OTN技術在大型本地網中的應用研究

張連波

(中訊郵電咨詢設計院有限公司成都分公司，四川 成都 610042)

0 引言

第三代移動通信技術（3G，3rd-generation）時代，隨著IP化的不斷推進與驅動，網絡中帶寬的顆粒以及流量越來越大，并且在全業務的進一步開展的情況下，長期演進（LTE，Long Term Evolution）時代到來與光線路終端（OLT，Optical Line Terminal）上行流量的劇增[1]，使得本地網網絡的流量進一步增大。高速率的光傳送網（OTN，Optical Transport Network）系統必然將逐步地規模應用，從干線層面逐步轉移到本地網核心層面，同時 OTN系統將逐步下沉到本地網的匯聚層面。在特大型本地傳送網當中，由于網絡經過多年的建設，網絡規模已經相當龐大，因此對于OTN系統的應用必然也會產生很多種模式，只有分析各種應用模式的合理性、可靠性，才能得出在各類應用中適合的結論。本文通過分析在大型本地傳輸系統之下，各類OTN的實際應用問題，求得出本地網建設的合理性建議。

1 本地網中OTN系統的各種應用

OTN稱之為光傳送網[2]。是繼同步數字體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）、波分復用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）之后的新一代數字光傳送技術體系，它以多波長傳送、大顆粒調度為基礎，綜合了SDH的優點及WDM的優點，可在光層及電層實現波長及子波長業務的交叉調度，并實現業務的接入、封裝、映射、復用、級聯、保護/恢復、管理及維護，形成一個以大顆粒寬帶業務傳送為特征的大容量傳送網絡。大型本地傳輸網當中，OTN系統的主要應用可以分為以下幾個方面:

1）單純采用的OTN電交叉。

2）OTN電交叉配合自動交換光網絡（ASON，Automatically Switched Optical Network）系統的使用。

3）可重構光層分差復用器（ROADM，Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）系統的應用。

4）ROADM系統配合OTN電交叉的綜合應用[3]。

OTN的電交叉類似于SDH交叉設備，OTN電交叉設備完成ODU0、ODU1、ODU2和ODU3等級別的電路交叉功能，由于電層交叉的引入，為OTN網絡帶來了靈活的電路調度和保護能力。

ASON系統的應用，則可以和OTN電交叉相配合。ASON系統在傳輸網中引入了信令，并通過增加控制平面，增強了網絡連接管理和故障恢復能力。ASON的拓撲結構主要是網狀 結構，在實現傳統業務保護的同時，還可以實現業務的動態恢復[4]。并且，當網絡多處出現故障時，能盡可能地恢復業務，與傳統波分網絡相比大大提升了業務的生存能力。

對于ROADM系統，則采用光層的調度方式，則可以大大改善以上出現的問題，ROADM 可以用于多個環之間的波長自由調度，改變了原有背靠背WDM的維護/建設習慣，實現了WDM系統在光層的一次飛躍。當然，在某些情況下，采用OTN電交叉+ROADM的綜合應用方式[5]，更能夠體現出來網絡的優勢。

以上簡單敘述了 OTN系統在本地網中的主要應用，對于具體OTN技術的原理和實現方式不再在本文累述，以下章節將根據具體的應用實例進行分析。

2 OTN技術在本地網中的應用實例分析

2.1 實例分析1

在大型本地傳輸網中的核心層，電路類型豐富并且分散。如圖1所示的某運營商搭建的本地核心層OTN傳送網。

該網絡終端設備 OTN電交叉設備，綜合考慮OTN電交叉設備的交叉容量、OTU的成本因素和集成度等問題，在建網初期在每個光方向搭建若干個40 G波道形成“線路帶寬池”，結合業務部門需求配置GE、2.5 G、10 G支路接口若干。當有新業務需求時可以通過擴容相關支路接口板實現業務的快速提供。待后期線路帶寬使用率達到70%再適當擴充線路側40 G單板。

圖1 某運營商的本地OTN傳送網

該運營商某期工程提出需求:在A、B、C三點建立一個10 G 速率的SDH轉接環路，同時，數據專業也提出了一條A至B局需要帶保護的10GE電路需求、兩條帶保護的GE電路需求。

根據OTN不同速率子波長可以封裝到同一線路波長的特性，安排了某波長第1子波長傳送數據專業提出的10GE電路；第2子波長傳送新建SDH環路的需求；第3個子波長傳送數據專業提出的2條GE電路；第4子波長暫時富裕，可為后期工程使用，具體安排如圖2所示。

圖2 OTN波道安排

與傳統波分設備相比，只用一個波道就完成了傳統波分設備兩個波道才能完成的工作。并且在后期項目中可根據具體新增業務需求來配置還有富裕GE、10GE子波長。避免了因業務需求部門后期新提出不同接口的電路顆粒而導致前期配置富裕的支路和線路資源的不可用。

通過上述分析，在本地網核心層建設一張大容量的OTN網絡是一個目前比較理想的選擇。

2.2 實例分析2

在大型本地傳輸網中，匯聚層節點較多，且有豐富的光纖物理網資源，有光纖到樓（FTTB，Fiber to The Building）/光纖到戶（FTTH，Fiber to The Home）的預期[6]，并且匯聚層電路調度頻繁、開通時間要求高、數據業務具有動態性等特點。故在匯聚層建設OTN網絡時引入ASON是有效縮短擴容或新開通業務周期、提高網絡的帶寬利用率、業務的生存能力的一個選擇。圖3所示為某運營商的匯聚層OTN網絡拓撲。

圖3 某運營商的匯聚層OTN傳送網結構

該網絡共15個節點、每個節點都有3條或更多的光纜路由并且運維部門為了迅速提供電路和后期維護的便利有引入ASON的需求。

為此，專門對該廠家OTN設備的傳送平面功能和性能、控制平面功能和性能、管理平面、保護恢復、和傳統網絡的互通等方面進行了全面的測試，由于幾個平面功能的測試基本都能實現預期功能，故本文不在一一講述。OTN電交叉設備引入ASON可以有效實現縮短擴容或新開通業務周期、與傳統波分網絡相比大大提升了業務的生存能力。在匯聚層建設一張引入了通用多協議標志交換協議（GMPLS，Generalized Multiprotocol Label Switching）的OTN是伴隨著 IP化和 FTTH/FTTB的升入發展一個熱點發展趨勢。

2.3 實例分析3

某運營商本地網核心層面的網絡結構如圖4所示。

圖4 某運營商的本地核心層OTN系統網絡

該網絡經過分析有如下特點:

1）節點比較少，僅有5個節點，并且網絡已經形成網狀化結構。

2）網絡業務為分散流向性，任何兩個業務節點之間都有存在互通落地業務的可能。

3）為大型本地網超級核心節點，節點之間的業務顆粒多為10 G或者2.5 G大顆粒業務，安全性要求極高，基本不允許有中斷。

通過以上分析的特點，在該網絡的核心層面，由于對于安全性的要求極高，因此可以利用目前 9為ROADM系統的特點，組建全網狀化的1+1鉆石級業務自動保護系統，具體分析如下。

以3維和5維為例，對于5個方向的節點，如C、D、E樞紐，采用7維方式（5方向+2個本地落地方向）的方式組建網絡，這就構成所有業務的1+1保護，同時在5個方向上任意選擇，可以完全保證網絡的安全可靠性，并且可以實現自動的保護倒換等一些列的措施。7維方向如圖5所示。

圖5 本地核心層5+2維方向網絡

同理，對于3維方向的節點，如A樞紐，可以采用5維方式（3方向+2個本地落地方向）的方式組建網絡，這就構成所有業務的1+1保護，同時在3個方向上任意選擇，可以完全保證網絡的安全可靠性，并且可以實現自動的保護倒換等一些列的措施。5維方向如圖6所示。

圖6 本地核心層3+2維方向網絡

通過以上方式在核心節點的部署，對于OTN系統來講，實現了自動1+1全保護，任何光路的N-1次中斷，都能保證業務不受影響，大大提高系統的安全性。

2.4 實例分析4

對于較為常見的本地傳輸網來講，隨著40 G/100 G等高速系統系統的開通，對于子速率匯聚的功能要求是非常強烈的[7]，目前網上大規模應用的還是10 G，2.5 G以及GE的速率，所以OTN的電交叉功能必不可少。同時，針對波長級別的調度，采用ROADM系統有著可以大大節約人力成本等優點，在本地網中有選擇的采用 OTN+ROADM共同配合的方式所帶來的網絡質量提升是完全可現的。如果全部為落地業務，則沒有繼續增加ROADM系統的必要，如果有部分串通的業務，則仍舊可以增加一套ROADM系統，來保證網絡的整體質量。

通過以上分析，也能夠得出對于采用OTN電交叉+ROADM系統的具體應用場景:

1）基于波長調度的節點而非基于業務調度的節點。

2）節點中穿通業務所占全部業務比例較高。

3）節點方向數必須大于3維。

4）節點處于物理光纜拓撲中的中間位置而非邊緣位置。

2.5 應用場景比較

在OTN系統下，從降低整網成本的角度出發，對于存在多個光方向的WDM節點，引入ROADM可以降低維護與建設成本，但需要綜合考慮網絡未來的演進模式，對不同場景的下ROADM的應用進行嚴格界定。經過前述推論，在選擇OTN電交叉以及ROADM應用的方式上，可以采用如表1所示的結論。

表1 本地網場景下各種OTN組網方式對比

3 結語

在前述諸多分析中，針對OTN系統在大型本地傳輸網中的應用，可以得出經驗總結:在整個本地網匯聚層面以上，未來會形成OTN占據主導的網絡架構。隨著網絡的不斷演進，OTN系統將是本地傳輸網上層的主要使用方式，并且也會逐步再向網絡下層延伸。當然，在本地網的OTN系統和干線網絡存在極大的不同，本地網更側重于靈活的調度，迅速的部署、節約的維護成本，所以4OTN系統在大型本地傳輸網的應用方面更應該向其本地網所自身具備的特點方向發展。

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[3]張國新,李昀,葉春.OTN技術與組網應用[J].光通信技術,2010,34(04):15-17.

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[5]王曄,苗臣冠.新一代傳送網 OTN[J].通信技術,2009,42(05):152-154.

[6]北冥.FTTH助力三網融合[J].信息安全與通信保密,2011(10):24-25.

[7]李波,郝耀鴻.相干光 OFDM在高速光傳輸中的應用[J].通信技術,2013,46(01):3-6.