OTN技術(shù)在大型本地網(wǎng)中的應(yīng)用研究

張連波

(中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司成都分公司，四川 成都 610042)

0 引言

第三代移動通信技術(shù)（3G，3rd-generation）時代，隨著IP化的不斷推進與驅(qū)動，網(wǎng)絡(luò)中帶寬的顆粒以及流量越來越大，并且在全業(yè)務(wù)的進一步開展的情況下，長期演進（LTE，Long Term Evolution）時代到來與光線路終端（OLT，Optical Line Terminal）上行流量的劇增[1]，使得本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的流量進一步增大。高速率的光傳送網(wǎng)（OTN，Optical Transport Network）系統(tǒng)必然將逐步地規(guī)模應(yīng)用，從干線層面逐步轉(zhuǎn)移到本地網(wǎng)核心層面，同時 OTN系統(tǒng)將逐步下沉到本地網(wǎng)的匯聚層面。在特大型本地傳送網(wǎng)當中，由于網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模已經(jīng)相當龐大，因此對于OTN系統(tǒng)的應(yīng)用必然也會產(chǎn)生很多種模式，只有分析各種應(yīng)用模式的合理性、可靠性，才能得出在各類應(yīng)用中適合的結(jié)論。本文通過分析在大型本地傳輸系統(tǒng)之下，各類OTN的實際應(yīng)用問題，求得出本地網(wǎng)建設(shè)的合理性建議。

1 本地網(wǎng)中OTN系統(tǒng)的各種應(yīng)用

OTN稱之為光傳送網(wǎng)[2]。是繼同步數(shù)字體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）、波分復(fù)用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）之后的新一代數(shù)字光傳送技術(shù)體系，它以多波長傳送、大顆粒調(diào)度為基礎(chǔ)，綜合了SDH的優(yōu)點及WDM的優(yōu)點，可在光層及電層實現(xiàn)波長及子波長業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度，并實現(xiàn)業(yè)務(wù)的接入、封裝、映射、復(fù)用、級聯(lián)、保護/恢復(fù)、管理及維護，形成一個以大顆粒寬帶業(yè)務(wù)傳送為特征的大容量傳送網(wǎng)絡(luò)。大型本地傳輸網(wǎng)當中，OTN系統(tǒng)的主要應(yīng)用可以分為以下幾個方面:

1）單純采用的OTN電交叉。

2）OTN電交叉配合自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON，Automatically Switched Optical Network）系統(tǒng)的使用。

3）可重構(gòu)光層分差復(fù)用器（ROADM，Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）系統(tǒng)的應(yīng)用。

4）ROADM系統(tǒng)配合OTN電交叉的綜合應(yīng)用[3]。

OTN的電交叉類似于SDH交叉設(shè)備，OTN電交叉設(shè)備完成ODU0、ODU1、ODU2和ODU3等級別的電路交叉功能，由于電層交叉的引入，為OTN網(wǎng)絡(luò)帶來了靈活的電路調(diào)度和保護能力。

ASON系統(tǒng)的應(yīng)用，則可以和OTN電交叉相配合。ASON系統(tǒng)在傳輸網(wǎng)中引入了信令，并通過增加控制平面，增強了網(wǎng)絡(luò)連接管理和故障恢復(fù)能力。ASON的拓撲結(jié)構(gòu)主要是網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)保護的同時，還可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)的動態(tài)恢復(fù)[4]。并且，當網(wǎng)絡(luò)多處出現(xiàn)故障時，能盡可能地恢復(fù)業(yè)務(wù)，與傳統(tǒng)波分網(wǎng)絡(luò)相比大大提升了業(yè)務(wù)的生存能力。

對于ROADM系統(tǒng)，則采用光層的調(diào)度方式，則可以大大改善以上出現(xiàn)的問題，ROADM 可以用于多個環(huán)之間的波長自由調(diào)度，改變了原有背靠背WDM的維護/建設(shè)習慣，實現(xiàn)了WDM系統(tǒng)在光層的一次飛躍。當然，在某些情況下，采用OTN電交叉+ROADM的綜合應(yīng)用方式[5]，更能夠體現(xiàn)出來網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。

以上簡單敘述了 OTN系統(tǒng)在本地網(wǎng)中的主要應(yīng)用，對于具體OTN技術(shù)的原理和實現(xiàn)方式不再在本文累述，以下章節(jié)將根據(jù)具體的應(yīng)用實例進行分析。

2 OTN技術(shù)在本地網(wǎng)中的應(yīng)用實例分析

2.1 實例分析1

在大型本地傳輸網(wǎng)中的核心層，電路類型豐富并且分散。如圖1所示的某運營商搭建的本地核心層OTN傳送網(wǎng)。

該網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備 OTN電交叉設(shè)備，綜合考慮OTN電交叉設(shè)備的交叉容量、OTU的成本因素和集成度等問題，在建網(wǎng)初期在每個光方向搭建若干個40 G波道形成“線路帶寬池”，結(jié)合業(yè)務(wù)部門需求配置GE、2.5 G、10 G支路接口若干。當有新業(yè)務(wù)需求時可以通過擴容相關(guān)支路接口板實現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速提供。待后期線路帶寬使用率達到70%再適當擴充線路側(cè)40 G單板。

圖1 某運營商的本地OTN傳送網(wǎng)

該運營商某期工程提出需求:在A、B、C三點建立一個10 G 速率的SDH轉(zhuǎn)接環(huán)路，同時，數(shù)據(jù)專業(yè)也提出了一條A至B局需要帶保護的10GE電路需求、兩條帶保護的GE電路需求。

根據(jù)OTN不同速率子波長可以封裝到同一線路波長的特性，安排了某波長第1子波長傳送數(shù)據(jù)專業(yè)提出的10GE電路；第2子波長傳送新建SDH環(huán)路的需求；第3個子波長傳送數(shù)據(jù)專業(yè)提出的2條GE電路；第4子波長暫時富裕，可為后期工程使用，具體安排如圖2所示。

圖2 OTN波道安排

與傳統(tǒng)波分設(shè)備相比，只用一個波道就完成了傳統(tǒng)波分設(shè)備兩個波道才能完成的工作。并且在后期項目中可根據(jù)具體新增業(yè)務(wù)需求來配置還有富裕GE、10GE子波長。避免了因業(yè)務(wù)需求部門后期新提出不同接口的電路顆粒而導(dǎo)致前期配置富裕的支路和線路資源的不可用。

通過上述分析，在本地網(wǎng)核心層建設(shè)一張大容量的OTN網(wǎng)絡(luò)是一個目前比較理想的選擇。

2.2 實例分析2

在大型本地傳輸網(wǎng)中，匯聚層節(jié)點較多，且有豐富的光纖物理網(wǎng)資源，有光纖到樓（FTTB，F(xiàn)iber to The Building）/光纖到戶（FTTH，F(xiàn)iber to The Home）的預(yù)期[6]，并且匯聚層電路調(diào)度頻繁、開通時間要求高、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有動態(tài)性等特點。故在匯聚層建設(shè)OTN網(wǎng)絡(luò)時引入ASON是有效縮短擴容或新開通業(yè)務(wù)周期、提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率、業(yè)務(wù)的生存能力的一個選擇。圖3所示為某運營商的匯聚層OTN網(wǎng)絡(luò)拓撲。

圖3 某運營商的匯聚層OTN傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)

該網(wǎng)絡(luò)共15個節(jié)點、每個節(jié)點都有3條或更多的光纜路由并且運維部門為了迅速提供電路和后期維護的便利有引入ASON的需求。

為此，專門對該廠家OTN設(shè)備的傳送平面功能和性能、控制平面功能和性能、管理平面、保護恢復(fù)、和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互通等方面進行了全面的測試，由于幾個平面功能的測試基本都能實現(xiàn)預(yù)期功能，故本文不在一一講述。OTN電交叉設(shè)備引入ASON可以有效實現(xiàn)縮短擴容或新開通業(yè)務(wù)周期、與傳統(tǒng)波分網(wǎng)絡(luò)相比大大提升了業(yè)務(wù)的生存能力。在匯聚層建設(shè)一張引入了通用多協(xié)議標志交換協(xié)議（GMPLS，Generalized Multiprotocol Label Switching）的OTN是伴隨著 IP化和 FTTH/FTTB的升入發(fā)展一個熱點發(fā)展趨勢。

2.3 實例分析3

某運營商本地網(wǎng)核心層面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 某運營商的本地核心層OTN系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過分析有如下特點:

1）節(jié)點比較少，僅有5個節(jié)點，并且網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成網(wǎng)狀化結(jié)構(gòu)。

2）網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)為分散流向性，任何兩個業(yè)務(wù)節(jié)點之間都有存在互通落地業(yè)務(wù)的可能。

3）為大型本地網(wǎng)超級核心節(jié)點，節(jié)點之間的業(yè)務(wù)顆粒多為10 G或者2.5 G大顆粒業(yè)務(wù)，安全性要求極高，基本不允許有中斷。

通過以上分析的特點，在該網(wǎng)絡(luò)的核心層面，由于對于安全性的要求極高，因此可以利用目前 9為ROADM系統(tǒng)的特點，組建全網(wǎng)狀化的1+1鉆石級業(yè)務(wù)自動保護系統(tǒng)，具體分析如下。

以3維和5維為例，對于5個方向的節(jié)點，如C、D、E樞紐，采用7維方式（5方向+2個本地落地方向）的方式組建網(wǎng)絡(luò)，這就構(gòu)成所有業(yè)務(wù)的1+1保護，同時在5個方向上任意選擇，可以完全保證網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，并且可以實現(xiàn)自動的保護倒換等一些列的措施。7維方向如圖5所示。

圖5 本地核心層5+2維方向網(wǎng)絡(luò)

同理，對于3維方向的節(jié)點，如A樞紐，可以采用5維方式（3方向+2個本地落地方向）的方式組建網(wǎng)絡(luò)，這就構(gòu)成所有業(yè)務(wù)的1+1保護，同時在3個方向上任意選擇，可以完全保證網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，并且可以實現(xiàn)自動的保護倒換等一些列的措施。5維方向如圖6所示。

圖6 本地核心層3+2維方向網(wǎng)絡(luò)

通過以上方式在核心節(jié)點的部署，對于OTN系統(tǒng)來講，實現(xiàn)了自動1+1全保護，任何光路的N-1次中斷，都能保證業(yè)務(wù)不受影響，大大提高系統(tǒng)的安全性。

2.4 實例分析4

對于較為常見的本地傳輸網(wǎng)來講，隨著40 G/100 G等高速系統(tǒng)系統(tǒng)的開通，對于子速率匯聚的功能要求是非常強烈的[7]，目前網(wǎng)上大規(guī)模應(yīng)用的還是10 G，2.5 G以及GE的速率，所以O(shè)TN的電交叉功能必不可少。同時，針對波長級別的調(diào)度，采用ROADM系統(tǒng)有著可以大大節(jié)約人力成本等優(yōu)點，在本地網(wǎng)中有選擇的采用 OTN+ROADM共同配合的方式所帶來的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升是完全可現(xiàn)的。如果全部為落地業(yè)務(wù)，則沒有繼續(xù)增加ROADM系統(tǒng)的必要，如果有部分串通的業(yè)務(wù)，則仍舊可以增加一套ROADM系統(tǒng)，來保證網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量。

通過以上分析，也能夠得出對于采用OTN電交叉+ROADM系統(tǒng)的具體應(yīng)用場景:

1）基于波長調(diào)度的節(jié)點而非基于業(yè)務(wù)調(diào)度的節(jié)點。

2）節(jié)點中穿通業(yè)務(wù)所占全部業(yè)務(wù)比例較高。

3）節(jié)點方向數(shù)必須大于3維。

4）節(jié)點處于物理光纜拓撲中的中間位置而非邊緣位置。

2.5 應(yīng)用場景比較

在OTN系統(tǒng)下，從降低整網(wǎng)成本的角度出發(fā)，對于存在多個光方向的WDM節(jié)點，引入ROADM可以降低維護與建設(shè)成本，但需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)未來的演進模式，對不同場景的下ROADM的應(yīng)用進行嚴格界定。經(jīng)過前述推論，在選擇OTN電交叉以及ROADM應(yīng)用的方式上，可以采用如表1所示的結(jié)論。

表1 本地網(wǎng)場景下各種OTN組網(wǎng)方式對比

3 結(jié)語

在前述諸多分析中，針對OTN系統(tǒng)在大型本地傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用，可以得出經(jīng)驗總結(jié):在整個本地網(wǎng)匯聚層面以上，未來會形成OTN占據(jù)主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷演進，OTN系統(tǒng)將是本地傳輸網(wǎng)上層的主要使用方式，并且也會逐步再向網(wǎng)絡(luò)下層延伸。當然，在本地網(wǎng)的OTN系統(tǒng)和干線網(wǎng)絡(luò)存在極大的不同，本地網(wǎng)更側(cè)重于靈活的調(diào)度，迅速的部署、節(jié)約的維護成本，所以4OTN系統(tǒng)在大型本地傳輸網(wǎng)的應(yīng)用方面更應(yīng)該向其本地網(wǎng)所自身具備的特點方向發(fā)展。

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