城域網中OTN與PTN演進與應用探討

王鳳敏

（杭州友華通信工程設計有限公司，杭州 310012）

1 概述

OTN（Optical Transport Network）作為傳統(tǒng)傳送網絡的演化，對SDH和WDM的優(yōu)勢和特點進行了更為有效的繼承和結合，逐步追求和實現“一張網絡，多業(yè)務承載”，同時也更有效地實現如下功能：

（1）快速端到端開通，適應大帶寬，高品質業(yè)務，并提供各種高速業(yè)務接口；

（2）簡化復雜的光層處理，提高系統(tǒng)集成度，易于維護；

（3）支持多業(yè)務統(tǒng)一承載，提升網絡通用性；

（4）高網絡生存性與可靠性，實現智能保護；

（5）具備綜合時鐘傳送能力，滿足3G和未來LTE網絡端到端時鐘同步、時間同步。

PTN（Packet Transport Network） 是 業(yè) 界 經過多年的討論后逐步得到認可的下一代傳送平臺。從名稱上我們可以看到其最重要的兩個特性，即Packet和Transport。PTN將是一個面向分組的、支持傳送平臺基礎特性的網絡解決方案。PTN不但要實現基于分組的節(jié)點交換、靈活的廣播/多播、靈活QoS控制、GE/10GE的線路接口，還要能夠實現端到端的通道管理、端到端的OAM操作維護、傳輸線路的保護倒換、網絡平臺的同步和定時，以及對TDM業(yè)務的Native處理。

2 OTN在城域網中的建設應用探討

2.1 清晰的網絡結構

城域傳送網是覆蓋城市及其郊區(qū)范圍、為城域多業(yè)務提供綜合傳送平臺的網絡，主要應用于大中型城市地區(qū)，城域傳送網以多業(yè)務光傳送網絡為基礎，實現話音、數據、圖像、多媒體、IP等接入。

未來傳送網絡大容量業(yè)務支撐采用波分調度成為必然，并結合終端用戶的業(yè)務需求，網絡層面也將逐步下移，充分發(fā)揮OTN技術優(yōu)勢。建議采用“城域核心層＋城域匯聚層＋城域接入層”模式，提升網絡可管理可運維性。對大中型城市，一般存在多個核心節(jié)點，各核心節(jié)點間大量業(yè)務可以通過核心層網絡承載，高效靈活，同時具備OTN ASON特征，具備抗多次斷纖的能力，以保證核心層的安全穩(wěn)定，匯聚層采用雙歸屬方式接入核心層，業(yè)務經過最短路由回到核心節(jié)點進行處理，保證全網具備清晰結構和業(yè)務承載，網層各司其職，業(yè)務規(guī)劃清晰明確。

另外，核心層網絡要具備和匯聚層匹配帶寬，根據匯聚環(huán)數量和容量調整核心層為40×40Gbit/s或80×40Gbit/s波分系統(tǒng)，通過優(yōu)化網絡結構和容量保證整網帶寬有效利用。

2.2 系統(tǒng)容量滿足實際業(yè)務發(fā)展

城域業(yè)務非常不平衡，核心節(jié)點之間需要40/80Gbit/s波分系統(tǒng)，甚至單波40Gbit/s系統(tǒng)。普通匯聚環(huán)可以根據業(yè)務需要選擇為40/80Gbit/s波分系統(tǒng)或者選擇120/200Gbit/s、類SDH波分系統(tǒng)組網。所以對于容量涉及，可以通過合理分析各區(qū)域節(jié)點業(yè)務發(fā)展情況，因點而異確定OTN容量方案，提升投資收益比。

2.3 考慮光層簡化

城域節(jié)點多，距離較短，對于容量需求小的節(jié)點，可以消除復雜的光層處理，組建120/200Gbit/s的“小系統(tǒng)”，減少光纖跳接5倍，提高系統(tǒng)集成度，減少手工連纖，減少故障點；光層子架也得到合理配置，同時極大的提升空間利用率，符合節(jié)能減排要求。

2.4 關注業(yè)務快速開通訴求

核心匯聚統(tǒng)一組網，形成一張完整的OTN調度承載網絡。核心點和匯聚點間采用帶寬管理，統(tǒng)一的ODUk調度模式，端到端建立業(yè)務，提升業(yè)務開通時間。大量的匯聚系統(tǒng)可以考慮采用PID技術，簡化波分設計，簡化對光纖模擬參數的考慮（端到端的OSNR、功率、色散、PMD等），單板即插即用；縮短TTM（Turn To Market）時間。

2.5 帶寬可運營

城域網絡具備帶寬與業(yè)務側解耦，將紛繁的業(yè)務模式轉換和業(yè)務顆粒變化與統(tǒng)一管道分割開來，傳送業(yè)務由傳統(tǒng)的封裝方式變更為采用ODUk顆粒，提供豐富的開銷字節(jié)，實現波分對業(yè)務的感知，采用時隙方式，靈活帶寬應用，方便網絡資源管理。

采用波分端到端“帶寬云”建網模式，核心匯聚形成統(tǒng)一組網，適當引入GMPLS智能平臺，將端到端業(yè)務提供、服務分級、虛擬專線、虛擬專網、帶寬點播等變?yōu)榭赡堋?/p>

2.6 網絡生存性與可靠性需求

基于現有波分層面的光線路保護和業(yè)務層面的ODUk SNCP保護，最終還要確保終端用戶。建議IP城域網業(yè)務雙歸屬，城域內部大量的高端大客戶和3G寬帶業(yè)務都普遍要求可靠性提升，可以同時考慮增加多維路由，針對高品質業(yè)務要求開通智能鏈路，實現分級保護機制。同時采用支線路分離的方式，保護推薦ODUk－SNCP，能夠對每條業(yè)務實現基于ODUk顆粒的保護，倒換時間短。

2.7 調度需求

ONT層面已經從單一的管道資源逐漸演變成可運營帶寬資源，原有業(yè)務是在SDH或者PTN進行調度的，隨著業(yè)務顆粒不斷增大，GE/10GE成為需要調度的業(yè)務，而這些顆粒往往都是直接分布在波分設備上的，因此必須提升波分節(jié)點調度能力。

那么，管道帶寬對不同訴求業(yè)務具備統(tǒng)一承載能力，而多業(yè)務承載就要求網絡各節(jié)點具備靈活調度能力，應對各種不同需求業(yè)務變化的而帶來的網絡調整。近年來，OTN的建設，使波分設備具備了調度能力，成為各運營商對城域OTN建網的基本要求。

對于核心節(jié)點，光方向多數超過6個，網絡容量往往是80G波系統(tǒng)，因此核心設備需要具備1T以上交叉容量才能滿足多方向業(yè)務調度需求，同時設備要保證交叉能力與接入能力的匹配。設備應具備30以上槽位數量，提供核心層足夠的槽位資源。對于匯聚層，節(jié)點需要滿足360Gbit/s以上交叉能力，小顆粒業(yè)務單板具備高集成度，提升單子架調度能力。

2.8 多業(yè)務統(tǒng)一承載

OTN城域網具備帶寬與業(yè)務側解耦，將紛繁的業(yè)務模式轉換和業(yè)務顆粒變化與統(tǒng)一管道分割開來，業(yè)務側擁有多種顆粒接入能力，并盡量采用可以承載任何接口的業(yè)務處理單板，減少在網板件類型，提升網絡通用性。目前可以通過多路支路業(yè)務板卡，滿足從100Mbit/s～2.5Gbit/s多業(yè)務顆粒統(tǒng)一板件承載，光模塊自適應，可以實現統(tǒng)一單板多種業(yè)務共同承載，更換業(yè)務不需要更換波分端口，保護原有投資。

2.9 具備綜合時鐘傳送能力

新建PTN和OTN設備具備時鐘同步、時間同步能力，OTN設備建設規(guī)劃階段，考慮到光纜情況，業(yè)務保護方式等，選擇適合的1588v2承載方式。OTN設備要能夠提供基于OSC帶外和OTN帶內開銷支持1588v2時鐘。同時1588v2建設要關注對補償和儀表的需求，盡量采用免儀表免補償的建網方式，提升開通效率。

2.10 OTN實現城域統(tǒng)一傳送，助力三網融合

全業(yè)務運營時代，不僅僅要實現通信業(yè)務的融合，也要實現網絡的融合和簡化。通過OTN網絡可以構建多業(yè)務統(tǒng)一傳送平臺，如圖1所示，除了解決網絡容量、距離、提供網絡保護外，OTN網絡帶來以下好處：簡化網絡層次，數據設備集中化、扁平化部署，降低投資成本；統(tǒng)一網絡傳送，減少接入多邊緣業(yè)務層次和復雜性，降低網絡運營維護的成本；業(yè)務端到端快速開通，未來GE等大顆粒專線可以通過OTN網絡直接承載。

OTN的廣泛運用將光網絡的傳送能力推向一個又一個高峰，建立一個統(tǒng)一的業(yè)務承載網已經離我們越來越近。

3 PTN在城域網中的建設應用探討

圖1 OTN實現城域統(tǒng)一傳送

3.1 PTN在城域網中的組網應用

采用PTN技術，能把SDH和以太網的優(yōu)勢集成到一起，將會是未來基站傳送技術的理想選擇。PTN集成了SDH的電信級特性和時鐘傳遞特性，又具備分組核心，還集成了二層設備的統(tǒng)計復用、多播等技術理念，大大提升了帶寬利用率。PTN傳送網按照目標網的方式規(guī)劃部署骨干、匯聚層，確保PTN傳送網絡的穩(wěn)定性，以便未來不用調整干線網絡即可方便承載新建接入環(huán)。基站電路要保證Node B到RNC之間完全端到端調度、監(jiān)控、時鐘同步，即城域核心和區(qū)域干線都需要PTN。城域核心的PTN主要用于異地歸屬基站電路的調度，區(qū)域干線的PTN用于承載縣到市的基站電路。

3.2 引入二層面向連接的先進分組技術

通過引入二層面向連接的先進分組技術，如圖2所示，PTN技術可以實現網絡LSP路徑規(guī)劃、LSP帶寬規(guī)劃、LSP隧道監(jiān)控與保護、業(yè)務端到端規(guī)劃與監(jiān)控等等，輕松實現流量工程，做好整網規(guī)劃，保證網絡的整體性能。也就是說PTN通過面向連接技術，可以實現VoIP、Media Stream、Data等多種業(yè)務的不同QoS傳送需求，是一張可運營、可管理的電信級IP傳送網。

3.3 高精度時鐘

PTN技術通過引入同步以太網、1588v2、TOP技術實現時鐘傳送，可以滿足GSM、WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000等不同無線網絡對時鐘的需求，時鐘工作模式也集成了SDH成熟的跟蹤模式、保持模式和自由振蕩模式。因此，PTN技術繼承了SDH時鐘處理理念，并進一步豐富、強化了時鐘功能。

圖2 城域網中PTN技術二層面向連接示意圖

3.4 提供電信級保護倒換

具備端到端調度、監(jiān)控、優(yōu)良的網絡安全和QoS保證等電信級網絡需求的性能。電信級網管全程全網監(jiān)控管理PTN，確保網絡安全、業(yè)務快速調度和快速維護。此時，不僅有IP業(yè)務承載在PTN網絡上，還有各種寬帶業(yè)務、FMC業(yè)務綜合承載在PTN網絡上。

3.5 伴隨3G網絡逐步完善。

隨著3G網絡建設的持續(xù)，覆蓋逐步完善，PTN傳送網也隨之在廣度和深度上進行覆蓋。整個傳送網建設的重心是PTN網絡。

電信級網管全程全網監(jiān)控管理PTN，確保網絡安全、業(yè)務快速調度和快速維護。此時，不僅有IP業(yè)務承載在PTN網絡上，還有各種寬帶業(yè)務、FMC業(yè)務綜合承載在PTN網絡上，以有效降低傳送網的TCO。面對未來大力發(fā)展的FMC業(yè)務，PTN在整網中的角色沒有改變，仍然是實現基站、WLAN/WiMAX等業(yè)務的接入承載，把這些業(yè)務傳送到核心網邊緣的BRAS/SR等設備。

3.6 在城域網中與OTN 網絡共存

由于業(yè)務發(fā)展的不均衡，部分業(yè)務量大的區(qū)域，會出現OTN技術應用到城域網絡中，而PTN僅應用于接入層的場景，以滿足大帶寬傳送。這時，PTN的具體建設規(guī)模和網絡層面，要根據業(yè)務需求來規(guī)劃。

[1]龔倩等. PTN規(guī)劃建設與運維實踐[M]. 北京：人民郵電出版社,2010.

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