3.3 OTN保护与应用
对于OTN系统来说，由于所传送的业务种类更多，变化性更大，其业务恢复能力也显得尤为重要。网络的保护，一直致力于解决网络的安全性、生存性和可靠性的问题。保护可以在物理层进行，也可以在高层进行。在物理层进行的保护具有保护倒换迅速、反应及时等特点。因此，大部分的保护措施都在物理层进行。
OTN是基于波分技术发展起来的，波分技术更多地侧重于线路技术，即要求大容量、高速率、长距离的传送。而OTN恰恰集成了波分的线路传送技术，同时引入了OTN开销、OTN交叉，增强了对业务的调度能力。换言之，OTN增强了电的节点处理技术，发挥了波分大容量传输作用。OTN继承了WDM的光层特点，同时增加了电层的交叉调度能力，对光层和电层的业务维护及保护均实现了相应的管理。目前保护中一般采用两个级别的保护，设备级别的保护以及网络级别的保护。设备级别的保护主要发生在互为保护的设备（例如单盘）之间，防止当单元盘出现故障时发生的业务中断。网络级别的保护分为光层和电层的保护。光层主要是基于光通道、光复用段和光线路的保护，主要包括：光通道1+1波长/路由保护、光复用段1+1保护、光线路1:1保护等。电层主要是基于业务层面的保护，主要包括：OCh1+1/m:n/Ring保护、ODUk 1+1/m:n/Ring保护。
3.3.1 光线路保护
OLP（Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equipment）为光纤线路自动切换保护装置。光纤自动切换保护系统（简称OLP）是一个独立于通信传输系统，完全建立在光缆物理链路上的自动监测保护系统。主要特点是：
① 自动切换保护。即在设备发生无光中断后，系统自动将故障光设备快速切换至备用设备，保证业务无阻断。
② 光设备质量实时监测。提供主备设备实时监测，即对主备设备同时进行光功率监测，能有效避免主备设备同时阻断的可能性。
③ 主备设备应急调度。即在主设备无光中断的情况下，将业务通过后台网管中心或设备面板强制调配至备用设备上，无需到现场在ODF架上手动调度，既节省时间又安全方便。
现网中典型的OLP保护分为两类。
（1）1∶1保护倒换原理
1∶1类型的保护倒换设备为选发选收（选择其中的一路作为发送端和接收端）的方式，即传输设备Tx口发出的业务光全部经过OLP设备经主用路由传输，OLP单盘上板载一个激光器，稳定持续地发射一个特定波长的光源打向备用路由（如图3-53所示），实时监测备用路由的指标。
图3-53 OLP链路保护1∶1保护倒换原理示意图
OLP1∶1设备检测到线路故障时，需要与对端设备通信后做出判断；两端设备一起切换，才能保证整个线路的切换，来保证业务传输。
（2）1+1保护倒换
1+1保护方式为双发选收的方式（两路发送只需要一路接收），即传输设备Tx 口发出的光经过 OLP 设备后，通过 OLP 的分光器把传输设备的业务光分为相等的 2 路，如图 3-54所示。
图3-54 OLP链路保护1+1保护倒换原理示意图
OLP 1+1设备检测到线路故障时，只需要一端设备切换就能实现整个线路的倒换，不会影响到业务的传输。不需要两端设备通信后做出判断，是否切换线路。
OLP 保护能够有效地防止光缆故障引起的通信中断，在现实故障处理中可以缩短通信中断时间，提高维护效率；实现50ms内自动恢复通信；减少线路故障造成的各种损失；增加传输网络或线路的可靠性，提高运营商的服务质量；在保证业务无阻断的前提下任意调度主备工作路由/工作设备；实时监测主备光纤插损/设备光功率。
全国骨干光缆网基本都采用OLP的保护方式，对于日常光缆自身老化损坏或者人为损毁的情况，能够较好地维持通信的正常进行。但是实际铺设过程中，备用光缆铺设的线路常常距离工作光缆的距离不够远，一旦出现例如一定规模地质活动，如洪水、火灾，或者核爆、电磁干扰等情况，主备用光缆便会同时失效，这限制了OLP对光缆网的保护。OLP只是对一段光缆的保护，能够在一定程度上提高网络整体的稳定性。从维护方面，集团运维和省公司对OLP都有一定的需求，是一种较好的运维手段。
3.3.2 线性保护
3.3.2.1 OCh保护
1.OCh 1+1保护
OCh 1+1保护是采用OCh信号并发选收的原理。保护倒换动作只发生在宿端，在源端进行永久桥接。一般情况下，OCh 1+1保护工作于不可返回操作类型，但同时支持可返回操作，并且允许用户进行配置。
检测和触发条件：
SF条件：线路光信号丢失（LOS），及OTUk层次的SF条件和ODUkP层次的SF条件，详细告警如下：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM、ODUk_LOFLOM、ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
SD 条件：基于监视 OTUk 层次及 ODUkP 层次的误码劣化（DEG），详细告警如下：OTUk_DEG、ODUk_PM_DEG等。
应支持单向倒换，可选支持双向倒换。
2.OCh 1∶n保护
1个或者多个工作通道共享1个保护通道资源。当超过1个工作通道处于故障状态时，OCh 1:n保护类型只能对其中优先级最高的工作通道进行保护。OCh 1:n保护支持可返回与不可返回两种操作类型，并允许用户进行配置。OCh 1:n保护支持单向倒换与双向倒换，并允许用户进行配置。不管对于单向倒换还是双向倒换，OCh 1:n保护都需要在保护组内进行 APS协议交互。
OCh 1∶n保护可以支持额外业务。
检测和触发条件：
SF条件：线路光信号丢失（LOS），及OTUk层次的SF条件和ODUkP层次的SF条件，详细告警如下：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM、ODUk_LOFLOM、ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
SD条件：基于监视OTUk层次及ODUkP层次的误码劣化（DEG），详细告警如下：
OTUk_DEG、ODUk_PM_DEG等。
3.3.2.2 ODUk SNC保护
1.ODUk SNC保护的定义和分类
在 ODUk 层采用子网连接保护（SNCP）。子网连接保护是用于保护一个运营商网络或多个运营商网络内一部分路径的保护。一旦检测到启动倒换事件，保护倒换应在50ms内完成。
受到保护的子网络连接可以是两个连接点（CP）之间，也可以是一个连接点和一个终接连接点之间（TCP）或两个终结连接点之间的完整端到端网络连接。
子网连接保护是一种专用保护机制，可以用于任何物理结构（即网状、环状和混合结构），对子网络连接中的网元数量没有根本的限制。
SNCP可进一步根据监视方式划分如下几种。
① 固有监视SNC/I：服务器层的路径终接和适配功能确定SF/SD条件。
② 非介入监视SNC/N：非介入式（只读）监测功能用以确定SF/SD条件。
③ 端到端SNC/Ne：使用端到端开销/OAM监测服务器层的缺陷条件、连续性/连接缺陷条件以及本层网络的误码劣化条件。
④ 子层SNC/Ns：使用子层开销/OAM监测服务器层的缺陷条件、连续性/连接缺陷条件以及层网络的误码劣化条件。
⑤ 子层SNC/S：采用分段子层TCM功能确定SF/SD条件。它支持服务器层缺陷条件的检测、层网络的连续性/连接缺陷条件以及层网络的误码劣化条件检测。
应支持以下几种ODUk SNC保护类型。
2.ODUk 1+1保护
对于ODUk 1+1保护，一个单独的工作信号由一个单独的保护实体进行保护。保护倒换动作只发生在宿端，在源端进行永久桥接，如图3-55所示。
图3-55 ODUk 1+1 SNC保护示意图
检测和触发条件：取决于不同的监视类型。
SF条件：线路光信号丢失（LOS），及OTUk层次的SF条件和ODUkP层次的SF条件，详细告警如下：
ODUk SNC/I：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM。
当存在ODUj复接到ODUk时，则ODUj SNC/I的SF条件还包括：
ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
ODUk SNC/N：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM；
ODUk_TCMn_OCI、ODUk_TCMn_LCK、ODUk_TCMn_AIS、ODUk_TCMn_TIM、ODUk_TCMn_LTC；
ODUk_LOFLOM、ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
ODUk SNC/S：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM；
ODUk_TCMn_OCI、ODUk_TCMn_LCK、ODUk_TCMn_AIS、ODUk_TCMn_TIM、ODUk_TCMn_LTC。
当存在ODUj复接到ODUk时，则ODUj SNC/I的SF条件还包括：
ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
SD条件：基于监视OTUk层次及ODUkP层次的误码劣化（DEG），详细告警如下：
ODUk SNC/I：OTUk_DEG；
当存在ODUj复接到ODUk时，则ODUj SNC/I的SD条件还包括：ODUk_PM_DEG等。
ODUk SNC/N：
OTUk_DEG、ODUk_PM_DEG、ODUk_TCMn_DEG等；
ODUk SNC/S：
OTUk_DEG、ODUk_TCMn_DEG等。
当存在ODUj复接到ODUk时，则ODUj SNC/I的SD条件还包括：ODUk_PM_DEG等。
应支持单向和双向倒换。
应同时支持可返回与不可返回两种操作类型，并允许用户进行配置。
3.ODUkm:n保护
ODUkm:n保护指一个或n个工作ODUk共享1个或m个保护ODUk资源，见图3-56。
检测和触发条件：取决于不同的监视类型，具体见ODUk 1+1 SNC保护。
支持单向倒换与双向倒换，在这两种倒换方式下，ODUkm:n保护都需要在保护组内进行APS协议交互。
应同时支持可返回与不可返回两种操作类型，并允许用户进行配置。
3.3.3 环网保护
1.OCh SPRing保护
OCh SPRing（光通道共享环保护）只能用于环网结构，如图 3-57 所示，其中：细实线XW表示工作波长，细虚线XP表示保护波长，粗实线YW表示反方向工作波长，粗虚线YP表示反方向保护波长。
XW与XP可以是在同一根光纤中，也可以是在不同的光纤中，可由用户配置指定。
YW与YP可以是在同一根光纤中，也可以是在不同的光纤中，可由用户配置指定。
XW、XP与YW、YP不在同一根光纤中。
图3-56不同光纤路径的M:NODkSNCP
图3-57 OCh SPRing组网示意图
对于二纤应用场景，XW与YP的波长相同，XP与YW的波长相同。在不使用波长转换器件的条件下，XW/YP与XP/YW的波长不同。对于四纤应用场景，XW、XP、YW、YP的波长可以相同。
OCh SPRing保护仅支持双向倒换。其保护倒换粒度为OCh光通道。每个节点需要根据节点状态、被保护业务信息和网络拓扑结构，判断被保护业务是否会受到故障的影响，从而进一步确定出通道保护状态，据此状态值确定相应的保护倒换动作；OCh SPRing保护是在业务的上路节点和下路节点直接进行双端倒换形成新的环路，不同于复用段环保护中采用故障区段两端相邻节点进行双端倒换的方式。
OCh SPRing保护需要在保护组内相关节点进行APS协议交互。
OCh SPRing保护同时支持可返回与不可返回两种操作类型，并允许用户进行配置。
OCh SPRing保护在多点故障要求不能发生错连。
检测和触发条件：
SF条件：线路光信号丢失（LOS），及OTUk层次的SF条件和ODUkP层次的SF条件，详细告警如下：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS、OTUk_TIM、ODUk_LOFLOM、ODUk_PM_AIS、ODUk_PM_LCK、ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_TIM等。
SD条件：基于监视OTUk层次及ODUkP层次的误码劣化（DEG），详细告警如下：
OTUk_DEG、ODUk_PM_DEG等。
2.ODUk SPRing保护
ODUk SPRing保护只能用于环网结构，如图3-58所示，其中：细实线XW表示工作ODU，细虚线XP表示保护ODU，粗实线YW表示反方向工作ODU，粗虚线YP表示反方向保护ODU。
图3-58 ODUk SPRing组网示意图
XW与XP可以是在同一根光纤中，也可以是在不同的光纤中，可由用户配置指定。
YW与YP可以是在同一根光纤中，也可以是在不同的光纤中，可由用户配置指定。
XW、XP与YW、YP不在同一根光纤中。
ODUk SPRing保护组仅仅在环上的节点对信号质量情况进行检测作为保护倒换条件，对协议的传递也仅仅需要环上的节点进行相应处理。
ODUk SPRing保护仅支持双向倒换，其保护倒换粒度为ODUk。ODUk SPRing保护仅在业务上下路节点发生保护倒换动作。
ODUk SPRing保护需要在保护组内相关节点进行APS协议交互。
ODUk SPRing保护同时支持可返回与不可返回两种操作类型，并允许用户进行配置。
ODUk SPRing保护在多点故障要求不能发生错连。
检测和触发条件：
SF条件：线路光信号丢失（LOS），及OTUk层次的SF条件，详细告警如下：
LOS、OTUk_LOF、OTUk_LOM、OTUk_AIS等。
SD条件：基于监视OTUk层的误码劣化（DEG），详细告警如下：OTUk_DEG。