淺析OTN技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

丁強(qiáng), 李輝

（1 中國通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第一分公司，保定 071051； 2 中國電信集團(tuán)公司河北省電信分公司，石家莊 050035）

隨著3G 時(shí)代的到來以及國內(nèi)電信市場進(jìn)一步深入開放，國內(nèi)各電信運(yùn)營商之間的競爭由單業(yè)務(wù)的競爭已經(jīng)向全業(yè)務(wù)競爭演變。隨著業(yè)務(wù)的IP化進(jìn)程逐步開始，OTN技術(shù)能否滿足全業(yè)務(wù)IP化大顆粒業(yè)務(wù)傳送的需求一度成為業(yè)界討論的焦點(diǎn)。

1 OTN多方位滿足傳送網(wǎng)需求

OTN是SDH與WDM技術(shù)融合的產(chǎn)物。它繼承了SDH標(biāo)準(zhǔn)的開銷、精細(xì)的管理、高可靠的保護(hù)、靈活的調(diào)度等優(yōu)勢；同時(shí)它又繼承了傳統(tǒng)WDM的低成本、大帶寬、長距離能力，能很好地契合傳送網(wǎng)對(duì)于下一代波分的要求。隨著IP業(yè)務(wù)的發(fā)展，OTN又增強(qiáng)了對(duì)以太業(yè)務(wù)的透明傳送和調(diào)度能力，規(guī)定了面向未來40GE/100GE的傳送方式，從而更好地支持未來網(wǎng)絡(luò)向IP化的演進(jìn)。OTN的引入給組網(wǎng)帶來的變化主要有：組網(wǎng)靈活，業(yè)務(wù)開通方便快捷；保護(hù)機(jī)制完善，可靠性高；優(yōu)化波長資源利用率；維護(hù)管理便利。

與傳統(tǒng)的WDM相比，OTN覆蓋范圍更廣，可以滿足運(yùn)營商業(yè)務(wù)的新特點(diǎn)。當(dāng)前運(yùn)營商的業(yè)務(wù)分組化加強(qiáng)，隨著視頻業(yè)務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量增長非常快。而OTN能承載的顆粒非常大，又很靈活，它對(duì)大容量承載、傳輸、交換和保護(hù)都起到很好的作用，可以滿足大容量、分組化發(fā)展的需求。

OTN相對(duì)于傳統(tǒng)的WDM是有明顯特點(diǎn)和優(yōu)勢的。首先，OTN具備分層結(jié)構(gòu)：光通道層（OCH),光復(fù)用段層（OMS),光傳輸段層（OTS)，每層都有自己的開銷，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的OAM能力。OTN與傳統(tǒng)波分最大的不同在于OTN具備光電聯(lián)合交叉，采用支線路分離的架構(gòu)，解決了傳統(tǒng)波分無波長及子波長級(jí)別業(yè)務(wù)靈活調(diào)度能力，構(gòu)建了系統(tǒng)內(nèi)的帶寬池，并擴(kuò)展了傳統(tǒng)波分的保護(hù)方式。強(qiáng)大的開銷支持和多種保護(hù)方式的結(jié)合滿足了運(yùn)營商對(duì)電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)OAM能力的迫切需要，同時(shí)，光電聯(lián)合交叉調(diào)度又適應(yīng)了運(yùn)營商對(duì)業(yè)務(wù)快速開通、靈活部署、機(jī)動(dòng)調(diào)度的要求。

2 OTN的應(yīng)用

2.1 OTN的應(yīng)用場景

OTN可以應(yīng)用在從接入層到骨干層的不同場景，構(gòu)建完整的端到端傳送網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用場景包括3個(gè)方面：

（1）大顆粒專線業(yè)務(wù)。OTN以其端到端組網(wǎng)、快速業(yè)務(wù)提供、大容量傳送和交叉、完善的保護(hù)等能力，在大顆粒專線業(yè)務(wù)承載方面具備了無可比擬的優(yōu)勢。而OTN標(biāo)準(zhǔn)中定義的ODU0/ODU2顆粒，可以提供對(duì)GE/10GE業(yè)務(wù)的高效率傳送和調(diào)度能力。

（2）IP over OTN構(gòu)建扁平化骨干網(wǎng)。隨著業(yè)務(wù)流量激增，IP骨干網(wǎng)面臨著路由器負(fù)擔(dān)重、網(wǎng)絡(luò)成本高、業(yè)務(wù)質(zhì)量下降的困境。為解決這些問題，IP層出現(xiàn)從樹形向扁平化和全Mesh架構(gòu)發(fā)展趨勢，這就要求傳送層為路由器之間提供快速直達(dá)鏈路，負(fù)責(zé)波長業(yè)務(wù)連接、建立和疏導(dǎo)，業(yè)務(wù)不再經(jīng)過中間的IP設(shè)備逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。這種組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)了傳送層和IP層兩層帶寬管理，可以大大減輕路由器的負(fù)擔(dān)，減緩對(duì)其設(shè)備容量的激增需求，同時(shí)節(jié)省轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)所需的昂貴的路由器端口和轉(zhuǎn)發(fā)成本。這種方式對(duì)傳送層設(shè)備提出了更高的要求，不僅要有大容量傳送能力，還要有調(diào)度、管理和保護(hù)能力，因此OTN是最佳選擇。

（3）城域?qū)拵魉汀Ｔ诔怯蚓W(wǎng)，流媒體、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等新業(yè)務(wù)會(huì)促使帶寬增長迅速，出現(xiàn)單接入點(diǎn)為整個(gè)GE或者多個(gè)GE，OTN網(wǎng)絡(luò)可以提供Any ADM功能，能夠?qū)⒉煌?jié)點(diǎn)任意多個(gè)子波長業(yè)務(wù)匯聚到同一個(gè)波長管道中，從而大大節(jié)省波長資源。另外OTN也支持廣播和多播功能，為BTV等視頻業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量傳送。

2.2 OTN技術(shù)的應(yīng)用形式主要分兩種

（1）將網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)封裝成OTN格式，加入特殊功能，以檢測傳輸信道的質(zhì)量和性能，并與傳統(tǒng)的WDM相結(jié)合，從而達(dá)到更好的傳輸效果和性能。

（2）隨著國際標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善，把OTN用于大容量調(diào)度樞紐，它實(shí)際上是傳統(tǒng)SDH的延伸，功能與SDH相似，區(qū)別在于SDH處理的顆粒比較小，而OTN處理的顆粒大大增強(qiáng)，有GE顆粒、2.5GE顆粒等。同時(shí)，OTN把整個(gè)傳輸網(wǎng)變成一個(gè)系統(tǒng)，可以大大提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，同時(shí)如果配備GMPS控制平面，還可以為網(wǎng)絡(luò)傳輸不同方面的業(yè)務(wù)，提供不同等級(jí)的保護(hù)或者恢復(fù)。

由于OTN網(wǎng)絡(luò)支持多業(yè)務(wù)、大容量、全透明的傳輸組網(wǎng)應(yīng)用，采用OTN技術(shù)建設(shè)的應(yīng)用場景非常多。現(xiàn)有OTN設(shè)備支持點(diǎn)到點(diǎn)、鏈形、環(huán)形、網(wǎng)狀等組網(wǎng)方式，因此在部署和規(guī)劃OTN時(shí)，可適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和業(yè)務(wù)需求，量體裁衣，構(gòu)建應(yīng)用場景。一般針對(duì)省級(jí)干線，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本是鏈型，一般來說以接口化的OTN設(shè)備組網(wǎng)為主；針對(duì)省內(nèi)干線，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以環(huán)狀、相交環(huán)較為多見，在環(huán)網(wǎng)相交節(jié)點(diǎn)采用多維ROADM進(jìn)行環(huán)間任意波長級(jí)業(yè)務(wù)的調(diào)度，對(duì)于低速率顆粒業(yè)務(wù)采用電交叉單元實(shí)現(xiàn)子波長級(jí)業(yè)務(wù)的電層調(diào)度和保護(hù)；針對(duì)城域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以環(huán)網(wǎng)為主，可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)情況，前期采用電交叉單元，后期根據(jù)需求狀況適時(shí)的引入多維ROADM。

3 OTN節(jié)能降耗提高收益

OTN的靈活組網(wǎng)能力和完善管理能力可以為運(yùn)營商帶來CAPEX和OPEX的雙重節(jié)省。OTN可以提供任意子波長復(fù)用和帶寬管理，優(yōu)化波長資源利用率。當(dāng)40Gbit/s逐漸成為主流建網(wǎng)方案時(shí)，OTN的這種優(yōu)勢更加明顯，因?yàn)樵?0Gbit/s網(wǎng)絡(luò)中，大量的10G/10GE/2.5G/GE業(yè)務(wù)都成為了子波長業(yè)務(wù)，通過OTN交叉復(fù)用，可以非常方便地將任意站點(diǎn)上下的任意子波長業(yè)務(wù)復(fù)用到40Gbit/s管道中，消除了WDM網(wǎng)絡(luò)中常見的帶寬碎片，相比傳統(tǒng)WDM波長利用率最大可以提高70%。OTN可以減少昂貴的OEO(光電光)模塊數(shù)量，也可以減少板件種類，降低成本。同時(shí)，OTN網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方便，板件可以利舊。業(yè)務(wù)變化時(shí)可以只更換支路板，線路板不變，進(jìn)一步保護(hù)投資。OTN可以帶來業(yè)務(wù)的快速提供，網(wǎng)絡(luò)管理的完善，網(wǎng)絡(luò)可靠性的提升，從而進(jìn)一步節(jié)省OPEX。

目前運(yùn)營商核心網(wǎng)上的IP路由器面臨很大的壓力，業(yè)務(wù)增長速率比較高，集成電路跟不上，需要集成幾個(gè)路由器一起運(yùn)作，成本非常高。運(yùn)營商經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，核心網(wǎng)上很多路由器只是在做轉(zhuǎn)發(fā)工作，而不需要進(jìn)行業(yè)務(wù)終結(jié)，這樣耗費(fèi)了很多路由器的資源。OTN的應(yīng)用可以把直通的業(yè)務(wù)分流，無需通過路由器，確定需要處理的端點(diǎn)和終點(diǎn)，開通直達(dá)通道，從而把大容量數(shù)據(jù)的處理降低到傳輸層，甚至是WDM層或者OTN層，這樣可以大大減輕路由器的壓力，減慢路由器擴(kuò)容的速度，讓網(wǎng)絡(luò)發(fā)展容量跟上業(yè)務(wù)的發(fā)展，也為運(yùn)營商提高經(jīng)濟(jì)效益。此外，研究表明，運(yùn)營商把業(yè)務(wù)處理放到下層，處理或者傳送每Bit流量的成本和功耗會(huì)大大降低。

采用OTN設(shè)備組網(wǎng)相對(duì)于采用傳統(tǒng)的DWDM和SDH設(shè)備，在相近的投資和運(yùn)維成本下，OTN網(wǎng)絡(luò)可以提供更加強(qiáng)大的業(yè)務(wù)承載和控制能力以及網(wǎng)絡(luò)生存性，采用OTN設(shè)備顯然要比后兩者更加節(jié)約運(yùn)營商建設(shè)投資和運(yùn)維成本。

首先，OTN為運(yùn)營商提供了更高效率，更具擴(kuò)展性和靈活性的組網(wǎng)方案，在網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建支持G.709的接口化OTN網(wǎng)絡(luò)，不但極大地方便了運(yùn)維，減少運(yùn)維成本，而且也為減少大量路由器側(cè)大量POS投資提供了條件，可以利用OTN所能提供的豐富開銷消除路由器POS口的必要性，節(jié)省設(shè)備投資。

其次，搭載ROADM和OTH的OTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了光電聯(lián)合調(diào)度，增加組網(wǎng)靈活性的同時(shí)降低光電變換的組網(wǎng)成本，在建網(wǎng)初期就可以實(shí)現(xiàn)投資最低化。在建網(wǎng)后期，由于OTN設(shè)備采用的支線路分離架構(gòu)，所以它的單盤種類少、設(shè)備集成度高。同時(shí)，波長和子波長級(jí)的靈活調(diào)度又滿足了業(yè)務(wù)的快速開通要求，在后期可實(shí)現(xiàn)投資最優(yōu)化。

4 OTN持續(xù)演進(jìn)與發(fā)展

目前，在全球范圍，應(yīng)用OTN技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)越來越多，在國內(nèi)，中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通在各自的省干以及省內(nèi)干線、本地網(wǎng)也開始了OTN設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。由于OTN相對(duì)傳統(tǒng)的WDM所具備的諸多先天優(yōu)勢，OTN代替WDM只是時(shí)間和現(xiàn)網(wǎng)投資保值的問題。

4.1 OTN技術(shù)發(fā)展方向

（1）更大的線路容量和交換容量。OTN標(biāo)準(zhǔn)還在持續(xù)演進(jìn)中，未來會(huì)更好的適配40G/100GE的傳送。對(duì)于設(shè)備來說，電交叉容量也將發(fā)展到5～6T，甚至更高。

（2）面向全業(yè)務(wù)組網(wǎng)能力。支持Any業(yè)務(wù)的調(diào)度，可以大到40Gbit/s和100Gbit/s、小到GE和更低的業(yè)務(wù)，提供對(duì)Any業(yè)務(wù)的高效率封裝和透明傳送。

（3）面向IP化演進(jìn)，未來OTN設(shè)備需要支持全業(yè)務(wù)統(tǒng)一交換，提供從TDM向IP的平滑演進(jìn)。融合Packet 業(yè)務(wù)和TDM 業(yè)務(wù)的OTN 傳送平臺(tái)已經(jīng)成為傳送網(wǎng)未來演進(jìn)的方向。OTN可以支持多種上層業(yè)務(wù)或協(xié)議，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，F(xiàn)ibreChannel，GFP，MPLS，OTN虛級(jí)聯(lián)，ODU復(fù)用等，是未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的理想基礎(chǔ)

（4）IP和傳輸網(wǎng)的資源協(xié)同是下一代OTN設(shè)備的另外一個(gè)發(fā)展方向。IP層對(duì)業(yè)務(wù)類型的感知是提供QoS的關(guān)鍵，通過IP層和傳輸層的整合提供差異化的QoS和波分通道。OTN網(wǎng)絡(luò)必須從靜態(tài)規(guī)劃配置的網(wǎng)絡(luò)（無智能的管道）升級(jí)為智能的和自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)（全光波分網(wǎng)絡(luò)）。

4.2 下一代OTN技術(shù)特點(diǎn)

（1）各個(gè)廠家會(huì)大力發(fā)展集成度高的基于DWDM大帶寬傳輸層模塊，包括光復(fù)用段處理模塊、光傳輸段處理模塊。

（2）多業(yè)務(wù)統(tǒng)一的承載層，包括ODUk接口適配處理模塊、OTUK線路接口處理模塊。

（3）業(yè)務(wù)精細(xì)顆粒的交叉調(diào)度單元，包括分組（PKT）調(diào)度模塊，VC交叉調(diào)度模塊。

5 結(jié)束語

隨著IP 業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，OTN技術(shù)依然在不斷演進(jìn)，以最大程度適應(yīng)分組業(yè)務(wù)的傳送。融合Packet業(yè)務(wù)和TDM 業(yè)務(wù)的OTN傳送平臺(tái)已經(jīng)成為傳送網(wǎng)未來演進(jìn)的方向。在業(yè)務(wù)IP化的趨勢下，隨著標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步成熟，OTN技術(shù)必將成為下一代傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的核心力量。

[1] 吳秋游. 面向多業(yè)務(wù)的OTN演進(jìn)[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2010,(9).

[2] 劉玉潔, 肖峻, 丁熾武, 向俊凌, 黃曦. OTN最新研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 光通信技術(shù), 2009,(6).

[3] 劉國輝.傳送網(wǎng)原理與技術(shù)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社.

[4] ITUT相關(guān)建議.