OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式分析

魏 濤，張 賓

（1.中國移動通信集團湖北有限公司 武漢 430030；2.烽火通信科技股份有限公司 武漢 430074）

伴隨All IP進(jìn)程化的不斷加快，以O(shè)TN、PTN為代表的新一代光傳輸技術(shù)正在取代DWDM、MSTP的地位，逐漸成為光傳送的主流產(chǎn)品。OTN、PTN作為新技術(shù)、新的產(chǎn)品形態(tài)，如何在城域、本地網(wǎng)中合理、有效地選用和規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，如何有效地進(jìn)行聯(lián)合組網(wǎng)，無疑成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的焦點。

1 OTN和PTN技術(shù)簡析

1.1 OTN技術(shù)

OTN是由DWDM技術(shù)演進(jìn)而來，并在其基礎(chǔ)之上，遵循G.709協(xié)議制定的標(biāo)準(zhǔn)，重新對OTU的線路側(cè)接口進(jìn)行封裝，而且可以按需靈活地引入電交叉和光交叉。這一改變使其在OAM、業(yè)務(wù)調(diào)度能力等方面大幅領(lǐng)先DWDM，因此OTN技術(shù)被看作是最有競爭力的下一代骨干網(wǎng)傳送技術(shù)。

1.2 PTN技術(shù)

PTN的出現(xiàn)在一定程度上顛覆了傳統(tǒng)光傳輸產(chǎn)品的許多特性，其保留了MSTP的易管理、維護(hù)和多種業(yè)務(wù)保護(hù)能力，同時對傳統(tǒng)的交叉核心部分進(jìn)行了全面的改造，實現(xiàn)了由電路交換機制向分組交換機制的演進(jìn)，具備了彈性帶寬分配、統(tǒng)計復(fù)用和差異化服務(wù)能力。PTN的核心技術(shù)決定了其在承載IP類業(yè)務(wù)上具備天然的優(yōu)勢。

2 采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)的優(yōu)勢

在探討OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)問題之前，首先分析一下各自技術(shù)的優(yōu)缺點，做到善用其長，優(yōu)勢互補，組建一個高效、安全的下一代傳送網(wǎng)。

（1）OTN 技術(shù)優(yōu)勢

OTN優(yōu)勢在于擅長解決IP業(yè)務(wù)的超長距離、超大帶寬傳輸問題，可以為大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大顆粒業(yè)務(wù)提供傳輸通道，這是PTN難以達(dá)到的。但是OTN的帶寬分配也是剛性的，帶寬利用率不高，難以對較小顆粒業(yè)務(wù)進(jìn)行處理。

（2）PTN 技術(shù)優(yōu)勢

PTN技術(shù)的妙處在于完美地結(jié)合了數(shù)據(jù)技術(shù)與傳輸技術(shù)，來自數(shù)據(jù)方面的大容量分組交換/標(biāo)簽交換技術(shù)、QoS技術(shù)，來自傳送的OAM管理、50 ms保護(hù)和同步，可以使運營商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施獲得最大的技術(shù)優(yōu)勢，增強未來快速部署新應(yīng)用的靈活性和降低成本。.PTN的優(yōu)勢體現(xiàn)在小顆粒IP業(yè)務(wù)的靈活接入、業(yè)務(wù)的匯聚收斂上，而并不擅長對大量的大顆粒業(yè)務(wù)的傳送。

無論是從業(yè)務(wù)的長距傳輸，還是從未來IP類業(yè)務(wù)的迅猛增長角度來考慮，采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式均顯得非常必要。考慮到聯(lián)合組網(wǎng)模式的諸多優(yōu)勢，除了在沒有OTN或者短期內(nèi)OTN無法覆蓋至骨干核心點的地區(qū)，均建議采用聯(lián)合組網(wǎng)的方式進(jìn)行城域本地網(wǎng)的建設(shè)。OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式憑借其強大的IP業(yè)務(wù)接入、匯聚及靈活調(diào)度能力，將有利于推動城域傳輸網(wǎng)向著統(tǒng)一的、融合的扁平化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，是各個運營商組建下一代傳輸網(wǎng)的最佳選擇。

3 采用OTN+PTN如何組網(wǎng)

OTN作為具有光電聯(lián)合調(diào)度的大容量組網(wǎng)技術(shù)，電層實現(xiàn)基于子波長的調(diào)度，如GE、2.5 Gbit/s、10 Gbit/s顆粒；光層調(diào)度以10 Gbit/s或40 Gbit/s波長為主，主要定位于網(wǎng)絡(luò)中的骨干/核心層。而PTN與MSTP類似，多應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的匯聚/接入層。

在現(xiàn)網(wǎng)中，往往核心骨干層采用OTN，匯聚層及以下采用PTN組網(wǎng)，充分利用OTN將上聯(lián)業(yè)務(wù)調(diào)度至PTN所屬業(yè)務(wù)落地站點。在聯(lián)合組網(wǎng)模式中，OTN不僅僅是一種承載手段，還通過其對骨干節(jié)點上聯(lián)的GE/10GE業(yè)務(wù)與所屬交叉落地設(shè)備之間進(jìn)行調(diào)度，其上聯(lián)GE/10GE通道的數(shù)量可以根據(jù)該PTN中實際接入的業(yè)務(wù)總數(shù)按需配置，從而極大地簡化了骨干節(jié)點與核心節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)組建，避免了在PTN獨立組網(wǎng)模式中，因某節(jié)點業(yè)務(wù)容量升級而引起的環(huán)路上所有節(jié)點設(shè)備必須升級的情況，極大地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)投資,其典型的組網(wǎng)如圖1所示。

4 OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)中應(yīng)注意的問題

OTN和PTN作為新的技術(shù)形態(tài)，還沒有長時間的大規(guī)模的組網(wǎng)經(jīng)驗，往往在實際組網(wǎng)中兩者互相影響、相輔相成，因此，在采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式時要考慮的問題往往較多，既有各個層面技術(shù)本身的限制，又有OTN、PTN之間相互牽連，需要在規(guī)劃建設(shè)時進(jìn)行周密考慮，統(tǒng)一布署。

（1）設(shè)備互通性問題

PTN和OTN都是新興的技術(shù)，OTN繼承了DWDM的大容量傳送功能的同時，引入了基于波長、子波長的靈活調(diào)度功能，其最大的特點在于采用全開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，與其承載的業(yè)務(wù)是客戶層與服務(wù)層的關(guān)系，可以說是先天的透明的傳輸平臺。對于OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)的方式也不例外，OTN作為透明的傳送平臺，為匯聚層及接入層的PTN提供傳送通道，兩者之間如服務(wù)層和客戶層的關(guān)系，相互獨立，非常類同于已經(jīng)大量部署的WDM和SDH網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。OTN承載PTN，就像WDM承載SDH一樣。

（2）精確時間同步問題

時間同步是3G移動制式提出的新需求，特別是對中國三大運營商而言，目前沒有一張精確的時間同步網(wǎng)，因此在建設(shè)傳輸網(wǎng)時，尤其要注意精確的時間同步問題。從地面?zhèn)魉蜁r間同步的技術(shù)體制來看，主要通過IEEE 1588v2協(xié)議完成精確的時間同步。由于采用OTN+PTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式，OTN設(shè)備部署在網(wǎng)絡(luò)的骨干核心層，PTN設(shè)備部署在匯聚和接入層，而時間源首先部署在本地網(wǎng)核心機房RNC側(cè)，RNC先將時間同步信息傳遞給核心層PTN，核心層PTN再傳遞給核心層的OTN設(shè)備，OTN設(shè)備再依次傳送給其他層的PTN設(shè)備進(jìn)行全網(wǎng)的精確時間同步。目前PTN承載1588v2協(xié)議已經(jīng)成為PTN一項基礎(chǔ)技術(shù)，主流廠家已經(jīng)經(jīng)過了大量的測試。如果采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式，則要求OTN支持相關(guān)精確時間傳送的功能，目前這屬于一個新的研究課題，并且現(xiàn)實需求已經(jīng)非常明顯，但技術(shù)的成熟度顯然還沒有達(dá)到與PTN傳送時間同步相提并論的階段。從主流廠家OTN傳送時間同步的技術(shù)來看，目前實現(xiàn)方案主要有三種：1 GE/10 GE的透傳方案、OSC帶外傳送方案以及OTN帶內(nèi)開銷傳送方案，實際組網(wǎng)中可根據(jù)需求以及不同方案傳送的優(yōu)缺點進(jìn)行選擇或組合應(yīng)用。

（3）保護(hù)問題

網(wǎng)絡(luò)的安全性高于一切，無論采用OTN、PTN組網(wǎng)，都需要對網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的考慮。OTN設(shè)備部署在網(wǎng)絡(luò)的骨干核心層，PTN設(shè)備部署在匯聚和接入層，各個層面之間往往需要大量的業(yè)務(wù)互通和調(diào)度，對于業(yè)務(wù)需要進(jìn)行端到端或分段的保護(hù)。

（4）接口問題

在城域網(wǎng)和本地網(wǎng)中，往往數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占據(jù)了業(yè)務(wù)的主流，特別是GE、10 GE業(yè)務(wù)更是占據(jù)了主導(dǎo)地位。當(dāng)采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式時，存在著大量的PTN與OTN客戶側(cè)接口通過GE、10 GE接口進(jìn)行業(yè)務(wù)對接，應(yīng)注意在組網(wǎng)中接口的一致性問題，以10 GE信號為例，ITU-T在G.709和G.sup43中定義了幾種10 GE LAN信號在OTN網(wǎng)絡(luò)中的映射方式，包括標(biāo)準(zhǔn)GFP-F方式G.sup43 6.2、ODU2e方式G.70917.1.4和擴展的 GFP-F/OPU2方式G.709 17.3.1，應(yīng)保持封裝以及映射信號的一致性問題。

（5）網(wǎng)管問題

從網(wǎng)管的角度來看，一般而言，目前業(yè)內(nèi)主流廠家的PTN與OTN均可以實現(xiàn)共網(wǎng)管平臺，以方便網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。在PTN與OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式下，OTN往往定位于核心層，PTN定位在匯聚、接入層，各個層面之間需要大量的業(yè)務(wù)互通和調(diào)度，因此無論是在業(yè)務(wù)的開通上，還是在網(wǎng)管自身的維護(hù)需要上，都提出了更高的要求。

（6）網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)問題

在城域網(wǎng)和本地網(wǎng)，設(shè)備層次多，組網(wǎng)復(fù)雜，給網(wǎng)絡(luò)的故障定位帶來不小的難度。當(dāng)采用OTN+PTN聯(lián)合進(jìn)行組網(wǎng)時，PTN與OTN技術(shù)都繼承了SDH強大的層次化OAM管理機制，業(yè)務(wù)封裝都會有相應(yīng)的豐富的開銷進(jìn)行監(jiān)控，PTN的OAM包括客戶層OAM、信道層OAM、通道層OAM和段層OAM，OTN支持 6級的TCM、SM、PM等，每一層都提供故障和性能的OAM，以實現(xiàn)在不同層面實時、精確的故障定位功能。

5 湖北移動OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)方案介紹

以IP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)今世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動力，隨著國內(nèi)寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，對傳輸帶寬產(chǎn)生了巨大的需求。湖北移動作為湖北省領(lǐng)先的移動運營商，其IP業(yè)務(wù)正逐步成為最主要的收入來源之一。湖北移動現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多期的建設(shè)和擴容，已經(jīng)難以滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求。為了給社會提供更高品質(zhì)的移動通信以及寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，湖北移動骨干傳輸網(wǎng)必須提升對業(yè)務(wù)的支撐和保障能力，在經(jīng)過長期的技術(shù)論證、嚴(yán)格的設(shè)備選型與測試，湖北移動最終決定選擇烽火通信進(jìn)行戰(zhàn)略合作，采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)技術(shù)共同構(gòu)建武漢、黃石、黃岡、咸寧等地市的下一代光傳送網(wǎng)絡(luò)，其典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在湖北移動全業(yè)務(wù)承載網(wǎng)中，骨干匯聚層由OTN設(shè)備完成調(diào)度，工程按照業(yè)務(wù)區(qū)劃分新建大量匯聚節(jié)點，組建了高速OTN系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，每個環(huán)網(wǎng)在核心節(jié)點均考慮雙節(jié)點落地實現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，有效提高核心層系統(tǒng)容量，同時可抵抗單節(jié)點失效帶來網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險。每個業(yè)務(wù)區(qū)的OTN系統(tǒng)作為此業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)所有業(yè)務(wù)的上聯(lián)匯聚節(jié)點，業(yè)務(wù)區(qū)的OTN設(shè)備構(gòu)成全網(wǎng)OTN匯聚層，可快速實現(xiàn)大容量、大顆粒業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。在每個業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)采用PTN設(shè)備作為業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)基站業(yè)務(wù)、專線業(yè)務(wù)的接入和匯聚節(jié)點，所有業(yè)務(wù)區(qū)的PTN匯聚節(jié)點構(gòu)成分組化的匯聚層，從而打造安全、高效、電信級的IP多業(yè)務(wù)承載平臺。網(wǎng)絡(luò)各接入節(jié)點與基站連接全部采用FE的光口對通，所有PTN業(yè)務(wù)在OTN匯聚節(jié)點的PTN設(shè)備與OTN對接，在核心節(jié)點大容量PTN設(shè)備實現(xiàn)業(yè)務(wù)的重新整合以及與業(yè)務(wù)層面的靈活溝通，網(wǎng)絡(luò)模型和業(yè)務(wù)組織如圖3所示。

新建的OTN網(wǎng)絡(luò)，可以用于承載現(xiàn)網(wǎng)所有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其大容量又很好地滿足了今后的業(yè)務(wù)擴容需求，對于網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)漸進(jìn)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。OTN客戶側(cè)可靈活接入GE、2.5 Gbit/s等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)GE、2.5 Gbit/s業(yè)務(wù)在同一個波道混傳，有效提高了波道利用率。通過OTN的靈活保護(hù)機制實現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端的保護(hù)能力及多重保護(hù)機制的實現(xiàn)。新建的PTN匯聚網(wǎng)絡(luò)，通過大容量的設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效、安全承載；匯聚環(huán)速率達(dá)到10 GE，匯聚節(jié)點設(shè)備提供大量GE/FE接口，滿足匯聚環(huán)內(nèi)大量GE/FE業(yè)務(wù)的傳輸，并保證帶寬；接入環(huán)速率達(dá)到GE，接入容量成倍增加。

考慮到未來網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)，湖北移動經(jīng)過充分論證，最終選擇烽火通信全業(yè)務(wù)承載網(wǎng)解決方案，以系列化的OTN和PTN設(shè)備為承載平臺建設(shè)湖北移動OTN+PTN下一代傳送網(wǎng)絡(luò)。該解決方案包括了FONST3000/4000、CiTRANS 660、CiTRANS 640、CiTRANS 620等最新 OTN、PTN傳送產(chǎn)品，SmartWeaver智能控制平面及OTNPlanner網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具，全面涵蓋骨干、匯聚到接入各網(wǎng)絡(luò)層面。本次工程充分考慮了設(shè)備升級性以及擴容性，在業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴大時，可以在OTN平臺上向更大容量升級，單系統(tǒng)可以擴容到96波，單波道容量可以達(dá)到40 Gbit/s乃至100 Gbit/s，核心層網(wǎng)絡(luò)的巨大擴容空間，使得后期的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整量非常小，僅通過增加單板就可以滿足3到5年業(yè)務(wù)容量增長的需求。在工程的建設(shè)當(dāng)中，克服了建設(shè)工期短、3G業(yè)務(wù)突發(fā)性強、帶寬需求增長迅速等諸多方面的困難，最終通過OTN+PTN混合組網(wǎng)方案，協(xié)助武漢、黃石、黃岡、咸寧等湖北移動地市公司打造了一張安全、高效、電信級的IP化城域傳送網(wǎng)。經(jīng)過雙方的共同努力，湖北移動的PTN/OTN已經(jīng)實現(xiàn)了實際業(yè)務(wù)加載，率先在全國實現(xiàn)了PTN/OTN工程的商用，具有里程碑的意義。

6 結(jié)束語

總之，OTN和PTN作為新興的技術(shù)，將在下一代的光傳送網(wǎng)發(fā)揮中流砥柱的作用。從技術(shù)角度而言，PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式已經(jīng)完全可行，并且在很多省市的建設(shè)中得到了充分的驗證；但從另一方面來看，限于技術(shù)本身發(fā)展時間較短，技術(shù)發(fā)展較快，而且在網(wǎng)絡(luò)中沒有長時間的大規(guī)模部署經(jīng)驗，還有很多未知的問題需要進(jìn)一步深入研究和探討。筆者相信，隨著技術(shù)的近一步成熟和發(fā)展，OTN、PTN技術(shù)的應(yīng)用會迎來更加廣闊的發(fā)展空間。

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