刘萌
上海民航华东通信网络发展有限公司
摘要：经过十几年的应用和发展，SDH形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性。它采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率，它的网管功能能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用。它所组成的网络非常灵活，适合各种类型的网络拓扑，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化。同时其技术成熟可行，能满足国际民航组织及我国相关技术标准，使其在广域网领域如电信运营商和专用网领域得到了巨大的应用和发展，同时在民航领域也被广泛运用。
关键词：SDH光环网 MSTP OSN3500
1.引言
随着我国经济的飞速发展，民航空管所面临的安全保障任务也越来越重，对空管系统的要求也越来越高，为了着重解决快速增长的航空运输量与不配套的空中交通管理系统的主要矛盾，民航正在加紧一大批空中交通基础设施的建设，致力于进一步提高空管系统运行保障能力和空管系统自动化水平。虹桥机场SDH光环网是由华东空管局独立投资建设的本场通信骨干基础网络。该光环网采用了622M双环相交的网络结构，主要承载着空管雷达、甚高频、航班信息、导航、气象、航行情报、语音等信号传输，运行至今，对提高上海空中交管管制水平和服务质量做出了巨大的贡献。随着华东空管新业务的发展，诸如气象自动观测业务的建设，导航监控、遥控业务升级、雷达信号传输扩容等，虹桥机场SDH光环网在面对以上这些大颗粒业务需求时的网络容量瓶颈问题时将日益突出，同时其技术性能也远远达不到主要空管配套工程项目的需要，本文结合空管需要，对原有SDH光环网进行扩容升级研究，为空管通信设备建立一个高速、可靠的传送网。
2、SDH光环网现状描述及网络结构
2.1虹桥机场SDH光环网由11个节点组成，分别构成东、西两个子网，两个子网相交于航管楼和空管业务综合楼两个核心节点,其它九个节点为接入节点,其中东环子网包括雅阁（建设阶段中）、塔台、电话站、东场监、东跑道南向航台五个节点，西环子网包括气象雷达站、气象观测楼、东跑道北向航台、北雷达四个节点。虹桥机场SDH光环网有效地解决了虹桥机场内部各跑道机房以及相关站点间的信息传递。
十一个站点在业务传递走向上可以分为两类站点，一类是以跑道机房为基本组成的机场跑道型站点，包括东跑道南航向、东跑道北航向；另一类为其他涉及到为跑道及机场提供服务的各个站点，包括气象雷达站、气象观测楼、北雷达、东场监、航管楼、雅阁、空管业务综合楼、塔台等站点。站点之间的业务走向基本上属于汇聚型，形成了以航管楼与空管业务综合楼为中心的业务流向。
11个站点组成两个622M的复用段保护环，两环相交点为航管楼和综合业务楼。
链路现状：目前，上海虹桥机场现有航站区和工作区的通信管网和通信电缆的主要走向分南北两路：
南路大致走向：航管楼—电话站—气象观测站—南灯光站—东跑道南航向—西跑道南航向—南近台线路沿沪青平公路敷设—西二次雷达站—空管综合业务楼；
北路大致走向：电话站—航管楼—北灯光站—东跑道北航向—西跑道北航向—气象观测站—气象雷达—空管综合业务楼。
整个虹桥机场飞行区通信管网又可分为西跑道区和东跑道区，其中西跑道区为10年前后建成，沟通所有的西跑道区所有的下滑台、航向台及AWOS设备，内部通信管道基本满足本期及未来空管通信需求。东跑道区通信管道多为虹桥机场建设初期同期建设以及部分管线多采用顶管或直埋方式，内敷多为大对数电缆，此区域内的现有的通信管网不能满足本期及未来通信需求。
2.2存在问题：
2.2.1、带宽资源匮乏，限制业务开展
虹桥机场SDH光环网采用STM-4两纤双向复用段环的保护方式，网络容量为2个STM-1，共可提供126个2M通路。航管楼节点设备设计容量为126个2M接入，塔台节点设备设计容量为63个2M接入。航管楼节点、塔台节点都是2M业务密集型站点，承担着重要的空管业务传输，目前航管楼节点根据各节点需求实际分配118个2M业务，剩余8个2M空闲端口；塔台节点根据节点需求已分配56个2M，剩余7个2M空闲端口，两个节点的容量均接近饱和状态。同时，随着气象雷达站的正式启用，虹桥机场SDH光环网已经开始承载少量的以太网业务，这使得本就捉襟见肘的光环网带宽资源进一步加速消耗。在可以预计的很短时间内，带宽将被消耗殆尽，无法满足气象、导航、雷达、无线等空管用户新增业务的带宽需求和接口要求。
2.2.2、综合处理能力差
随着空管业务不断发展，集中式业务所造成的瓶颈已经显现，塔台至航管楼所在环的带宽资源几乎用尽，而随着空管一体化管理进程不断加快，高速率传输通道的需求日益提高，如环境监控、视频监控、导航遥控、气象数据、雷达信号、航班一体化系统等，都需要虹桥机场SDH光环网提供以太网、155M光口等常用数据接口，现有SDH光环网由于受到网络容量限制和硬件配置的限制，无法再为导航、气象、雷达等开通高带宽的传输通道，满足他们海量新业务的需求。
同时，虹桥机场SDH光环网网管版本过于陈旧，无法做到端端管理，亦无法清晰明了的配置业务，修改参数等，同时也无法对为系统提供同步时钟的BITS设备以及提供输入电源的整流设备进行维护和管理。
2.2.3、塔台节点设备处理能力跟不上业务发展的需要
现网中塔台节点选用的是华为OSN1500设备，相比航管楼和业务综合楼选用的华为OSN3500设备，在接入能力和交叉能力上都低一个等级，考虑到未来塔台节点所承载的重要空管业务的数量和类型将随着空管的发展而增多，即便在现有的设备中添加业务板卡仍然将受到诸多限制，塔台的接入能力不能完全满足空管业务持续发展的需求。
2.2.4、无法提供虹桥机场跑道内可靠高速的传输链路
当前的虹桥机场SDH光环网在跑道内有东跑道南航向、东跑道北航向两个节点，并装有PCM设备作为配套的接入设备。由于东跑道区建设历史悠久，内部各种管网经多次扩容和改造，管网路由错综复杂，目前东跑道飞行区内南、北下滑台均采用电缆直埋敷设方式，无现有光缆资源，如下图所示。
东跑道光、电缆资源示意图
因此东跑道南下滑、北下滑台只能通过电缆连接至东跑道南、北航向台从而实现低速业务的接入，但由于没有光缆资源无法满足高速业务的传输需求。同时，未来东跑道需新增设气象自动观测系统，但目前东跑道中部区域没有通信管道及通信线缆，因此，本期为了保证东跑道新增设的自动观测系统以及东跑道南北下滑数据信号的有效传输。
3. SDH光环网结构优化和容量升级总体方案设计
对虹桥机场SDH光环网进行扩容升级，包括新建10G光环网核心节点设备1套、改建10G光环网核心节点设备2套、新建2.5G光环网环节点设备2套、改建2.5G光环网节点设备9套、新建PCM终端接入设备4套及升级SDH光环网网管系统1套。
3.1、在西区综合楼、航管楼两个核心节点提供155M光口，用于与其他空管分局站光环网或民航数据网互联，日后可以方便地将非虹桥机场的业务有效安全地传输到虹桥机场内的光环网任一节点，从而实现更大范围内业务的连接和调度；
3.2、综合楼、航管楼、塔台等核心节点均有多个空管相关部门的核心机房，包括气象、雷达、无线、导航、一体化等众多业务都对基于MSTP技术的以太网传输链路有较大的需求，因此在上述三个核心节点配置一定数量的百兆及少量的千兆以太网资源供所有用户使用，同时在其它接入节点配置适量的百兆以太网资源；
3.3、各跑道内的导航台站机房（如：西跑道南航向、西跑道北航向、东跑道南航向、东跑道北航向）均有视频监控、围界监控、动力监控等以太网业务的需求，同时现有的ILS系统、DME系统的遥控、遥测、监控业务也会逐步向以太网链路传输过渡。因此需要在各导航台站机房的SDH设备上配置以太网资源，为各类导航业务及辅助业务提供稳定、安全、高效的以太网传输通道；
3.4、气象观测楼、气象雷达站是气象部门在虹桥地区的重要设备安装节点，包括数据库备份、气象高图等业务都需要大带宽的以太网链路进行传输保障，因此在上述两个节点配置适量千兆以太网资源供气象用户使用；
3.5、为了实现虹桥机场两根跑道的导航业务分离，需在西跑道南、北航向及综合楼建设配套的PCM接入网。组成点对点PCM连接（各方向主备设备各一套），可以承载西跑道的各类导航业务，并将其传输至西区综合楼。
新增节点的接入需求汇总如下表：
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3.6将航管楼、业务综合楼的8、11槽新增10G板卡（如下图板卡图所示），与新增的塔台OSN3500设备连接组成10G的核心环,配置与现有的业务复用段环不同的时隙。
3.7调试通过后将塔台原OSN1500上的业务逐个割接至OSN3500上，避免对空管业务造成较大的影响。步骤1、2完成后就实现了核心环的升级和业务割接。
3.8在西跑道南航向、西跑道北航向安装OSN1500设备，并进行单站调测。
1.SDH光环网接入环扩容升级工作可以分东环、北环、南环三个子阶段进行操作，在割接前需要详细梳理每个节点的业务、影响范围及备用手段，然后利用PDH和光电转换器分别针对2M和以太网形式的重要业务搭建临时传输链路，并先行完成这些业务的割接。
2.每个接入子环升级扩容单独进行，更换子环上每个节点OSN1500设备的主控交叉线路时钟四合一板，同时调整光纤链路，根据新的拓扑形成环路，再修改相应的时隙配置实现容量的提升。这样操作可以控制各个子环升级扩容的工作量，保证优质地完成扩容工作。在子环完成升级扩容后，再将割接至PDH或者光电转换器上的业务切回，并逐个验证其是否恢复。
保留T2000网管系统仍处运行状态，新建一套U2000网管平台，将U2000网管服务器及客户端接入SDH交换机。同步网元设备及告警信息，通过一致性校验确保网元与网管同步。
4.测试结果
4.1光环网网络扩容升级后，非核心环环网容量升级到2.5G，核心环环网容量升级到10G，均使用两纤双向复用段保护环或者子网连接保护协议进行保护，为增加新节点和新业务提供容量保证。
4.2核心节点由原来的两个（航管楼、业务综合楼）扩展至三个（增加塔台节点），为这三个空管业务相对集中的核心节点之间提供高速、高可靠性的传输链路。
塔台节点由OSN1500升级为OSN3500，并配置所需要的交直流电源转换设备。同时为航管楼节点、塔台节点设备增加2M业务板和配套DDF架，航管楼节点增加用于放置配套DDF架机柜，保证上述节点可以增加2M新业务。
根据导航业务的要求，实现东跑道和西跑道不同跑道导航业务的分离，增设西跑道南航向、西跑道北航向两个节点，并为这两个节点配置PCM设备，引接西跑道各航向台和下滑台的遥控、遥测信号。
根据气象业务和导航业务需求，为东跑道南航向、东跑道北航向、西跑道南航向、西跑道北航向节点配置以太网接入板，方便气象自动观测业务以及导航下滑台业务的接入（下滑台的业务信号先经过光点转换由下滑台传至航向台，再进入虹桥SDH光环网传输）。
4.3环网由原来的双环变更为1+3环（即1个核心环+3个接入环），核心环由航管楼、西区综合楼及塔台组成；3个接入环，分别为东环（雅阁、东场监、东跑道南航向、东跑道北航向）、南环（电话站、西跑道南航向、西南一二次雷达（规划中））、北环（气象雷达站、气象观测楼、西跑道北航向、北雷达）。
在各节点增加用于传输IP信号的以太网业务板卡，并在综合楼、航管楼增加155M光板，用于与其他空管分局站光环网、新建的民航数据网互联，实现更大范围内业务的联接和调度。
4.4对现有SDH网管的版本进行升级，由原来T2000升级为U2000，升级后，该网管已经可以同时管理光环网、BITS设备、整流设备等。配置相应模块后，还可以一并管理数据域产品，提升网管的综合管理能力。
4.5外部时钟源仍采用现网的华为BITS时钟源。现网外部时钟源已能提供主备时钟链路，确保冗余保护。但外部时钟源出现故障无法正常提供时钟资源时，环网设备可参考设备自身的时钟实现同步。时钟主备同步视图如下：
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时钟主备同步视图
5.结论
虹桥机场SDH光环网结构优化和容量升级工程是一项直接提升虹桥本地传输质量和传输可靠性的工程，是适应我国民航发展的一项措施。其扩容改造要求与虹桥机场空管业务的建设发展相匹配，满足了气象、导航、雷达等空管用户的重要业务需求，并且兼顾了两场三地高速业务传输的需要。
项目扩容升级后，得到了全面的优化和提升，拥有更大的发展潜力，有利于提高保障飞行安全和航班正常的能力，有助于提高空中交通服务水平，有利于上海地区的空中交通管理水平跃上一个新台阶，对于保障飞行安全、节约资源、提高生产效益方面具有重大的意义。