OTN在干線網(wǎng)中的規(guī)劃思路及優(yōu)勢(shì)

龍 泉

烽火通信科技股份有限公司

當(dāng)前通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的主體已經(jīng)由傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)為IP業(yè)務(wù)，為了更好地承載IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，光傳送技術(shù)一直在發(fā)展各種IP承載技術(shù)，如PTN、IPRAN等。在干線傳輸網(wǎng)層面，傳統(tǒng)的DWDM在組網(wǎng)能力和波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度方面均比較固定，靈活性遠(yuǎn)不能真正高效地承載IP業(yè)務(wù)，OTN（光傳送網(wǎng)）技術(shù)則可以較好地解決大顆粒IP業(yè)務(wù)的靈活承載問(wèn)題。

OTN技術(shù)是DWDM的發(fā)展與面向全光網(wǎng)技術(shù)的過(guò)渡技術(shù)，在產(chǎn)品形態(tài)上以DWDM為基礎(chǔ)平臺(tái)，增加了OTH交換模塊和G.709接口。在工程應(yīng)用中，早期的OTN設(shè)備主要應(yīng)用于本地網(wǎng)、城域網(wǎng)。近一年來(lái)，隨著OTN設(shè)備在電交叉能力上的提升，在一些省級(jí)干線中也開(kāi)始使用具備電交叉能力的OTN設(shè)備。據(jù)有關(guān)方面的數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，OTN設(shè)備已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的DWDM設(shè)備。即使是在國(guó)家一級(jí)干線中，也基本上采有了簡(jiǎn)化版的OTN設(shè)備，即不支持電交叉功能、具備G.709接口功能的OTN設(shè)備。

1 OTN應(yīng)用于干線傳輸網(wǎng)的規(guī)劃思路

干線傳輸網(wǎng)的主要作用就是完成各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)在長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)中的傳送，為了實(shí)現(xiàn)OTN在干線傳輸網(wǎng)的合理規(guī)劃，主要考慮的因素包括中繼段設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)容量選擇、設(shè)備選用、保護(hù)方式選擇和波長(zhǎng)分配，各因素的規(guī)劃思路簡(jiǎn)要闡述如下。

1.1 OTN中繼段的設(shè)計(jì)

OTN源于DWDM的技術(shù)體制，在光域上與DWDM基本沒(méi)有差異，所以O(shè)TN在中繼段的設(shè)計(jì)完全可以照搬DWDM成熟的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)需要考慮的是線路的衰減、色散、系統(tǒng)的非線性效應(yīng)、OSNR預(yù)算以及不同波長(zhǎng)速率的系統(tǒng)容限等，同時(shí)也要結(jié)合實(shí)際的線路條件和各節(jié)點(diǎn)的機(jī)房條件。當(dāng)然，由于OTH電交叉單元的加入，OTN中大量的業(yè)務(wù)在OTN節(jié)點(diǎn)上完成了天然的電再生過(guò)程，所以O(shè)TN干線的中繼段設(shè)計(jì)往往比傳統(tǒng)的DWDM更簡(jiǎn)單。

1.2 網(wǎng)絡(luò)容量選擇

網(wǎng)絡(luò)容量的選擇一方面要確定波長(zhǎng)數(shù)，另一方面要確定單波長(zhǎng)的速率。用一句話(huà)來(lái)概括，“網(wǎng)絡(luò)容量的選擇，要結(jié)合現(xiàn)有業(yè)務(wù)的速率、網(wǎng)絡(luò)中最大復(fù)用段的波長(zhǎng)數(shù)量以及面向未來(lái)的可擴(kuò)展能力進(jìn)行多方面考慮”。

1.3 各節(jié)點(diǎn)OTN設(shè)備選用

OTN設(shè)備的選用需要分別從光層和電層能力上進(jìn)行考慮。光層能力主要依據(jù)網(wǎng)絡(luò)容量來(lái)確定，如40×10 Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)容量，就必定要求選擇支持至少40個(gè)波長(zhǎng)和單波10 Gbit/s速率的OTN設(shè)備。而對(duì)電層能力的考慮有兩個(gè)思路：一個(gè)是直接按滿(mǎn)容量來(lái)預(yù)算電交叉容量的需求，如40×10 Gbit/s的環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，滿(mǎn)容量的交叉能力需求就是2×40×10 Gbit/s=800 Gbit/s；另一個(gè)是按各節(jié)點(diǎn)需要完成的現(xiàn)有業(yè)務(wù)電層交叉所需要的容量來(lái)預(yù)算，同時(shí)考慮給予一定擴(kuò)容空間。最好的辦法是兩者相結(jié)合，先看最大可能需要的電交叉容量，然后再對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的容量進(jìn)行分析，綜合分析兩種容量需求后，最終確定在各節(jié)點(diǎn)上需要采用什么能力的OTN設(shè)備。

1.4 保護(hù)方式選擇

OTN的保護(hù)方式非常豐富，在工程應(yīng)用中，最主要的保護(hù)方式有基于業(yè)務(wù)層的保護(hù)，基于光層的OCh（1+1）、OMSP和OLP（1:1、1+1）保護(hù)以及基于電層的ODU k SNC（1+1）和ODU k SPRing保護(hù)。不同的保護(hù)方式特點(diǎn)不同，在選擇OTN的保護(hù)方式時(shí)，一定要分析業(yè)務(wù)對(duì)于保護(hù)的需求是什么。一般的規(guī)律是：SDH業(yè)務(wù) （如10 Gbit/s、2.5 Gbit/s環(huán)網(wǎng)業(yè)務(wù)）采用基于業(yè)務(wù)層的保護(hù)，集中式專(zhuān)線業(yè)務(wù) （如GE、10GE、2.5 Gbit/s專(zhuān)線業(yè)務(wù)）采用電層ODU k SNC（1+1）保護(hù)，分布式專(zhuān)線業(yè)務(wù)采用電層ODU k SPRing保護(hù)。當(dāng)然，考慮到電交叉單元容量的問(wèn)題，也可以適當(dāng)?shù)剡x用光層的OCh和OMSP保護(hù)。

1.5 波長(zhǎng)規(guī)劃思路

OTN的波長(zhǎng)規(guī)劃思路與DWDM類(lèi)似，但有所不同，總的來(lái)說(shuō)，OTN波長(zhǎng)規(guī)劃綜合了DWDM波長(zhǎng)規(guī)劃和SDH時(shí)隙規(guī)劃兩者的特點(diǎn)。筆者通過(guò)多個(gè)工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，總結(jié)了一套較為容易掌握的規(guī)劃思路。

OTN波長(zhǎng)規(guī)劃可以從速率的級(jí)別、保護(hù)方式和是否跨環(huán)業(yè)務(wù)3個(gè)維度來(lái)逐級(jí)規(guī)劃各類(lèi)業(yè)務(wù)在OTN中的分布，基本規(guī)律如下。

·速率的級(jí)別：按由高到低的順序，即既有10 Gbit/s又有2.5 Gbit/s的時(shí)候，先規(guī)劃10 Gbit/s業(yè)務(wù)波道。

·保護(hù)方式：按業(yè)務(wù)層保護(hù)、復(fù)用段環(huán)保護(hù)（如ODU k SPRing）和子網(wǎng)連接保護(hù)（如ODU k SNC（1+1））的順序進(jìn)行規(guī)劃。

·是否跨環(huán)業(yè)務(wù)：按先環(huán)內(nèi)業(yè)務(wù)再跨環(huán)業(yè)務(wù)的順序進(jìn)行規(guī)劃。

通過(guò)以上思路進(jìn)行的波道規(guī)劃，不論是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還是在工程應(yīng)用環(huán)節(jié)均較為清晰，不易出現(xiàn)波長(zhǎng)混亂的問(wèn)題。同時(shí)由于一個(gè)工程往往是分多期建設(shè)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中可以考慮給不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型按波長(zhǎng)編號(hào)進(jìn)行預(yù)留式規(guī)劃，如1~10號(hào)波長(zhǎng)規(guī)劃為10 Gbit/s SDH業(yè)務(wù)，11~15號(hào)波長(zhǎng)規(guī)劃為10GE業(yè)務(wù)，16~20號(hào)波長(zhǎng)規(guī)劃為2.5 Gbit/s波長(zhǎng)租用業(yè)務(wù)，其余波道規(guī)劃為GE業(yè)務(wù)。

2 OTN應(yīng)用于干線傳輸網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

OTN在傳送能力、保護(hù)能力以及業(yè)務(wù)承載能力方面相對(duì)于DWDM均有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下3方面。

（1）傳送距離更遠(yuǎn)，組網(wǎng)能力更強(qiáng)，且線路設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單

傳統(tǒng)的DWDM沒(méi)有定義G.709接口，其傳輸距離的提升主要依靠光放大器實(shí)現(xiàn)，但光放大器的疊加，會(huì)迅速累積噪聲，造成OSNR的下降，所以其傳輸距離有限，一般在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)每600 km就要考慮電再生以延長(zhǎng)傳輸距離。而OTN一方面具備了G.709接口，在OSNR容限上要優(yōu)于DWDM；另一方面，由于引入了OTH電交叉模塊，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上所有波長(zhǎng)均經(jīng)過(guò)了天然的光-電-光的過(guò)程，所以在傳輸距離和組網(wǎng)能力上均優(yōu)于傳統(tǒng)的DWDM網(wǎng)絡(luò)。在干線傳輸網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，OTN對(duì)于OSNR的預(yù)算的復(fù)雜性要比DWDM少得多，從而大大簡(jiǎn)化了干線傳輸網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作。

（2）保護(hù)能力更完善

OTN支持基于電層的ODU k SNC（1+1）和SNRing保護(hù)方式，電層的保護(hù)在判決條件方面非常豐富，包括ODU k層面的各類(lèi)告警信號(hào)，如RS-LOF、RD-SD、OTN-LOF、ODU k-AIS、PM-BIP8-SD等，而DWDM只支持基于光層的保護(hù)，倒換主要依賴(lài)于光功率的判決，所以采用OTN，可以給干線傳輸網(wǎng)更全面的保護(hù)。尤其在有多個(gè)環(huán)網(wǎng)（環(huán)切環(huán)、環(huán)套環(huán)）的情況下，對(duì)于單個(gè)跨環(huán)業(yè)務(wù)信號(hào)，DWDM無(wú)法做到完善的端到端保護(hù)，而OTN采用電層的ODU k保護(hù)則可輕松實(shí)現(xiàn)。

（3）業(yè)務(wù)承載能力更強(qiáng)，業(yè)務(wù)調(diào)整規(guī)劃更簡(jiǎn)單

在干線網(wǎng)絡(luò)中，往往存在波長(zhǎng)速率大于業(yè)務(wù)速率的問(wèn)題，如采用10 Gbit/s的波長(zhǎng)速率來(lái)承載GE或2.5 Gbit/s接口。在傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)中，由于所有的波長(zhǎng)業(yè)務(wù)均為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)開(kāi)通，所以GE和2.5 Gbit/s業(yè)務(wù)在DWDM網(wǎng)絡(luò)中的承載只有兩種方案，一種是直接調(diào)制，此方案簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但單個(gè)波長(zhǎng)的速率與業(yè)務(wù)速率相同，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量是一個(gè)極大的浪費(fèi)；另一種是多個(gè)業(yè)務(wù)接口采用T-MUX的方式復(fù)用為一個(gè)完整的波長(zhǎng)速率，此方式解決了容量浪費(fèi)的問(wèn)題，但靈活性極差，尤其是在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均有少量的GE或2.5 Gbit/s業(yè)務(wù)時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)復(fù)用和解復(fù)用后才能充分利用波長(zhǎng)速率，且保護(hù)極難于規(guī)劃。而OTN采用了基于ODU k的電交叉模塊，所有的業(yè)務(wù)接口只需要接入OTN設(shè)備的支路接口單元，就能夠通過(guò)ODU k交叉單元復(fù)用到線路單元進(jìn)行傳送，一方面業(yè)務(wù)的規(guī)劃簡(jiǎn)化了，另一方面業(yè)務(wù)保護(hù)也易于實(shí)現(xiàn)，且大量地減少了建網(wǎng)成本。

3 烽火通信OTN產(chǎn)品在干線傳輸網(wǎng)中的優(yōu)勢(shì)

作為全球領(lǐng)先的光通信設(shè)備供應(yīng)商，烽火通信科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)烽火通信）在新一代IP業(yè)務(wù)承載技術(shù)方面做了很多有效的工作，全系列OTN產(chǎn)品更是在多次運(yùn)營(yíng)商測(cè)試中成為行業(yè)的標(biāo)桿。目前烽火通信已經(jīng)形成全系列的產(chǎn)品，包括干線傳輸網(wǎng)的FONST 5000和FONST 4000、面向匯聚層的FONST 3000產(chǎn)品以及面向接入層的FONST 1000產(chǎn)品。在干線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用烽火通信OTN產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)包括以下幾個(gè)方面。

（1）完善的保護(hù)機(jī)制

烽火通信OTN系統(tǒng)支持基于光層的復(fù)用段、光通道的1＋1和1∶N保護(hù)，支持基于電層的ODU k SNCP和SPRing保護(hù)。

設(shè)備對(duì)于關(guān)鍵單元同樣支持1+1保護(hù)，如核心交叉時(shí)鐘盤(pán)、網(wǎng)管盤(pán)、電源盤(pán)等。

（2）超長(zhǎng)距離的傳輸功能

烽火通信具有豐富成熟的超常規(guī)長(zhǎng)距離DWDM系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)，也承擔(dān)了國(guó)家“863”項(xiàng)目“ULH超長(zhǎng)距離無(wú)電傳輸項(xiàng)目”研發(fā)課題，在實(shí)驗(yàn)中利用拉曼光纖放大器、超強(qiáng)FEC技術(shù)及功率色散管理實(shí)現(xiàn)無(wú)電傳輸大于3 000 km，并成功通過(guò)“863”項(xiàng)目專(zhuān)家組和中國(guó)電信集團(tuán)公司的驗(yàn)收。

烽火通信全系列OTN設(shè)備支持G.709封裝，采用FEC和SFEC技術(shù)，可提高系統(tǒng)編碼增益，使其達(dá)到3 dB和9 dB，提高系統(tǒng)的信噪比容忍能力，保證系統(tǒng)容量，以支持高速率長(zhǎng)距離傳輸。

（3）完善的OTN開(kāi)銷(xiāo)配置

烽火通信OTN產(chǎn)品引入了豐富的開(kāi)銷(xiāo)，具備完善的故障監(jiān)測(cè)機(jī)制。通過(guò)對(duì)SM字節(jié)（OTU k層的段監(jiān)測(cè)字節(jié)）各開(kāi)銷(xiāo)位的配置，可以對(duì)電再生段進(jìn)行性能和故障監(jiān)測(cè)；通過(guò)對(duì)PM字節(jié)（ODU k層的通道監(jiān)測(cè)字節(jié)）各開(kāi)銷(xiāo)位的配置，可以對(duì)端到端的波長(zhǎng)通道進(jìn)行性能和故障監(jiān)測(cè)。

（4）獨(dú)特的功率控制技術(shù)

系統(tǒng)采用智能光功率控制、VOA（自動(dòng)光功率調(diào)節(jié)）等技術(shù)，保障網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，提高了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。

（5）易維護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)集成了智能的光功率及色散調(diào)整技術(shù)，可保證系統(tǒng)接收端各通道OSNR、BER的一致性，方便業(yè)務(wù)的快速開(kāi)通及維護(hù)。線路接口速率為40 Gbit/s時(shí)，支持自動(dòng)色散補(bǔ)償。

系統(tǒng)可提供內(nèi)置的光譜分析單元，可在線對(duì)多個(gè)方向光信號(hào)的波長(zhǎng)、功率、OSNR進(jìn)行監(jiān)測(cè)并給出圖形化結(jié)果；提供內(nèi)置OTDR功能的板卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路光纖的老化預(yù)警、光纖故障初步定位等；可提供集成維護(hù)系統(tǒng)，方便系統(tǒng)故障的定位和維護(hù)。

（6）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具OTNPlanner

烽火通信經(jīng)過(guò)多年的研究和開(kāi)發(fā)，研究實(shí)現(xiàn)了一批關(guān)鍵技術(shù)，推出了OTNPlanner智能波分網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)，讓用戶(hù)輕松完成OTN以及OTN與配套傳輸網(wǎng)（MSTP、PTN等）的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)；通過(guò)OTNPlanner與網(wǎng)管數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，在第一時(shí)間內(nèi)提出網(wǎng)絡(luò)潛在風(fēng)險(xiǎn)以及改進(jìn)建議。