效应对这些潜在风险，确保网络的高可靠性和业务的不间断运行。

二、光传送网概述

1.光传送网的技术原理

OTN（Optical Transport Network），即光传送网，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN技术通过光层和电层的两层网络结构，实现了对光信号和电信号的统一处理和管理。在光层，OTN技术利用波分复用技术，将不同波长的光信号复用到同一根光纤中传输，从而提高了光纤的传输容量。在电层，OTN技术采用了与SDH类似的帧结构，对电信号进行同步处理和管理，保证了信号传输的稳定性和可靠性。

2.光传送网的基本结构

光传送网主要由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）、光分配网络（ODN）等部分构成。OLT位于局端，负责与上层网络的连接以及对整个光网络的管理控制；ONU位于用户端，实现用户业务的接入；ODN则是连接OLT和ONU的光纤网络，完成光信号的分配与传输。

3.光传送网的特点

（1） 大容量传输：OTN技术采用波分复用技术，能够实现大容量的数据传输。通过在同一根光纤中传输多个不同波长的光信号，OTN技术能够充分利用光纤的带宽资源，满足日益增长的数据传输需求。

（2）透明传输：OTN技术支持透明传输，即对不同格式和速率的信号进行无差别处理。这使得OTN网络能够兼容多种业务类型和传输协议，为不同客户提供灵活的解决方案。

（3）高效的网络管理：OTN技术采用了先进的网络管理技术，能够对网络进行实时监控和配置。这有助于及时发现和解决网络故障，提高网络的可靠性和稳定性。

（4）强大的保护能力：OTN技术提供了多种保护机制，如光层保护、电层保护等，确保在设备故障或链路故障时能够迅速恢复业务。

三、光传送网的常见保护机制

1.线路保护

（1） 1+1线路保护

原理：采用主用和备用两条光纤线路，发送端同时向两条线路发送相同的业务信号，接收端实时监测两路信号的质量，优先选择质量良好的信号进行接收处理。

特点：保护倒换速度快，通常可在50ms以内完成倒换，能有效应对光纤线路的单点故障，但需要占用双倍的光纤资源，成本相对较高。

应用场景：适用于对业务连续性要求极高的核心网络链路，如承载重要金融交易数据、关键通信业务的光传送线路。

（2） 1:1线路保护

原理：同样设置主用和备用线路，正常情况下业务信号仅在主用线路上传输，备用线路可用于承载其他低优先级业务或处于空闲状态。当主用线路出现故障时，通过信令交互将业务切换至备用线路进行传输。

特点：相较于1+1线路保护，节省了一定的光纤资源，同时具备较高的可靠性，保护倒换时间一般在几十毫秒到几百毫秒之间，具体取决于信令交互的效率。

应用场景：常用于城域网的骨干链路以及对成本和可靠性需要综合考量的网络环境中。

2.环网保护

（1） 二纤单向通道保护环（UPSR）

原理：在环形网络结构中，每个节点通过两根光纤连接相邻节点，一根光纤用于发送业务信号，另一根用于接收业务信号。业务信号在环上以单向方式传输，同时在每个节点将业务信号复制并沿相反方向发送到另一根光纤上作为备份路径。当某段光纤或节点出现故障时，接收端可通过切换到备份路径来恢复业务。

特点：保护机制简单，倒换速度快，可靠性高，能很好地保障单点故障下的业务恢复，但由于每个业务都需要占用独立的保护通道，网络资源利用率相对较低。

应用场景：广泛应用于接入网以及对业务保护要求严格、网络规模相对较小的本地传送网络中。

（2）二纤双向复用段共享保护环（BLSR/2）

原理：利用两根光纤实现业务的双向传输，正常情况下两根光纤上同时传输工作业务和保护业务，通过复用段协议对网络资源进行合理分配和管理。当出现故障时，相关节点通过协议交互协调，将受影响的业务切换到可用的保护资源上进行恢复。

特点：网络资源利用率较高，可灵活应对多点故障情况，但保护倒换机制相对复杂，倒换时间稍长，一般在几百毫秒左右。

应用场景：常用于城域网的汇聚层和核心层网络，在需要兼顾网络资源高效利用和一定程度的故障恢复能力的场景下表现出色。

3.子网连接保护（SNCP）

原理：在网络中预先设置工作路径和保护路径，工作路径和保护路径可以是不同的物理链路或者经过不同的节点设备。发送端将业务信号同时发送到工作路径和保护路径上，接收端通过检测两路信号的优劣来选择接收其中一路信号，当工作路径出现故障时，自动切换到保护路径继续接收业务信号。

特点：保护路径的选择比较灵活，不受网络拓扑结构限制，能够提供快速的保护倒换，对不同类型的故障都有较好的应对能力，但配置相对复杂，需要一定的管理开销。

应用场景：适用于复杂网络拓扑结构下，对特定业务或重要业务进行有针对性地保护，例如在跨区域的大型光传送网中保障关键业务的可靠传输。

四、光传送网保护应用的性能评估

1.可靠性评估

通过分析不同保护机制在面对各种故障场景（如光纤切断、设备硬件故障、软件故障等）下的业务恢复能力，可以评估其可靠性。例如，线路保护机制在应对单点光纤故障时能够快速倒换，确保业务不中断，环网保护则在多点故障情况下有不同的表现，总体而言，合理配置保护机制能使光传送网达到较高的可靠性水平，满足如电信级业务的“五个九”（99.999%）可用性要求。

2.资源利用率评估

不同保护方式对光纤等网络资源的占用情况各异。像1+1线路保护需要双倍光纤，资源利用率相对低，而二纤双向复用段共享保护环通过复用段共享提高了资源利用率。在实际网络规划中，需要根据业务需求、成本预算等因素综合权衡资源利用率和保护效果，以实现最优配置。

3.保护倒换时间评估

保护倒换时间是衡量保护机制性能的关键指标之一，直接关系到业务中断时长。1+1线路保护倒换时间最短，可在极短时间内完成切换，而如二纤双向复用段共享保护环等基于协议交互的保护机制倒换时间稍长些，但都应控制在可接受范围内，以保障业务的连贯性和用户体验。

五、光传送网保护应用的发展趋势

1.智能化保护

随着人工智能、软件定义网络（SDN）等技术的发展，光传送网的保护应用将朝着智能化方向迈进。通过智能监测网络状态、实时分析故障风险，能够自动优化保护策略、快速精准地进行保护倒换，提高保护的效率和准确性。

2.多层融合保护

未来光传送网将与IP网络、以太网等多层网络进一步融合，相应地，保护机制也将实现多层融合，实现跨层的协同保护，从端到端的角度全面保障业务的可靠传输，避免各层保护机制独立运行可能导致的保护盲区。

3.基于光层的灵活保护

随着光通信技术的不断创新，如可重构光分插复用器（ROADM）等设备的广泛应用，光层将具备更强的灵活性，能够根据业务需求动态配置保护路径，实现按需分配保护资源，提高网络资源的整体利用效率。

六、结论

光传送网的保护应用对于保障现代通信网络的可靠性和业务连续性起着举足轻重的作用。不同的保护机制各有其特点和适用场景，在实际网络建设和运营中，需要综合考虑业务需求、成本、网络拓扑等多方面因素，合理选择和配置保护方式。同时，随着技术的不断发展，光传送网保护应用将不断智能化、融合化、灵活化，以更好地适应未来日益复杂和多样化的通信业务需求，为社会经济的数字化发展提供坚实的网络支撑。

以上就是关于光传送网的保护应用分析的研究报告，通过对其各方面的深入剖析，期望能为相关领域的进一步研究和实践应用提供有益的参考。