MS—OTN關(guān)鍵技術(shù)研究

馬敏 李永嫚 周楠

摘 要：傳送網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是提供真正優(yōu)質(zhì)的管道滿足業(yè)務(wù)傳送需求，當(dāng)業(yè)務(wù)的傳送需求變得越來越高，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已難以滿足時，MS-OTN應(yīng)運而生。文章分析了MS-OTN的系統(tǒng)架構(gòu)，并對MS-OTN的大容量線卡和MPLS-TP兩個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：MS-OTN；系統(tǒng)架構(gòu)；大容量線卡；MPLS-TP

近年來，隨著視頻業(yè)務(wù)的快速增長、移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展、云計算等新業(yè)務(wù)的快速應(yīng)用，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不斷增大；同時網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用對傳送網(wǎng)管道的品質(zhì)要求也越來越高。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為了滿足業(yè)務(wù)的傳送需求，不斷增加各種設(shè)備，如交換機(jī)、路由器、SDH和WDM等[1]。發(fā)展至今，己帶來如設(shè)備的不斷堆疊，導(dǎo)致光纖資源不足；端到端業(yè)務(wù)跨越的設(shè)備種類和數(shù)量不斷增多，業(yè)務(wù)開通與調(diào)度十分緩慢；端到端業(yè)務(wù)在相互隔離的不同技術(shù)平面上處理，運維管理難度越來越大；帶寬無法靈活分配，資源浪費等問題。單一技術(shù)層次的設(shè)備都己無法滿足需求。對于網(wǎng)絡(luò)的下一步演進(jìn)，業(yè)界的共識是新型傳送設(shè)備能夠融合LO（光層）/Ll （TDM層）/L2 （ETH/MPLS層），多平面協(xié)同工作，提升傳送效率，從而獲得更大帶寬、更高品質(zhì)、更低成本的傳送網(wǎng)絡(luò)[2]。

多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)（ Multi-Service Optical TransportNetwork，MS-OTN）順應(yīng)傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，融合OTN，TDM和分組3個平面的技術(shù)，使LO/L1/L2協(xié)同工作，其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、由L2帶來的更高的帶寬承載效率、簡單的運維管理可完全滿足帶寬、品質(zhì)與成本方面的綜合要求，是構(gòu)建面向未來傳送網(wǎng)絡(luò)的理想選擇[3]。

1 MS-OTN系統(tǒng)架構(gòu)

MS-OTN的核心理念是“All in One”。MS-OTN的三大特點為：（1）多業(yè)務(wù)接入。能夠接入任意速率的任意業(yè)務(wù)（SDH， SONET， PDH， ETH， FC，SDI，PON，SAN，CPRI……）。（2）統(tǒng)一交叉。融合LO+L1+L2技術(shù)，可提供基于λ，PKT，ODU和VC的統(tǒng)一交叉調(diào)度。（3）統(tǒng)一傳送。各種業(yè)務(wù)可以映射到最匹配的管道中，任意匯聚到大容量的波長中統(tǒng)一傳送[4]。

MS-OTN的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，其交叉可以分為電層交叉和光層交叉兩個部分。

電層交叉調(diào)度能夠處理PKT，ODU和VC平面任意顆粒的業(yè)務(wù)，這也就要求MS-OTN必須具備足夠大的交叉容量，以保障海量業(yè)務(wù)無阻自由調(diào)度。應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點的MS-OTN設(shè)備，單子架交叉容量需要達(dá)到12.8 Tbit/s，并具備擴(kuò)展至20 Tbit/s以上的能力。

光層交叉使用ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用器）技術(shù)實現(xiàn)波長的動態(tài)調(diào)度。ROADM由WSS（波長選擇開關(guān)）組成，支持調(diào)度的波長數(shù)量最多可達(dá)80波，調(diào)度維度為1維至9維。

MS-OTN的實現(xiàn)融合了眾多領(lǐng)域的技術(shù)，包括大容量線卡，MPLS-TP，OAM，保護(hù)，同步，QoS，ASON，可視化運維。MS-OTN支持的功能與特性主要由IEEE，ITUT，IETF，MEF4個標(biāo)準(zhǔn)組織定義。其中大容量線卡和MPLS-TP技術(shù)是MS-OTN的關(guān)鍵技術(shù)，使MPLS-TP及分組交換最終能與傳統(tǒng)OTN系統(tǒng)實現(xiàn)真正的融合[5]。

2 大容量線卡技術(shù)

大容量線卡是MS-OTN的管道帶寬資源池，任何業(yè)務(wù)的傳送都需要占用管道帶寬。對于管道帶寬資源，大容量和高利用率是最核心的要求[6]，

2.1大容量

為了保證海量業(yè)務(wù)的傳送，MS-OTN必須具備足夠大容量的線卡。當(dāng)前單波10G速率線卡己擴(kuò)展應(yīng)用至接入層，單波40G/100G速率的大容量線卡已經(jīng)在骨干/城域網(wǎng)上廣泛商用。

相干通信是實現(xiàn)大容量線卡的關(guān)鍵線路傳輸技術(shù)。它利用相干光的特性對光信號進(jìn)行調(diào)制和檢測，極好地解決了常規(guī)光通信使用的直接調(diào)制一強(qiáng)度檢測（如ODB）和差分相移鍵控調(diào)制（如DPSK，DQPSK）技術(shù)中遇到的色度色散（Chromatic Dispersion，CD）和偏振模色散（PolarizationMode Dispersion，PMD）容限小的問題，保汪了在單波長上傳送高速率業(yè)務(wù)的傳輸性能。

相干通信由發(fā)送端的相干發(fā)送和接收端的相干接收兩部分組成。

在100G相干通信中，相干發(fā)送的主流調(diào)制技術(shù)是ePDM-QPSK（增強(qiáng)型偏振模復(fù)用四相移鍵控）。它利用光的正交偏振特性，通過偏振分光器將光分為X和Y兩個偏振方向相互垂直的偏振光。此后，在兩個偏振光上分別進(jìn)行QPSK調(diào)制后通過偏振合波器完成偏振光的合波，使單波長傳送的業(yè)務(wù)速率達(dá)到100 Gbit/s。

相干接收利用同頻同相的本振激光器與接收光信號進(jìn)行相干，從接收信號中恢復(fù)幅度、相位及偏振狀態(tài)信息，完成解調(diào)制。同時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，ADC）對解調(diào)制后的信號進(jìn)行高精度模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字碼流。數(shù)字信號處理器（ Digital Signal Processor，DSP）則通過高速數(shù)字處理，去除色散、噪聲、非線性等干擾因素，還原出100G信號。

2.2高利用率

獲得管道帶寬高利用率需要具備兩個要素：（1）能夠根據(jù)業(yè)務(wù)的速率劃分出最匹配的傳送管道帶寬。（2）管道帶寬能夠在不同業(yè)務(wù)（OTN，SDH，PKT）之間靈活自由分配。

在MS-OTN設(shè)備上，得益于統(tǒng)一交換架構(gòu)，使得大容量線卡能夠同時實現(xiàn)上述兩點要素，從而使帶寬利用率得到極大的提高。這一類線卡由于能夠同時混合承載OTN，SDH，PKT當(dāng)中兩種以上業(yè)務(wù)，被稱之為混合線卡?；旌暇€卡上的管道分配如圖2所示，混合線卡上的管道類型如表1所示。

3 MPLS-TP技術(shù)

隨著傳送網(wǎng)絡(luò)向All IP轉(zhuǎn)型，面臨的問題主要有：如何實現(xiàn)大帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的低成本傳送？如何實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)的電信級傳送？如何繼承積累多年的傳送網(wǎng)維護(hù)經(jīng)驗？能否充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備部署分組業(yè)務(wù)平滑升級？為了解決以上問題，MPLS-TP （MPLS Transport Profile）技術(shù)應(yīng)運而生。

3.1 MPLS-TP技術(shù)演進(jìn)

MPLS-TP起源于T-MPLS。2005年ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）在IP電信化的趨勢下提出T-MPLS，2008年兩大國際標(biāo)準(zhǔn)組織ITU-T及IETF（國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）重新評估T-MPLS的需求得出結(jié)論：ITU-T傳送需求可以通過擴(kuò)展IETF MPLS架構(gòu)來實現(xiàn)，并更名為MPLS-TP，對MPLS的改進(jìn)如表2所示。

MPLS-TP基于現(xiàn)有的MPLS技術(shù)實現(xiàn)簡單高效的分組傳送，簡化了MPLS技術(shù)中與傳送無關(guān)的3層技術(shù)，增強(qiáng)了OAM和保護(hù)機(jī)制，彌補(bǔ)了其不足以支撐傳送網(wǎng)絡(luò)的缺點。MPLS-TP技術(shù)的演進(jìn)過程如圖3所示。圖3 MPLS-TP技術(shù)演進(jìn)過程

3.2 MPLS-TP的優(yōu)勢

將MPLS-TP技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)有傳送網(wǎng)絡(luò)有以下優(yōu)勢：（1）繼承MPLS面向連接的特性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，減少網(wǎng)絡(luò)延時。（2）支持類似SDH的環(huán)形、線性保護(hù)，滿足電信級保護(hù)倒換要求。（3）支持類似SDH的層次化OAM，實現(xiàn)分層快速故障檢測和定位，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。（4）支持網(wǎng)管集中管理設(shè)備和靜態(tài)配置，無需了解復(fù)雜的三層協(xié)議，符合傳送運維習(xí)慣。

4結(jié)語

MS-OTN可以提高承載網(wǎng)質(zhì)量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，較好地解決傳輸網(wǎng)絡(luò)從低速固定帶寬向高速可變帶寬過渡期間多業(yè)務(wù)承載問題，最大限度利用原有資源，滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬、質(zhì)量和成本要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]聶磊.SDH向MS-OTN的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)[Jl.廣東通信技術(shù)，2017 （6）：2-5.

[2]蔣風(fēng)文，何曉卉，周楠，等.城域波分新技術(shù)部署策略研究[J]現(xiàn)代傳輸，2016 （2）：69-73

[3]百度文庫華為MS-OTN新手上路一精華版[EB/O Ll.（ 2013 -08-20） [2017-12-04l.https：，/wenku.baidu.com/view/blf766b7da38376baelfae16Mnl.

[4]華為技術(shù)有限公司.華為MS-OTN統(tǒng)一業(yè)務(wù)承載平臺助力廣電全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型[J].廣播與電視技術(shù)，2015 （3）：156

[5]謝吮.利用MS-OTN建設(shè)大容量傳輸調(diào)度平臺應(yīng)用研究[J].通信與信息技術(shù)，2015 （6）：51-54

[6]王輝.下一代OTN架構(gòu)探討[J]電信技術(shù)，2015 （8）：77-79.