OTN網(wǎng)絡的技術特征及應用

史杏崗+王斌

【摘要】本文主要介紹了OTN技術概述、OTN網(wǎng)絡技術的特征、OTN設備形態(tài)、OTN應用場景。

【關鍵詞】OTN（光傳送網(wǎng)，Optical Transport Network）；技術特征；應用場景

【Abstract】This paper introduces the OTN technology overview， the characteristics of OTN network technology， OTN equipment form， OTN application scenario.

【Key words】OTN （Optical Transport Network）；Technical features；Application scenarios

1. OTN技術概述

1.1 近年來，通信網(wǎng)絡所承載的業(yè)務發(fā)生了巨大的變化。數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展非常迅速，特別是寬帶、IPTV、視頻業(yè)務的發(fā)展，對運營商的傳送網(wǎng)絡提出了新的要求。傳送網(wǎng)絡要能夠提供適應這種增長的海量帶寬，更重要的是要求傳送網(wǎng)絡可以進行快速靈活的業(yè)務調(diào)度，完善便捷的網(wǎng)絡維護管理（OAM功能），以適應業(yè)務的需求。目前傳送網(wǎng)使用的主要是SDH和WDM技術，但這2種技術都存在著一定的局限性。

1.2 SDH技術偏重于業(yè)務的電層處理，具有靈活的調(diào)度、管理和保護能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為基本交叉調(diào)度顆粒，采用單通道線路，容量增長和調(diào)度顆粒大小受到限制，無法滿足業(yè)務的快速增長。WDM技術以業(yè)務的光層處理為主，多波長通道的傳輸特性決定了它具有提供大容量傳輸?shù)奶烊粌?yōu)勢。但是，目前的WDM網(wǎng)絡主要采用點對點的應用方式，缺乏有效的網(wǎng)絡維護管理手段。純光調(diào)度系統(tǒng)（如ROADM）雖然可實現(xiàn)類似于SDH的調(diào)度和保護功能，但由于物理受限和波長受限問題，很難在大范圍網(wǎng)絡中應用。而且顆粒度單一，靈活性差，不能實現(xiàn)不同廠家設備的互通。

1.3 而OTN技術包括了光層和電層的完整體系結(jié)構(gòu)，各層網(wǎng)絡都有相應的管理監(jiān)控機制，光層和電層都具有網(wǎng)絡生存性機制，從而可以解決上述存在的問題。OTN技術可以提供強大的OAM功能，并可實現(xiàn)多達6級的串聯(lián)連接監(jiān)測（TCM）功能，提供完善的性能和故障監(jiān)測功能。OTN設備基于ODUk的交叉功能使得電路交換粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，從而實現(xiàn)大顆粒業(yè)務的靈活調(diào)度和保護。OTN設備還可以引入基于ASON的智能控制平面，提高網(wǎng)絡配置的靈活性和生存性。

1.4 ITU-T在2000年前后已經(jīng)制定了多個OTN技術相關的標準，建立了比較完善的OTN標準體系。但由于傳輸?shù)臉I(yè)務已經(jīng)從最初的SDH信號為主發(fā)展到IP/Ethernet業(yè)務為主，相關OTN標準也在修訂當中。目前OTN的標準化工作主要集中在以下幾個方面。

（1）適應FC/GE等低速信號傳送的幀結(jié)構(gòu)，如最近提出的ODU0。

（2）透明的10GE-LAN的傳送，如OTU2e超頻方式等。

（3）更高速的40GE/100GE信號的傳送，如正在定義的ODU4。

（4）ODUk共享保護環(huán)。

（5）多種FEC的應用導致的互聯(lián)互通問題。

2. OTN網(wǎng)絡技術的特征

目前，OTN網(wǎng)絡處于全光網(wǎng)絡的過渡階段，其分別在子網(wǎng)內(nèi)部及子網(wǎng)邊界進行全光處理、光電混合處理，不過其目標仍是全光組網(wǎng)。OTN網(wǎng)絡技術不僅繼承并組合了傳統(tǒng)的SDH及WDM優(yōu)勢，還對與業(yè)務傳送相適應的組網(wǎng)功能予以擴展。OTN網(wǎng)絡技術分別包括光傳送段層、光復用段層、光通道層三個網(wǎng)絡層面，其中為了提高客戶信號的數(shù)據(jù)監(jiān)視效率，光通道層又包括光通道數(shù)據(jù)單元和光通道傳送單元兩個子層，分別相當于SDH技術的段層和通道層。其主要特征如下。

（1）大顆粒帶寬復用、交叉及配置。

目前，OTN網(wǎng)絡定義的電層帶寬顆粒是光通道數(shù)據(jù)單元，光層帶寬顆粒及波長相當于SDH技術的VC-12的調(diào)度顆粒，其大顆粒的帶寬復用、交叉及配置也明顯提高了對高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務的適配及傳送效率。

（2） 增強組網(wǎng)及保護能力。

通過對OTN幀結(jié)構(gòu)、交叉以及多維度可重構(gòu)光復用器的引入，也在一定程度上增加了OTN網(wǎng)絡的組網(wǎng)能力，并明顯改變傳統(tǒng)WDW點到點和SDH VC-12調(diào)度帶寬提供大容量傳送寬帶的現(xiàn)狀。此外，采用的前向糾錯技術也顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x，而OTN網(wǎng)絡也將提供基于光層及電層的更加靈活的業(yè)務包括功能，如基于光層的復用段或光通道保護、共享環(huán)網(wǎng)及光子網(wǎng)連接保護等。

（3） 較強的管理開銷能力。

OTN網(wǎng)絡不僅提供了與SDH相類似的開銷管理能力，其光通道層的OTN幀結(jié)構(gòu)也大大提高了客戶信號的數(shù)據(jù)監(jiān)視能力。此外，OTN網(wǎng)絡還提供了多層串聯(lián)連接的監(jiān)視功能，這也就使OTN組網(wǎng)時能夠采用多個分段、端到端同時進行的監(jiān)視方式。

（4）引入OTH與ROADM節(jié)點。

在網(wǎng)絡中引入OTH與ROADM節(jié)點的主要目標即兼顧OTH與ROADM技術的優(yōu)勢，并且需要經(jīng)過OTH交叉顆粒/容量及ROADM維度的配合而達到靈活的電層及光層組網(wǎng)的能力。引入上述OTH與ROADM節(jié)點還能夠在光層實現(xiàn)波長級的組網(wǎng)應用，通過OLA、ROADM、FOADM以及OTM設備形式提供鏈型、環(huán)型、星型、點對點、環(huán)相切以及環(huán)相交等組網(wǎng)，同時還能夠提供相當于SDH設備的組網(wǎng)能力。

3. OTN設備形態(tài)

OTN設備應具備客戶接口、接口適配、線路接口處理等功能，OTN設備存在以下幾種形態(tài)。

3.1 OTN終端復用設備。

（1）OTN終端復用設備即支持OTN接口的WDM設備，這里的OTN接口包括線路接口和支路接口（也稱為業(yè)務接口或域間互聯(lián)接口）。用于域間互聯(lián)的OTNIrDI接口的FEC應采用G.709定義的標準FEC，或者關閉FEC方式。采用白光OTUk接口用于不同廠家傳送設備的互聯(lián)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)傳送設備采用SDH和以太網(wǎng)等客戶業(yè)務接口對接的方式，可以實現(xiàn)對波長通道端到端的性能和故障監(jiān)測。endprint

（2）目前主流廠家的波分系統(tǒng)在線路側(cè)已基本上采用了OTN結(jié)構(gòu)，并均已支持符合G.709標準的OTN接口，因此都屬于OTN終端復用設備。圖1示出的是OTN終端復用設備功能模型。

3.2 OTN電交叉設備。

（1）類似于現(xiàn)在的SDH交叉設備，OTN電交叉設備完成ODUk級別的電路交叉功能，為OTN網(wǎng)絡提供靈活的電路調(diào)度和保護能力。OTN電交叉設備可以獨立存在，類似于SDHDXC設備，對外提供各種業(yè)務接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以與OTN終端復用功能集成在一起，同時提供光復用段和光傳輸段功能，支持WDM傳輸。

（2）Infinera公司的DTNWDM設備就是一種集成了OTN終端復用功能的OTN電交叉設備，支持ODU1級別的交叉，交叉容量為400G，還支持GMPLS控制協(xié)議。圖2示出的是OTN電交叉設備的功能模型。

3.3 OTN光電混合交叉設備。

（1）OTN電交叉設備可以與OCh交叉設備（ROADM或PXC）相結(jié)合，同時提供ODUk電層和OCh光層調(diào)度能力。波長級別的業(yè)務可以直接通過OCh交叉，其他需要調(diào)度的業(yè)務經(jīng)過ODUk交叉。兩者配合可以優(yōu)勢互補，又同時規(guī)避各自的劣勢。這種大容量的調(diào)度設備就是OTN光電混合交叉設備。

（2）這種設備的一個典型產(chǎn)品就是華為推出的OSN6800設備，該設備同時支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量為320G，支持ASON控制平面。其他廠家如烽火和中興通訊也在開發(fā)類似的產(chǎn)品。圖3示出的是OTN光電混合交叉調(diào)度設備的功能模型。

4. OTN應用場景

OTN作為大顆粒業(yè)務的主要承載技術得到廣泛應用，主要應用于如下場景：

（1）提高網(wǎng)絡的OAM。

為了提高大顆粒業(yè)務的承載效率，采用IPoverDWDM的方式承載業(yè)務，WDM層面承擔起傳送網(wǎng)的管理維護、靈活組網(wǎng)、保護和調(diào)度功能；OTN作為升級版的WDM可有效解決業(yè)務的可維護性及業(yè)務的端到端性能檢測。

（2）業(yè)務調(diào)度和保護。

利用OTN的光、電交叉功能靈活實現(xiàn)波長級別和子波長級別調(diào)度。光層調(diào)度指采用ROADM技術，實現(xiàn)環(huán)相交、環(huán)相切等網(wǎng)絡中跨環(huán)業(yè)務的調(diào)度；電層調(diào)度指對2.5G、GE顆粒業(yè)務復用采用子波長級別的調(diào)度節(jié)省波道和板卡資源。

（3）大客戶業(yè)務調(diào)度和開通。

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術的不斷發(fā)展，集團客戶帶寬的迅速增長，從2M/10M/100M向GE12.5G/10G顆粒發(fā)展，同時快速開通和調(diào)度的需求也日趨強烈；利用OTN可實現(xiàn)跨地區(qū)點到點大客戶業(yè)務、本地跨環(huán)。

5. 結(jié)束語

目前，國內(nèi)外主流運營商都非常關注OTN技術的發(fā)展和網(wǎng)絡應用，多數(shù)運營商的WDM傳輸接口已經(jīng)實現(xiàn)OTN功能。其發(fā)展及應用也逐漸成為了國內(nèi)外主流運營商的關注重點。OTN網(wǎng)絡技術是在現(xiàn)有光電技術和光定時再生、波長變換及光數(shù)字性能監(jiān)視等全光組網(wǎng)的關鍵技術的基礎上提出的傳送網(wǎng)組網(wǎng)技術。OTN技術的出現(xiàn)與日益成熟，解決了大顆粒業(yè)務傳送需求和現(xiàn)有傳送網(wǎng)組網(wǎng)模式之間的矛盾，其突出的優(yōu)勢決定其在今后城域（本地）核心層和匯聚層應用的主導地位。應積極加強傳輸網(wǎng)和IP組網(wǎng)、PON網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)發(fā)展，充分發(fā)揮OTN設備的組網(wǎng)優(yōu)勢，滿足高寬帶、高速率、IP化的承載需求。

參考文獻

[1] 熊光麗，章芳.淺析IP Over OTN網(wǎng)絡應用中OTU單板波分側(cè)業(yè)務調(diào)度[J].江西通信科技，2008.

[2] 劉成，盧泉，馬培勇，等.OTN在城域網(wǎng)中的應用探討[J].移動通信，2012.

[3] 王繼海.論OTN網(wǎng)絡規(guī)劃設計及在鐵路中的應用[J].鐵路通信信號工程技術（RSCE），2011.

[4] 云雅瓊，王英豪.關于OTN目標架構(gòu)在網(wǎng)絡優(yōu)化應用中的探討[J].產(chǎn)品與技術方案，2012.

[5] 張新軍.OTN技術在IP城域網(wǎng)中的應用[J].電信快報，2011.

[文章編號]1619-2737（2017）07-20-662endprint