廣西廣電基于PID+OTN技術(shù)的城域網(wǎng)建設(shè)淺析

朱瑩德，王 怡，高 欣

（廣西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，廣西 南寧 530022）

隨著三網(wǎng)融合的進(jìn)一步發(fā)展，廣電網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)寬帶、IPTV、視頻點(diǎn)播、大客戶VPN等雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)的需求出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的以MSTP為骨干網(wǎng)絡(luò)的傳輸網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)的業(yè)務(wù)需求。建設(shè)高可靠、高速率、高效率、靈活方便部署、易維護(hù)的骨干傳輸網(wǎng)已成為廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展迫在眉睫的需求[1]，同時(shí)也是廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商是否能夠向一流運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵條件。

1 技術(shù)特點(diǎn)

1.1 OTN技術(shù)簡(jiǎn)介

OTN（Optical Transport Network，光傳輸網(wǎng)）是以傳統(tǒng)波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，繼承了DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波復(fù)用）在大容量、超長(zhǎng)距、業(yè)務(wù)透明傳輸?shù)确矫娴谋姸鄡?yōu)勢(shì)，進(jìn)一步增加了對(duì)于業(yè)務(wù)“電層”和“光層”的調(diào)度功能，從而使得OTN能像MSTP一樣實(shí)現(xiàn)對(duì)“顆?！保∣DUk，k=0，1，2，3）業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度，解決傳統(tǒng)DWDM網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度能力差、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱和SDH在帶寬方面（最高速率≤40 Gbit/s）的問(wèn)題，是一種非常理想的傳輸網(wǎng)解決技術(shù)。

OTN的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。在電層，OTN借鑒了SDH的映射、復(fù)用、交叉和嵌入式開銷等概念；在光層，OTN借鑒了傳統(tǒng)WDM技術(shù)體系并有所發(fā)展。

ITU－T為OTN定義了一套完整的協(xié)議體系，產(chǎn)品也在各廠家的努力下趨于成熟穩(wěn)定。OTN作為下一代傳輸網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)在各大運(yùn)營(yíng)商中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，各運(yùn)營(yíng)商在新建網(wǎng)絡(luò)中也逐步采用OTN技術(shù)替代DWDM技術(shù)，因此整個(gè)OTN產(chǎn)業(yè)鏈得到了鞏固和發(fā)展。

1.2 PID技術(shù)簡(jiǎn)介

PID（Photonics Integration Device）是一個(gè)光電集成器件（OEIC），將原來(lái)多個(gè)OTU單板和MUX/DMUX板合并到少量單板中，大大提高了設(shè)備的集成度，如圖2所示。通過(guò)高度集成化的芯片設(shè)計(jì)和制造工藝，PID單片容量可以達(dá)到12×10 Gbit/s。

因此基于PID＋OTN架構(gòu)的城域網(wǎng)解決方案，具有大容量、高可靠、多業(yè)務(wù)靈活接入、簡(jiǎn)潔易維、高集成、綠色節(jié)能等顯著特點(diǎn)，可以成功解決帶寬需求爆炸式的增長(zhǎng)以及城域網(wǎng)面臨的帶寬瓶頸和運(yùn)維瓶頸，并實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)“單一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一承載”的目標(biāo)，也是下一代城域網(wǎng)的理想選擇。

2 建設(shè)規(guī)劃

2.1 城域網(wǎng)建設(shè)特點(diǎn)介紹

與傳統(tǒng)OTN長(zhǎng)途干線網(wǎng)建設(shè)要求不同，基于PID+OTN技術(shù)的城域網(wǎng)建設(shè)具有其特殊性：由于搭建城域網(wǎng)時(shí)，站點(diǎn)間跨距在100 km以內(nèi)，所以城域OTN一般不存在超長(zhǎng)距的問(wèn)題。而城域網(wǎng)又有著其特殊性：組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)方向不穩(wěn)定，經(jīng)常隨著業(yè)務(wù)需求的發(fā)展而發(fā)生變動(dòng)，同時(shí)業(yè)務(wù)側(cè)接口也需要靈活多變，以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求及業(yè)務(wù)配置變動(dòng)。那么業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性、業(yè)務(wù)接口的靈活性及業(yè)務(wù)保護(hù)的靈活性是判斷城域網(wǎng)OTN設(shè)備的最關(guān)鍵指標(biāo)[2]。

目前主流廠家的OTN設(shè)備均可支持光層和電層的調(diào)度功能，而PID+OTN技術(shù)的出現(xiàn)更加方便實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。支持承載STM－N/GE/10GE（WAN，LAN）/2.5G POS/10G POS/ATM/SAN等業(yè)務(wù)，具備豐富靈活的業(yè)務(wù)接口，同時(shí)也支持基于ODUk的SNCP等各種保護(hù)方式。

在這種形勢(shì)下，廣西廣電網(wǎng)絡(luò)決定采用PID+OTN技術(shù)來(lái)打造技術(shù)先進(jìn)、更加靈活的優(yōu)質(zhì)傳輸網(wǎng)絡(luò)，為三網(wǎng)融合事業(yè)做好準(zhǔn)備。以下將以廣西廣電網(wǎng)絡(luò)玉林地區(qū)的PID+OTN網(wǎng)絡(luò)為例，具體解析OTN城域網(wǎng)建設(shè)方法。

2.2 玉林地區(qū)PID+OTN城域網(wǎng)建設(shè)情況介紹

2.2.1 玉林廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有情況介紹

目前玉林市內(nèi)用以連接各分前端站點(diǎn)的G.652尾纖基本鋪設(shè)完畢，原有業(yè)務(wù)由2.5 Gbit/s SDH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

但隨著三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)寬帶、IPTV、視頻點(diǎn)播、大客戶VPN等業(yè)務(wù)的發(fā)展，帶寬需求呈幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)，原有SDH網(wǎng)絡(luò)的帶寬被迅速消耗掉，帶寬問(wèn)題成了制約廣西廣電網(wǎng)絡(luò)玉林分公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作開展的根本問(wèn)題之一。

如何解決帶寬傳輸瓶頸，成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員在工作中急需解決的問(wèn)題。解決的方法有很多，以下將分析各種實(shí)現(xiàn)方式的利弊：

1）將原有2.5 Gbit/s SDH網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為10 Gbit/s SDH網(wǎng)絡(luò)。利：利用原有光纜將帶寬提高到10 Gbit/s；弊：未根本解決問(wèn)題，帶寬仍然只有10 Gbit/s。后續(xù)如果開通從玉林至各地的GE或者10GE業(yè)務(wù)，SDH網(wǎng)絡(luò)由于帶寬有限，不能很好地支持。而且隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，很快又將形成帶寬瓶頸。

2）新建一張10 Gbit/s SDH網(wǎng)絡(luò)。利：總帶寬提高到12.5 Gbit/s；弊：仍未根本解決問(wèn)題，只能暫時(shí)緩解帶寬緊張問(wèn)題，GE/10GE業(yè)務(wù)支持仍存在問(wèn)題，而且占用寶貴的光纜資源。

3）新建一張城域DWDM網(wǎng)絡(luò)。利：帶寬提高到10 Gbit/s×40（波），后續(xù)可升級(jí)為40 Gbit/s×80（波），有效解決了帶寬問(wèn)題；弊：業(yè)務(wù)帶寬最小為10 Gbit/s（即使只需要開通一個(gè)GE業(yè)務(wù)通道仍需要占用10 Gbit/s的帶寬通道，而且不能針對(duì)GE業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)），不能實(shí)現(xiàn)光層和電層業(yè)務(wù)的調(diào)度，組網(wǎng)方式和保護(hù)方式簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

4）新建一張城域PID+OTN網(wǎng)絡(luò)。利：除了能像DWDM一樣解決帶寬問(wèn)題之外，還能靈活接入STM－N，GE，2.5G POS，10GE，10G POS等業(yè)務(wù)，最小接入業(yè)務(wù)帶寬為155 Mbit/s，而且能實(shí)現(xiàn)對(duì)于這些業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)于這些業(yè)務(wù)的ODUk（k=0，1，2，3）級(jí)別SNCP保護(hù)。弊：短期投資費(fèi)用要高于方案1）和2），與方案3）的投資預(yù)算基本持平。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，整體投資要優(yōu)于以上3個(gè)方案。

通過(guò)上面的分析，可以得出結(jié)論：升級(jí)或者新建SDH網(wǎng)絡(luò)無(wú)法從根本上解決帶寬不足的問(wèn)題，而新建城域DWDM網(wǎng)絡(luò)，雖然能解決帶寬不足的問(wèn)題，但不能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度和保護(hù)，資源利用率低下，不適合組建靈活多變的城域網(wǎng)。而建設(shè)一張城域PID+OTN網(wǎng)絡(luò)，能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，并提供網(wǎng)絡(luò)的寬帶寬和高利用率，有效地降低投資成本和維護(hù)成本。

2.2.2 業(yè)務(wù)需求及組網(wǎng)

業(yè)務(wù)需求描述：

1）開通玉林至各縣市（不包括藤縣）10×GE廣播電視類業(yè)務(wù)，其中4個(gè)GE用于承載IP數(shù)字電視業(yè)務(wù)，6個(gè)GE用于承載VOD的IP錄制流業(yè)務(wù)；

2）開通玉林至縣市（不包括藤縣）1波10GE業(yè)務(wù)，用于實(shí)現(xiàn)玉林到各地骨干IP互聯(lián)；

3）開通玉林至縣市（不包括藤縣）2×GE政企客戶專用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，為政企用戶提供充足的各類專線業(yè)務(wù)承載通道；

4）依據(jù)現(xiàn)有機(jī)房情況和業(yè)務(wù)需求，組建PID+OTN網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)鋱D如圖4所示。

圖4 PID+OTN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

全網(wǎng)采用業(yè)界領(lǐng)先的太比特大交叉容量PID+OTN設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，OADM站點(diǎn)均配置電交叉單板，可靈活上下各類光/電接入業(yè)務(wù)。

2.2.3 業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

客戶側(cè)信號(hào)接入支路側(cè)模塊后，有支路側(cè)模塊將客戶側(cè)信號(hào)映射成ODUk信號(hào)，ODUk信號(hào)通過(guò)交叉模塊交叉至線路側(cè)模塊（可雙發(fā)以實(shí)現(xiàn)保護(hù)），線路側(cè)模塊將ODUk映射成OTUk信號(hào)，然后通過(guò)接入合/分波模塊，實(shí)現(xiàn)客戶側(cè)信號(hào)向光層信號(hào)的轉(zhuǎn)變，當(dāng)光層信號(hào)到達(dá)目的地之后，采用逆過(guò)程將信號(hào)還原成客戶側(cè)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的透明傳輸，過(guò)程如圖5所示。

2.2.4 PID+OTN網(wǎng)絡(luò)特征[3]

1）帶寬瓶頸迎刃而解

由于使用PID光電集成技術(shù)，輕易實(shí)現(xiàn)了單端口200 Gbit/s（20×10 Gbit/s）的大容量線卡，其線卡容量是10 Gbit/s SDH的20倍，同SDH一樣，只有一對(duì)光口。要建立200 Gbit/s的傳送環(huán)，只需在每個(gè)站點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)PID線卡（東西向）即可。為了提供更大容量，多組PID還可疊加在一對(duì)光纖中進(jìn)行傳輸。采用PID匯聚環(huán)和80×40 Gbit/s核心環(huán)進(jìn)行擴(kuò)容，城域網(wǎng)的帶寬瓶頸問(wèn)題即可完全解決。

OTN架構(gòu)采用支線路分離結(jié)構(gòu)，若以PID線卡為線路側(cè)，不同的支路盤為支路側(cè)，可進(jìn)行IP數(shù)據(jù)、廣播電視、語(yǔ)音、專網(wǎng)專線等業(yè)務(wù)。這樣做的優(yōu)勢(shì)是在城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)好以后，長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定，而后期若需要進(jìn)行其他的業(yè)務(wù)處理只需增加合適的支路盤即可，無(wú)須再進(jìn)行線路調(diào)測(cè)、資源規(guī)劃等工作。

2）運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)潔容易

傳統(tǒng)波分系統(tǒng)由于各個(gè)部件之間通過(guò)光纖連接，大量的光線就會(huì)出現(xiàn)在機(jī)房，且需要調(diào)節(jié)匹配光功率、色散、OSNR等多個(gè)光學(xué)參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)才會(huì)正常工作。城域網(wǎng)基于業(yè)務(wù)點(diǎn)分散、業(yè)務(wù)上下頻繁等特點(diǎn)，需加入OADM，系統(tǒng)配置和調(diào)節(jié)將會(huì)更加復(fù)雜。

PID技術(shù)集成了最復(fù)雜部分，完成各通道的連接只需單根光纖即可，不會(huì)存在如傳統(tǒng)波分系統(tǒng)中出現(xiàn)的光纖眾多、設(shè)備繁雜、難以維護(hù)的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置和運(yùn)行維護(hù)。城域網(wǎng)的相鄰節(jié)點(diǎn)間距離較短，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)可提供電再生中繼功能，不需要對(duì)光纖模擬參數(shù)進(jìn)行配置，極大減少了各個(gè)功能單元間的光纖連接，像SDH架構(gòu)一樣靈活方便和易維易用。

3）業(yè)務(wù)擴(kuò)展靈活方便

基于支線路分離OTN架構(gòu)，通過(guò)線路側(cè)的PID線盤來(lái)提供大帶寬資源池，還可加入另一組PID線盤實(shí)現(xiàn)帶寬池的平滑擴(kuò)展。業(yè)務(wù)側(cè)可選用不同的支路盤來(lái)解決業(yè)務(wù)數(shù)量多、種類多的問(wèn)題，而不用對(duì)線路側(cè)進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)變得快速、靈活、方便。如果在網(wǎng)絡(luò)建成后又有新型業(yè)務(wù)類型需求，只需要對(duì)新開發(fā)支路卡進(jìn)行適配即可，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資并大大加速業(yè)務(wù)提供時(shí)間。

4）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

傳統(tǒng)波分系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)故障多為光纖連接問(wèn)題引起，如接頭臟污、連接損耗、接頭松動(dòng)等。PID技術(shù)已經(jīng)將光纖數(shù)量和板卡數(shù)量大幅度地減少，因此系統(tǒng)產(chǎn)生故障的幾率就下降了，同時(shí)提升了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

除此之外，由于PID＋OTN架構(gòu)可提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)、1＋1交叉保護(hù)、線路保護(hù)等在內(nèi)的業(yè)務(wù)端到端保護(hù)能力，為運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建高可靠網(wǎng)絡(luò)精品網(wǎng)絡(luò)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5）綠色節(jié)能、節(jié)省空間

通過(guò)光電集成技術(shù)，將原來(lái)多個(gè)OTU單板和MUX/DMUX板集成到一個(gè)板卡之中，同等容量下設(shè)備功耗降低超過(guò)40%，空間節(jié)省達(dá)60%，光纖連接數(shù)量大幅減少。可有效地幫助廣西廣電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)綠色的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，并可大幅節(jié)省各類運(yùn)維成本。

3 總結(jié)與展望

三網(wǎng)融合的出現(xiàn)為廣電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了機(jī)遇，同時(shí)也提供了挑戰(zhàn)，在接入層采用CMTS+CM方式接入，最大限度地利用廣電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)發(fā)展業(yè)務(wù)。但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，傳輸網(wǎng)的帶寬出現(xiàn)了瓶頸。采用PID+OTN技術(shù)建設(shè)城域傳輸網(wǎng)，既能有效解決帶寬，還能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)配，是一種比較理想的城域網(wǎng)建設(shè)方式。

[1]陳翔.三網(wǎng)融合時(shí)代廣電光傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)分析[J].電視技術(shù)，2011，35（4）：49－51.

[2]楊京，高欣.滿足三網(wǎng)融合需求的骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)[J].電視技術(shù)，2011，35（12）：1－3.

[3]王健偉.PID技術(shù)在城域光傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2011（10）：75－78.