光傳送網特點論文

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摘要：隨著數據類業務的爆炸式持續增長，基于VC-12/VC-4帶寬調度顆粒的同步數字體系(SDH)結合點到點波分復用(WDM)的典型傳送網絡結構面臨著嚴峻挑戰。如何在保持現有傳送網絡功能的前提下提供大顆粒帶寬的傳送與調度，成為新一代光傳送網亟需解決的課題。光傳送網(OTN)技術的出現，解決了大顆粒帶寬的傳送與調度的難題，同時在光層提供了類似SDH的組網、保護與管理等功能，在繼承原有功能的基礎上直接彌補了缺陷，是下一代傳送網主流技術。由于處于應用初期，如何應用OTN成為目前業界關注的焦點問題。文章在綜合分析多種因素的基礎上提出了OTN的應用建議。

關鍵詞：光傳送網；關鍵技術；組網；應用

隨著傳送網絡承載的主要客戶類型由語音轉向數據的變化，基于光同步數字體系(SDH)以VC-12/VC-4為帶寬調度顆粒結合點到點波分復用(WDM)多波長傳輸的網絡結構面臨著嚴峻挑戰。首先是數據業務量大導致傳送帶寬顆粒產生的低效適配問題，如對于路由器的千兆比以太網(GE)或10GE接口，若采用目前典型結構來傳送，則需要多個VC-12/VC-4通過連續級聯或虛級聯的方式來映射，適配和傳送效率顯著降低。其次是WDM網絡的維護管理問題。目前的WDM網絡主要檢測SDH幀結構的B1字節和J0字節等開銷，對于信號在WDM網絡傳輸中的性能和告警等功能檢測較弱。最后是WDM網絡的組網能力問題。WDM網絡目前僅僅支持點到點或者環網拓撲，在光域基本沒有或支持有限的組網能力。因此，針對這些需求，國際電聯(ITU-T)基于光域數字處理尚不成熟的技術現狀，從1998年左右開始提出了基于大顆粒帶寬進行組網、調度和傳送的新型技術——光傳送網(OTN)的概念，同時持續對于相關標準進行了規范，截至到目前已經規范了網絡結構、網絡接口、設備功能接口、管理模型和抖動等。OTN技術是綜合了SDH和WDM優勢并考慮了大顆粒傳送和端到端維護等新需求而提出并實現的技術，相關規范同時涵蓋了未來全光網的范疇，是光網絡極有發展潛力的新型技術，將在后續的網絡中逐漸引入與應用。

一、光傳送網的技術特征

OTN技術繼承了SDH和WDM技術的諸多優勢功能，同時也增加了新的技術特征。

(1)多種客戶信號封裝和透明傳輸

基于ITU-TG.709的OTN幀結構可以支持多種客戶信號的映射，如SDH、異步轉發模式(ATM)、以太網等。目前對于SDH和ATM可實現標準封裝和透明傳送，但對于以太網則支持有所差異。例如對于GE客戶，OTN尚未規范具體的映射方式，各設備廠家采用不同的方式實現GE客戶透傳，導致客戶業務無法互通，同時由于10GE接口的規范完成晚于OTN標準框架規范，OTN對于10GE的透明傳送程度有所差異，目前ITU-T提出了2種標準方式和3種非標準方式，解決了點到點透明傳送10GE的問題。

(2)大顆粒帶寬復用、交叉和配置

OTN目前定義的電域的帶寬顆粒為光通路數據單元(ODUk,k=1,2,3)，即ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)以及ODU3(40Gb/s)，光域的帶寬顆粒為波長，相對于SDH的VC-12/VC-4的處理顆粒，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對高帶寬客戶業務的適配和傳送效率顯著提升。

(3)強大的開銷和維護管理能力

OTN提供了和SDH類似的開銷管理能力，OTN光通路(OCh)層的OTN幀結構大大增強了OCh層的數字監視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯連接監視(TCM)功能，這樣使得OTN組網時，端到端和多個分段同時進行性能監視成為可能。

(4)增強了組網和保護能力

通過OTN幀結構和多維度可重構光分插復用器(ROADM)[8]的引入，大大增強了光傳送網的組網能力，改變了目前WDM主要點到點提供傳送帶寬的現狀。而采用前向糾錯(FEC)技術，顯著增加了光層傳輸的距離(如采用標準G.709的FEC編碼，光信噪比(OSNR)容限可降低5dB左右，采用其他增強型FEC，光信噪比(OSNR)容限降低等多)。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業務保護功能，如基于ODUk層的光子網連接保護(SNCP)和共享環網保護、基于光層的光通道或復用段保護等，但目前共享環網技術尚未標準化。

(5)OTN支持多種設備類型

鑒于OTN技術的特點，目前OTN支持4種基本的設備類型，即OTN終端型設備、基于電交叉功能的OTN設備、基于光交叉功能的OTN設備和基于光電混合交叉功能的OTN設備。目前大多數廠家支持的OTN產品主要以OTN終端設備和基于光交叉功能的OTN設備為主，基于電交叉功能和光電混合交叉功能的OTN設備也有部分提供，在具體應用時可根據實際需求綜合考慮選擇哪種或哪幾種OTN設備。

(6)OTN目前不支持小帶寬粒度

由于OTN技術最初的目的主要是考慮處理2.5Gb/s以及以上帶寬粒度的客戶信號，因此并沒有考慮低于2.5Gb/s的客戶信號。隨著OTN客戶需求的發展變化，基于更低帶寬顆粒(如1.25Gb/s量級及以下)的需求出現，ITU-T也加大研究力度，目前正在根據各成員提案討論如何規范具體的帶寬粒度規格和參數，同時研究基于多種較小帶寬顆粒的通用映射規程(GMP)。

二、OTN關鍵技術及實現

OTN技術包括很多關鍵技術，主要有接口技術、組網技術、保護技術、傳輸技術、智能控制技術和管理功能等等。

2.1接口技術

OTN的接口技術主要包括物理接口和邏輯接口兩部分，其中邏輯接口是最關鍵的部分。對于物理接口而言，ITU-TG.959.1已規范了相應接口參數，而對于邏輯接口，ITU-TG.709規范了相應的不同電域子層面的開銷字節，如光通路傳送單元(OTUk)、ODUk(含光通路凈荷單元(OPUk))等，以及光域的管理維護信號。其中OTUk相當于段層，ODUk相當于通道層，而ODUk又包含了可獨立設置的6個串聯連接監視開銷。

在目前的OTN設備實現中，基于G.709的幀，電層的開銷支持程度較好，一般均可實現大部分告警和性能等開銷的查詢與特定開銷(含映射方式)的設置，而光域的維護信號由于具體實現方式未規范，目前支持程度較低。

2.2組網技術

OTN技術提供了OTN接口、ODUk交叉和波長交叉等功能，具備了在電域、光域或電域光域聯合進行組網的能力，網絡拓撲可為點到點、環網和網狀網等。目前OTN設備典型的實現是在電域采用ODU1交叉或者光域采用波長交叉來實現，其中不同廠家當中采用電域或電域光域聯合方式實現的較少，而采用光域方式實現的較多。目前電域的交叉容量較低，典型為320Gb/s量級，光域的線路方向(維度)可支持到2～8個，單方向一般支持40×10Gb/s的傳送容量，后續可能出現更大容量的OTN設備。

2.3保護恢復技術

OTN在電域和光域可支持不同的保護恢復技術。電域支持基于ODUk的子網連接保護(SNCP)、環網共享保護等；光域支持光通道1＋1保護(含基于子波長的1＋1保護)、光通道共享保護和光復用段1＋1保護等。另外基于控制平面的保護與恢復也同樣適用于OTN網絡。目前OTN設備的實現是電域支持SNCP和私有的環網共享保護，而光域主要支持光通道1＋1保護(含基于子波長的1＋1保護)、光通道共享保護等。另外，部分廠家的OTN設備在光域支持基于光通道的控制平面，也支持一定程度的保護與恢復功能。隨著OTN技術的發展與逐步規模應用，以光通道和ODUk為調度顆粒基于控制平面的保護恢復技術將會逐漸完善實現和應用。

2.4傳輸技術

大容量、長距離的傳輸能力是光傳送網絡的基本特征，任何新型的光傳送網絡都必然不斷采用革新的傳輸技術提升相應的傳輸能力，OTN技術也不例外。OTN除了采用帶外的FEC技術顯著地提升了傳輸距離之外，而目前已采用的新型調制編碼(含強度調制、相位調制、強度和相位結合調制、調制結合偏振復用等)結合色散(含色度色散和偏振模色散)光域可調補償、電域均衡等技術顯著增加了OTN網絡在高速(如40Gb/s及以上)大容量配置下的組網距離。

2.5智能控制技術

OTN基于控制平面的智能控制技術包含和基于SDH的自動交換光網絡(ASON)類似的要求，包括自動發現、路由要求、信令要求、鏈路管理要求和保護恢復技術等。基于SDH的ASON相關的協議規范一般可應用到OTN網絡。與基于SDH的ASON網絡的關鍵差異是，智能功能調度和處理的帶寬可以不同，前者為VC-4，后者為ODUk和波長。

目前的OTN設備部分廠家已實現了基于波長的部分智能控制功能，相關的功能正在進一步的發展完善當中。后續更多的OTN設備將會進一步支持更多的智能控制功能，如基于ODUk顆粒等。

2.6管理功能

OTN的管理除了滿足通用要求的配置、故障、性能和安全等功能之外，還需滿足OTN技術的特定要求，如基于OTN的開銷管理、基于ODUk/波長的調度與管理、基于波長的功率均衡與控制管理、波長的沖突管理、基于OTN的控制平面管理等等。目前的OTN網絡管理系統一般都基于原有傳統WDM網管系統升級，除了常規的管理功能之外，可支持OTN相應的基本管理功能。公務員之家

三、光傳送網應用分析

隨著傳送網客戶信號帶寬需求的進一步驅動、OTN技術的逐漸發展和OTN設備功能實現程度的顯著推進，OTN技術如何應用日益成為業界探討的焦點，也即何時(什么時候)、何地(什么網絡層面)、以什么方式(選擇什么功能)引入OTN進行組網以及實際應用時存在哪些障礙或缺陷。因此，文章主要從OTN應用時機、OTN應用網絡層面、OTN應用功能以及OTN應用關聯問題等角度進行分析。