OTN與SDH異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】本文對(duì)基于OTN和SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了分析。包括OTN技術(shù)和SDH技術(shù)及其應(yīng)用以及基于OTN和SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)的主要發(fā)展方向。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，明確兩者的異構(gòu)組網(wǎng)需求、掌握基本的異構(gòu)組網(wǎng)方法，并以此為依據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行異構(gòu)組網(wǎng)，便可達(dá)到良好的組網(wǎng)效果，以此來(lái)進(jìn)一步提升其應(yīng)用質(zhì)量。希望通過(guò)本次的分析，可以為OTN和SDH技術(shù)的異構(gòu)組網(wǎng)及其實(shí)踐應(yīng)用提供科學(xué)參考，以此充分發(fā)揮該新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展需求。

【關(guān)鍵詞】OTN技術(shù)；SDH技術(shù)；異構(gòu)組網(wǎng)；組網(wǎng)方法；組網(wǎng)實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.15.001

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展中，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和體系都開(kāi)始得到了廣泛應(yīng)用。但是由于每一種技術(shù)都存在其自身的優(yōu)勢(shì)與不足，所以在實(shí)踐應(yīng)用中，研究者和技術(shù)人員可采用不同技術(shù)異構(gòu)組網(wǎng)的方式進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以此進(jìn)一步提升異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果，促進(jìn)其良好應(yīng)用和發(fā)展?；诖耍狙芯恐?，研究者提出了一種基于OTN和SDH技術(shù)的異構(gòu)組網(wǎng)模式，以下是對(duì)其異構(gòu)組網(wǎng)需求、異構(gòu)組網(wǎng)方法與異構(gòu)組網(wǎng)實(shí)踐所進(jìn)行的分析。

1. OTN與SDH技術(shù)概述

1.1 OTN基本概述

OTN又叫作光傳送網(wǎng)技術(shù)，是一種在光域內(nèi)對(duì)業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)行傳輸、復(fù)用、監(jiān)控以及路由選擇等處理，同時(shí)又能有效保障其生存性和各項(xiàng)性能指標(biāo)的新型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。該技術(shù)的結(jié)構(gòu)層次與ITU-T6.805規(guī)定的通用傳送網(wǎng)模型相符，由上到下可依次按照電路層（即客戶層）、光通道層、光復(fù)用段層、光傳輸段層以及物理媒質(zhì)層進(jìn)行劃分[1]。圖1為OTN網(wǎng)絡(luò)基本層次結(jié)構(gòu)示意圖。

就目前來(lái)看，此項(xiàng)技術(shù)的主要特征包括以下幾方面，①可對(duì)多種類(lèi)型的客戶信號(hào)進(jìn)行封裝處理以及透明傳輸；②可對(duì)大顆粒帶寬進(jìn)行有效復(fù)用，并使其得到合理的交叉與配置；③該技術(shù)的開(kāi)銷(xiāo)能力與管理能力十分強(qiáng)大，可以為端對(duì)端以及多分段性能監(jiān)控的同時(shí)進(jìn)行提供有力支持；④可為各種組網(wǎng)技術(shù)的引入提供支持，以此進(jìn)一步提升光傳送網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)能力，并使其中的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)玫礁玫陌踩Ｗo(hù)。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，OTN技術(shù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，且受到了很多研究者的高度重視。

1.2 SDH技術(shù)

SDH又叫作同步數(shù)字體系，該體系是將ITU-T建議定義作為依據(jù)，為速率不同的數(shù)字信號(hào)傳輸所構(gòu)建的一個(gè)等級(jí)化信息結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是一個(gè)由各種同步方法、映射方法及復(fù)用方法共同組成的現(xiàn)代化先進(jìn)數(shù)字技術(shù)體系。該體系中的幀結(jié)構(gòu)為塊狀，但傳輸順序卻與串行碼流順序一致，即按照從上到下、從左到右的順序進(jìn)行傳輸。為滿足各類(lèi)業(yè)務(wù)的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸需求，SDH技術(shù)模式下的通信速率復(fù)用方式是先通過(guò)低速率復(fù)用來(lái)獲取高速率復(fù)用，再通過(guò)高速率復(fù)用來(lái)獲取更高速率復(fù)用[2]。通過(guò)這樣的方式，便可實(shí)現(xiàn)各種通信速率的全面獲取。在實(shí)際應(yīng)用中，SDH體系的基本傳輸單元是STMI基本同步傳送模塊。具體應(yīng)用時(shí)，通過(guò)多個(gè)模塊復(fù)用的方式，便可獲取更高速率。其中的第一級(jí)速率信號(hào)為STS-1，這個(gè)高速率信號(hào)主要通過(guò)低速率信號(hào)（T1、T2以及T3）復(fù)用之后獲得，之后再將其傳輸?shù)絊TMI基本同步傳送模塊中。表1為SDH技術(shù)模式下的基本傳輸速率參數(shù)情況。

SDH技術(shù)憑借著分插功能靈活、網(wǎng)路管理能力強(qiáng)大、自愈能力強(qiáng)大、光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范齊全以及前后向兼容性強(qiáng)等的諸多優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中也成為了一種備受關(guān)注的新型技術(shù)。

2. 基于OTN和SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 異構(gòu)組網(wǎng)需求

在現(xiàn)代信息技術(shù)和生物技術(shù)的不斷發(fā)展與變革過(guò)程中，隨著5G流量的大爆發(fā)，行為分析、短視頻、算法和安全等技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于傳輸網(wǎng)絡(luò)也具有了越來(lái)越高的要求。在這樣的情況下，SDH技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一些局限性便對(duì)其組網(wǎng)效果產(chǎn)生了較大程度的不良影響。比如硬件設(shè)備限制網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展需借助于大量設(shè)備升級(jí)或更新的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)等，這些都使其組網(wǎng)工作面臨著更多挑戰(zhàn)。在這樣的情況下，研究者與技術(shù)人員便想到了將足夠靈活、可靠的OTN技術(shù)融合到SDH體系中，通過(guò)異構(gòu)組網(wǎng)的方式來(lái)滿足其實(shí)際的組網(wǎng)需求，使兩種技術(shù)之間達(dá)到良好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效果。這樣不僅可有效地解決SDH技術(shù)單獨(dú)組網(wǎng)中面臨的諸多問(wèn)題，同時(shí)也可以使其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化，以此提升其運(yùn)營(yíng)維護(hù)效果，降低組網(wǎng)工作中的資金投入。

2.2 異構(gòu)組網(wǎng)方法

在本次通過(guò)OTN以及SDH進(jìn)行異構(gòu)組網(wǎng)的過(guò)程中，研究者確定的基本業(yè)務(wù)承接思路是在大顆粒業(yè)務(wù)（1 Gb/s以上）中應(yīng)用OTN技術(shù)，在小顆粒業(yè)務(wù)（1 Gb/s及以下）中應(yīng)用OTN與SDH組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過(guò)這樣的方式，便可在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中對(duì)10 Gb/s及以內(nèi)的不同速率通信需求做到及時(shí)、有效地響應(yīng)，這與我國(guó)目前的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)基本資源現(xiàn)狀更加符合。

在具體的異構(gòu)組網(wǎng)中，研究者采用定義VC（虛聯(lián)級(jí)）來(lái)適配OTN數(shù)據(jù)通信層（OTU）中的幀結(jié)構(gòu)，通過(guò)混合線卡實(shí)施封裝映射處理，從而使OTN和SDH之間達(dá)到良好的異構(gòu)效果，讓OTN可以有效承載SDH體系中的相應(yīng)業(yè)務(wù)，并為OTN與SDH之間的統(tǒng)一交換功能提供支持，同時(shí)也可以支持專(zhuān)線業(yè)務(wù)、時(shí)分復(fù)用（TDM）以及以太網(wǎng)的接入。通過(guò)這種方式，便可組建一個(gè)能夠承載多種業(yè)務(wù)類(lèi)型的OTN網(wǎng)絡(luò)[3]。為達(dá)到這一計(jì)劃，研究者可借助于SDH成幀的方式完成E1在VC12里的映射。其中的E為標(biāo)準(zhǔn)速率等級(jí)，其數(shù)值為2 Mbp/s；VC12為SDH體系中的一個(gè)虛容器，其速率等級(jí)是2 Mbp/s。在VC4里完成63個(gè)VC12的復(fù)用，并將VC4投入異構(gòu)組網(wǎng)模式下的交叉矩陣?yán)飳?shí)現(xiàn)交叉調(diào)度。其中的VC4也是SDH體系中的虛容器，其速率等級(jí)是155 Mbp/s。之后，研究者與技術(shù)人員可通過(guò)線路板卡將4個(gè)VC4匯聚到一起，使其形成一個(gè)STM-4，它是SDH體系中的一個(gè)同步傳輸模塊，其速率為622.080 Mbp/s。在具體的映射透?jìng)鲿r(shí)，需通過(guò)SDH中的光通道數(shù)據(jù)單元（Optical Channel Data Unit）來(lái)封裝STM-4，使其復(fù)用在更高階級(jí)的ODUK里，其中的k為0，1，2。此種映射模式的基本原理是在對(duì)定時(shí)透明轉(zhuǎn)碼進(jìn)行編碼前，先采用接收串行器來(lái)接收STM-4中的業(yè)務(wù)信息，使其信號(hào)質(zhì)量得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)STM-N（N為1，4，16，64）中的信號(hào)幀進(jìn)行封裝處理，使其被封裝為75字節(jié)形式的通用幀（GFP）。此后，獲得到的所有GFP幀信號(hào)都會(huì)成為固定形式的比特率信號(hào)流。在對(duì)固定比特速率形式的信號(hào)（CBR）進(jìn)行轉(zhuǎn)碼處理之后，再將獲得到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到中央處理模塊（CPB）里。此后，研究者可借助于ODUk中的規(guī)則映射器以及CPB對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，并將其映射到ODUk幀里；再借助于多路形式的ODUk，將信號(hào)復(fù)用到更高階級(jí)的ODUk中。在更高階級(jí)的ODUk成幀之后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)便會(huì)從發(fā)送串行器裝置的接口位置被輸出。

在對(duì)其進(jìn)行解復(fù)用處理的過(guò)程中，其基本流程與STM-N至ODUk的反向過(guò)程相一致。通過(guò)將ODUk中的信號(hào)解映射到STM-N中的角度來(lái)看，其基本方法是在更高階級(jí)ODUk中對(duì)相應(yīng)的ODUk信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用處理，將其儲(chǔ)存到緩存區(qū)域中，對(duì)其中的隨路時(shí)鐘信息進(jìn)行提煉，并將其用作信號(hào)發(fā)送時(shí)的參考時(shí)鐘，在STM-N里，借助于GFP映射法將ODUk有效載荷信號(hào)解出，后通過(guò)信號(hào)回轉(zhuǎn)碼的合理應(yīng)用回復(fù)STM-N信號(hào)，再通過(guò)8B/10B形式編碼模塊的合理應(yīng)用生成符合實(shí)際應(yīng)用需求的CBR流，最后通過(guò)時(shí)鐘發(fā)送的方式將CBR信號(hào)發(fā)出[4]。

這種異構(gòu)組網(wǎng)模式不僅可有效地解決傳統(tǒng)SDH體系單獨(dú)應(yīng)用中的各類(lèi)組網(wǎng)問(wèn)題，提升其網(wǎng)絡(luò)通信效果，同時(shí)也可以更好地滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域?qū)τ诋悩?gòu)組網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需求，使其更具發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

2.3 異構(gòu)組網(wǎng)實(shí)踐

針對(duì)上述基于OTN以及SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)方案，為合理確定其應(yīng)用效果，本次研究中，研究者特將該方案應(yīng)用在了某電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)改造項(xiàng)目中，將該項(xiàng)目的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信需求作為依據(jù)，通過(guò)OTN與SDH異構(gòu)的形式進(jìn)行此類(lèi)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐應(yīng)用。在該項(xiàng)目中，共涉及到178個(gè)變電站，其中的每一個(gè)變電站都已經(jīng)設(shè)置了一條MSTP通信線路。所有變電站通信線路都經(jīng)過(guò)市級(jí)和省級(jí)這兩層之后，最終匯聚在電力公司總部。在對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行改造的過(guò)程中，其基本的改造目標(biāo)是將當(dāng)前的MSTP通信線路改成OTB和SDH相結(jié)合形式的通信線路，并使所有變電站都能夠直接與電力公司總部進(jìn)行通信連接，以此改變傳統(tǒng)的地級(jí)市通信線路大量匯集情況，使整個(gè)通信組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)扁平化。

在此次項(xiàng)目改造之前，應(yīng)用在該通信系統(tǒng)中的所有SDH設(shè)備均是華為設(shè)備，包括OSN7500型SDH設(shè)備、OSN3500型SDH設(shè)備以及Metro100型SDH設(shè)備。而經(jīng)實(shí)際改造時(shí)的市場(chǎng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，在該電力系統(tǒng)范圍內(nèi)的很多變電站中，目前已經(jīng)有一些變電站設(shè)置了SDH設(shè)備。基于此，改造時(shí)，研究者主要結(jié)合上述異構(gòu)組網(wǎng)方案，將OTN技術(shù)引入到了其組網(wǎng)工作中，并在OTN技術(shù)與SDH技術(shù)的共同支持下建立起合理的異構(gòu)組網(wǎng)方案。將OTN-1800型匯聚設(shè)備建立在了地級(jí)市，借助于光纖將OTN-1800型混合線卡接入到了變電站中的SDH設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)了OTN和SDH信號(hào)之間的封裝映射處理，使其達(dá)到了良好的異構(gòu)混合組網(wǎng)效果。而對(duì)于該電力系統(tǒng)范圍內(nèi)并不具備SDH設(shè)備的變電站，研究者與技術(shù)人員將新的ONT設(shè)備裝設(shè)在其中，并將該電力公司總部的OTN通道全部開(kāi)通，以此來(lái)承載電力用戶的各項(xiàng)相關(guān)業(yè)務(wù)，達(dá)到全程端到端形式的OTN組網(wǎng)效果[5]。此次異構(gòu)組網(wǎng)中，該電力公司應(yīng)用的OTN設(shè)備同樣是華為企業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，包括OSN9600型SDH設(shè)備、OSN1800型SDH設(shè)備以及C810型SDH設(shè)備。

經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用可知，在通過(guò)上述方案對(duì)該電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造之后，其整體的網(wǎng)絡(luò)通信效率、質(zhì)量與安全都得到了顯著提升，可充分滿足用戶的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸需求。且該系統(tǒng)的應(yīng)用性能十分穩(wěn)定，目前該系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行近兩年時(shí)間，整體的運(yùn)行效果十分良好。由此可見(jiàn)，基于OTN與SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)升級(jí)改造中具有非常顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3. 基于OTN和SDH的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)主要發(fā)展方向

經(jīng)上述分析可知，OTN和SDH在異構(gòu)組網(wǎng)中具有非常顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，兩者可達(dá)到良好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效果，從而進(jìn)一步提升整體通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用質(zhì)量及其性能，合理降低其組網(wǎng)和改造成本。但是經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，OTN和SDH的異構(gòu)組網(wǎng)依舊存在一定的難度，尤其是其中的復(fù)用和解復(fù)用處理，更是具有很大的難度?；诖耍诤罄m(xù)的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)研究中，研究者和技術(shù)人員還需要加大力度研究其組網(wǎng)方面的簡(jiǎn)化措施。比如通過(guò)一些合理的智能化接口設(shè)置，或基于智能算法進(jìn)行組網(wǎng)方案制定等，這些都可以為此項(xiàng)工作提供更多便利，并進(jìn)一步降低其組網(wǎng)和運(yùn)維工作中的難度與成本。這對(duì)于OTN技術(shù)與SDH技術(shù)的研究、應(yīng)用及其發(fā)展都將十分有利。

4. 結(jié)束語(yǔ)

OTN技術(shù)以及SDH技術(shù)都是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中的新型技術(shù)，且這兩種技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中都具備各自獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是由于SDH在單獨(dú)應(yīng)用條件下的限制因素有很多，因此我們可將OTN合理引入該體系，并以此為基礎(chǔ)來(lái)完成相應(yīng)的異構(gòu)組網(wǎng)。通過(guò)這樣的方式，便可使OTN技術(shù)與SDH技術(shù)在當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)中達(dá)到良好的異構(gòu)組網(wǎng)效果，盡最大限度發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)兩者存在的不足。這對(duì)于OTN技術(shù)和SDH技術(shù)在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及其發(fā)展都將具有非常深遠(yuǎn)的影響意義。

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作者簡(jiǎn)介：高翔（1991—），男，江蘇常州人，研究生，工程師，研究方向：SDH、OTN、OLT等通信設(shè)備。