淺談POTN的應(yīng)用需求與關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：隨著用戶信息量、業(yè)務(wù)種類等需求的不斷增加，對于通信網(wǎng)絡(luò)的需求成了電信運營商亟待解決的重要問題。近年來，POTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)完善，其商用部署的規(guī)模與用戶的數(shù)量也得到了快速提升，并將成為未來城域網(wǎng)發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：POTN技術(shù) 城域網(wǎng) 應(yīng)用

中圖分類號：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-097-02

1 前言

POTN的應(yīng)用場景包括城域內(nèi)統(tǒng)一承載及政府、金融、企業(yè)大客戶業(yè)務(wù)專用需求。通過POTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、應(yīng)用等工作的持續(xù)開展，目前POTN的應(yīng)用規(guī)模與用戶數(shù)量均得到了快速提升。與此同時，用戶在信息量、所需業(yè)務(wù)種類等方面需求的增加也對現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。目前，經(jīng)營的業(yè)務(wù)、成本等因素成為了電信運營商需承擔(dān)的巨大壓力。近年來，便于網(wǎng)絡(luò)運營維護(hù)、降低組網(wǎng)成本的POTN技術(shù)引起了廣大研究者的注意。POTN技術(shù)結(jié)合了PTN和OTN的技術(shù)優(yōu)勢，并具備廣泛的市場需求和組網(wǎng)應(yīng)用前景。

2 POTN的應(yīng)用需求分析

POTN的組網(wǎng)方式可減少傳送設(shè)備、降低組網(wǎng)成本、便于網(wǎng)絡(luò)運營和維護(hù)，并能夠集成WDM/ROADM光層、SDH/OTN層和分組傳送層等的優(yōu)良特性。當(dāng)前世界各地多家網(wǎng)絡(luò)通訊運營商，如中國移動、意大利電信、韓國電信SKT等的都部署了規(guī)模較大的PTN網(wǎng)絡(luò)。隨著視頻業(yè)務(wù)等IP流量的不斷增長以及移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，管道帶寬需求帶來的城域匯聚和核心帶寬壓力也將進(jìn)一步大幅增加。為了解決未來這一情況，運營商可基于現(xiàn)有的PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級，通過在現(xiàn)有PTN設(shè)備上增加DWDM接口的方式，來提供大容量（如40G/100G）、遠(yuǎn)距離（如100km）波長的傳輸業(yè)務(wù)。此外，可通過在PTN分組交換平面基礎(chǔ)上增加ODUk交換平面的方式降低調(diào)度能耗；在業(yè)務(wù)流量無需落地處通過ODUk進(jìn)行調(diào)度；在業(yè)務(wù)流量需要落地處進(jìn)行分組與ODUk之間的匯聚或分流。

網(wǎng)絡(luò)流量的增長對POTN的光層功能也提出了更高的需求，為了提升城域匯聚層的傳輸距離和管道容量，一般采用引入OTN和DWDM接口來實現(xiàn)，同時利用ODUk交換功能來輔助城域核心層的分組流量調(diào)度。如果已部署的PTN設(shè)備是基于統(tǒng)一分組交換平臺，可通過增加OTN、POTN線卡或者分組與OTN的轉(zhuǎn)換卡等措施來升級現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。對于采用非統(tǒng)一分組交換平臺架構(gòu)的設(shè)備，可以通過PTN與OTN設(shè)備的堆疊方式來實現(xiàn)，或者在現(xiàn)有PTN設(shè)備上集成OTN線卡，這些線卡提供分組到ODUk容器的匯聚并承載到波長，但無法同時提供ODUk調(diào)度平面。

3 POTN的主要功能特征

（1）PTN和OTN聯(lián)合組網(wǎng)。為了解決分組業(yè)務(wù)的高容量負(fù)載、組網(wǎng)保護(hù)、統(tǒng)一網(wǎng)管及時間同步傳遞等問題，PTN和OTN需要在城域網(wǎng)核心層、匯聚層融合組網(wǎng)，并以此實現(xiàn)提升傳送網(wǎng)絡(luò)管理效率、減少設(shè)備所占空間、降低設(shè)備總功耗、節(jié)約運營商網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施成本等功能。

（2）提供高品質(zhì)與高效率的專線業(yè)務(wù)承載，完全支持點到點和環(huán)網(wǎng)保護(hù)，并提升網(wǎng)絡(luò)安全性。通過高效靈活的承載xPON和LTE回傳，不僅兼容了STM-N專線業(yè)務(wù)所需的特定節(jié)點SDH/ODUK處理功能，而且實現(xiàn)了基于40G/100G的WDM/DWDM大容量傳輸，并支持OUT和以太網(wǎng)接口，支持具有OUT接口的MPLS-TP/Ethernet線路卡，實現(xiàn)POTN與PTN/Ethernet網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)E-Lan業(yè)務(wù)。在沒有具體的用戶信息和地址的情況下，也可以提供Ethernet點到點傳送通道。

（3）在城域網(wǎng)的關(guān)鍵匯聚層實現(xiàn)線路高速率和大容量OTN組網(wǎng)，為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)提供更低延和更高QOS保障。高效的回傳方式為日益增多的以太網(wǎng)專線和專網(wǎng)業(yè)務(wù)提供電信級的傳送和匯聚功能，為政府、企業(yè)、金融等集團(tuán)客戶提供安全的物理隔離，并且保證網(wǎng)絡(luò)的帶寬和低時延等服務(wù)品質(zhì)。

（4）提高IP和OTN聯(lián)合組網(wǎng)的荷載能力。當(dāng)前，移動數(shù)據(jù)網(wǎng)、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速發(fā)展導(dǎo)致IP流量高負(fù)荷增長。通過對干網(wǎng)流量監(jiān)控分析，發(fā)現(xiàn)IP核心路由器間存在的大量中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是提高核心路由器的容量、數(shù)據(jù)處理壓力、復(fù)雜度及功耗的重要因素，極大影響了網(wǎng)絡(luò)容量及數(shù)據(jù)傳輸效率。通過POTN的L1或L2層對中轉(zhuǎn)流量的業(yè)務(wù)分流，實現(xiàn)對IP和OTN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由規(guī)劃和優(yōu)化，從而解決核心路由器間1000G高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳動的帶寬和可靠性，并實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)綜合成本，提高聯(lián)合組網(wǎng)的荷載及數(shù)據(jù)處理、傳輸效率的目標(biāo)。

（5）調(diào)配分組和TDM業(yè)務(wù)的交換容量，可在不同的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)部署條件下減少或增加分組、TDM等功能。方便地實現(xiàn)ODUK、VC4和分組混合調(diào)度。支持L2交換（Ethernet/MPLS-TP/MPLS）在特定節(jié)點的Added和Dropped支持L2/L3VPN；完全支持點到點和環(huán)網(wǎng)保護(hù)，可支持共享Mesh保護(hù)；采用OTN結(jié)構(gòu)化的復(fù)用方式實現(xiàn)MPLS-TP/Ethernet管道和電路傳輸管道的融合傳輸，支持MPLS-TP/Ethernet到ODUflex的映射；完全支持OTN的單級映射，可支持多級復(fù)用；支持ODU0-4/ODU2e/ODUflex信號類型；ODUK經(jīng)過POTN節(jié)點的統(tǒng)一分組交換后，完全從分組中恢復(fù)出ODUK。

（6）完全支持Ll交換（OTN/SDH）；完全支持在特定節(jié)點的SDH/ODUK業(yè)務(wù)的Added和Dropped；完全支持WDM/DWDM大容量傳輸（40G/l00G）；支持ROADM/WsoN，支持在特定節(jié)點的波長Added和Dropped；線路側(cè)完全支持OUT和以太網(wǎng)接口，以太網(wǎng)接口可用POTN與PTN/Ethernet網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；支持具有OUT接口的MPLS-TP/Ethernet線路卡。

（7）支持IP/MPLS客戶信號到MPLS-TP的封裝映射方式，采用Overlay模式，即將IP/MPLS視為一個以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行映射；對P路由器Bypass的POTN解決方案通過VLAN區(qū)分分組流量；支持通過MPLS Label區(qū)分Bypass流量；支持三級時鐘服務(wù)；支持電路接口的native電路傳送方式。

（8）完全支持GMPLS統(tǒng)一控制平面及PWE3控制平面；支持通過GMPLS來控制PW層。POTN節(jié)點應(yīng)支持IP/MPLS/MPLS-TE和GMPLS雙協(xié)議棧，前者用來控制MPLS-TP的LSP和PW層，后者用來控制ODUK、OCH或PBB-TE。支持POTN網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，統(tǒng)一網(wǎng)管應(yīng)支持分離的分組和TDM網(wǎng)絡(luò)視圖。

4 POTN的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展方向

4.1 多層融合的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)和設(shè)備架構(gòu)

L0/L1 OTN與L2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合涉及到MPLS-TP和以太網(wǎng)兩種分組傳送技術(shù)，為了控制設(shè)備投資、壓縮設(shè)備空間并減輕運維工作的壓力，運營商最好選擇一種L2技術(shù)。OTN+MPLS-TP和OTN+Ethernet是兩種相對獨立的應(yīng)用場景，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)POTN滿足這兩種不同場景的應(yīng)用研究。

4.2 多層網(wǎng)絡(luò)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)機(jī)制

POTN涉及OTN和MPLS-TP/以太網(wǎng)的兩層網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。目前的保護(hù)協(xié)調(diào)機(jī)制是在分組層面設(shè)置Hold off時間，當(dāng)光纜線路等發(fā)生故障時由OTN層發(fā)揮保護(hù)作用。然而，由于故障分組層的Hold off時間仍然有效，從而延長了該層面的受損時間。除此之外，當(dāng)前的核心層和主要干線多為網(wǎng)狀或多環(huán)互連的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此未來需要探尋功能更佳的多層保護(hù)協(xié)調(diào)機(jī)制，并加強(qiáng)POTN的共享網(wǎng)狀保護(hù)（SMP）技術(shù)應(yīng)用研究。

4.3 多層網(wǎng)絡(luò)的OAM協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制和統(tǒng)一管控技術(shù)

OTN和分組之間存在Client和server關(guān)系并通過AIS和CSF實現(xiàn)聯(lián)動，各層的OAM功能重復(fù)程度較大。未來的研究中應(yīng)解決這一問題，并實現(xiàn)OTN、MPLS-TP、以太網(wǎng)三層的報警關(guān)聯(lián)及抑制。POTN涉及L0波長、L1的ODUK，L0的LSP或VLAN/MAC，需要研發(fā)統(tǒng)一網(wǎng)管對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理；并研究應(yīng)用GMPLS的多層多域統(tǒng)一控制技術(shù)（MLN/MRN）、集中和分布式結(jié)合的路由計算單元（PCE）以及MPLS LSP和PWE3控制協(xié)議。由于POTN的一個應(yīng)用場景是實現(xiàn)與IP承載網(wǎng)的協(xié)同組網(wǎng)，因此控制平面需同時支持IP/MPLS/MPLS-TE和GMPLS的雙協(xié)議棧，前者控制LSP和PW層，后者控制ODUk、OCh或以太網(wǎng)。

5 結(jié)論與展望

隨著城域匯聚和核心帶寬壓力的進(jìn)一步大幅增加，各大網(wǎng)絡(luò)運營公司都已開展了POTN技術(shù)的測試驗證及應(yīng)用探尋。POTN的組網(wǎng)方式可減少傳送設(shè)備、降低組網(wǎng)成本、便于網(wǎng)絡(luò)運營和維護(hù)，并能夠集成WDM/ROADM光層、SDH/OTN層和分組傳送層等的優(yōu)良特性，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本次研究從POTN的技術(shù)特點出發(fā)，結(jié)合自身經(jīng)驗從應(yīng)用需求、功能特征、關(guān)鍵技術(shù)等幾個方面進(jìn)行了系統(tǒng)論述。可以預(yù)見：隨著POTN技術(shù)與設(shè)備的持續(xù)更新、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善及后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，其在城域核心及干線傳送層面等方面的應(yīng)用將得到進(jìn)一步的深入，POTN技術(shù)必將在城域網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。

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