OTN網絡的技術特征及應用

史杏崗+王斌

【摘要】本文主要介紹了OTN技術概述、OTN網絡技術的特征、OTN設備形態、OTN應用場景。

【關鍵詞】OTN（光傳送網，Optical Transport Network）；技術特征；應用場景

【Abstract】This paper introduces the OTN technology overview， the characteristics of OTN network technology， OTN equipment form， OTN application scenario.

【Key words】OTN （Optical Transport Network）；Technical features；Application scenarios

1. OTN技術概述

1.1 近年來，通信網絡所承載的業務發生了巨大的變化。數據業務發展非常迅速，特別是寬帶、IPTV、視頻業務的發展，對運營商的傳送網絡提出了新的要求。傳送網絡要能夠提供適應這種增長的海量帶寬，更重要的是要求傳送網絡可以進行快速靈活的業務調度，完善便捷的網絡維護管理（OAM功能），以適應業務的需求。目前傳送網使用的主要是SDH和WDM技術，但這2種技術都存在著一定的局限性。

1.2 SDH技術偏重于業務的電層處理，具有靈活的調度、管理和保護能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為基本交叉調度顆粒，采用單通道線路，容量增長和調度顆粒大小受到限制，無法滿足業務的快速增長。WDM技術以業務的光層處理為主，多波長通道的傳輸特性決定了它具有提供大容量傳輸的天然優勢。但是，目前的WDM網絡主要采用點對點的應用方式，缺乏有效的網絡維護管理手段。純光調度系統（如ROADM）雖然可實現類似于SDH的調度和保護功能，但由于物理受限和波長受限問題，很難在大范圍網絡中應用。而且顆粒度單一，靈活性差，不能實現不同廠家設備的互通。

1.3 而OTN技術包括了光層和電層的完整體系結構，各層網絡都有相應的管理監控機制，光層和電層都具有網絡生存性機制，從而可以解決上述存在的問題。OTN技術可以提供強大的OAM功能，并可實現多達6級的串聯連接監測（TCM）功能，提供完善的性能和故障監測功能。OTN設備基于ODUk的交叉功能使得電路交換粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，從而實現大顆粒業務的靈活調度和保護。OTN設備還可以引入基于ASON的智能控制平面，提高網絡配置的靈活性和生存性。

1.4 ITU-T在2000年前后已經制定了多個OTN技術相關的標準，建立了比較完善的OTN標準體系。但由于傳輸的業務已經從最初的SDH信號為主發展到IP/Ethernet業務為主，相關OTN標準也在修訂當中。目前OTN的標準化工作主要集中在以下幾個方面。

（1）適應FC/GE等低速信號傳送的幀結構，如最近提出的ODU0。

（2）透明的10GE-LAN的傳送，如OTU2e超頻方式等。

（3）更高速的40GE/100GE信號的傳送，如正在定義的ODU4。

（4）ODUk共享保護環。

（5）多種FEC的應用導致的互聯互通問題。

2. OTN網絡技術的特征

目前，OTN網絡處于全光網絡的過渡階段，其分別在子網內部及子網邊界進行全光處理、光電混合處理，不過其目標仍是全光組網。OTN網絡技術不僅繼承并組合了傳統的SDH及WDM優勢，還對與業務傳送相適應的組網功能予以擴展。OTN網絡技術分別包括光傳送段層、光復用段層、光通道層三個網絡層面，其中為了提高客戶信號的數據監視效率，光通道層又包括光通道數據單元和光通道傳送單元兩個子層，分別相當于SDH技術的段層和通道層。其主要特征如下。

（1）大顆粒帶寬復用、交叉及配置。

目前，OTN網絡定義的電層帶寬顆粒是光通道數據單元，光層帶寬顆粒及波長相當于SDH技術的VC-12的調度顆粒，其大顆粒的帶寬復用、交叉及配置也明顯提高了對高帶寬數據客戶業務的適配及傳送效率。

（2） 增強組網及保護能力。

通過對OTN幀結構、交叉以及多維度可重構光復用器的引入，也在一定程度上增加了OTN網絡的組網能力，并明顯改變傳統WDW點到點和SDH VC-12調度帶寬提供大容量傳送寬帶的現狀。此外，采用的前向糾錯技術也顯著增加了光層傳輸的距離，而OTN網絡也將提供基于光層及電層的更加靈活的業務包括功能，如基于光層的復用段或光通道保護、共享環網及光子網連接保護等。

（3） 較強的管理開銷能力。

OTN網絡不僅提供了與SDH相類似的開銷管理能力，其光通道層的OTN幀結構也大大提高了客戶信號的數據監視能力。此外，OTN網絡還提供了多層串聯連接的監視功能，這也就使OTN組網時能夠采用多個分段、端到端同時進行的監視方式。

（4）引入OTH與ROADM節點。

在網絡中引入OTH與ROADM節點的主要目標即兼顧OTH與ROADM技術的優勢，并且需要經過OTH交叉顆粒/容量及ROADM維度的配合而達到靈活的電層及光層組網的能力。引入上述OTH與ROADM節點還能夠在光層實現波長級的組網應用，通過OLA、ROADM、FOADM以及OTM設備形式提供鏈型、環型、星型、點對點、環相切以及環相交等組網，同時還能夠提供相當于SDH設備的組網能力。

3. OTN設備形態

OTN設備應具備客戶接口、接口適配、線路接口處理等功能，OTN設備存在以下幾種形態。

3.1 OTN終端復用設備。

（1）OTN終端復用設備即支持OTN接口的WDM設備，這里的OTN接口包括線路接口和支路接口（也稱為業務接口或域間互聯接口）。用于域間互聯的OTNIrDI接口的FEC應采用G.709定義的標準FEC，或者關閉FEC方式。采用白光OTUk接口用于不同廠家傳送設備的互聯，代替傳統傳送設備采用SDH和以太網等客戶業務接口對接的方式，可以實現對波長通道端到端的性能和故障監測。endprint

（2）目前主流廠家的波分系統在線路側已基本上采用了OTN結構，并均已支持符合G.709標準的OTN接口，因此都屬于OTN終端復用設備。圖1示出的是OTN終端復用設備功能模型。

3.2 OTN電交叉設備。

（1）類似于現在的SDH交叉設備，OTN電交叉設備完成ODUk級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力。OTN電交叉設備可以獨立存在，類似于SDHDXC設備，對外提供各種業務接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以與OTN終端復用功能集成在一起，同時提供光復用段和光傳輸段功能，支持WDM傳輸。

（2）Infinera公司的DTNWDM設備就是一種集成了OTN終端復用功能的OTN電交叉設備，支持ODU1級別的交叉，交叉容量為400G，還支持GMPLS控制協議。圖2示出的是OTN電交叉設備的功能模型。

3.3 OTN光電混合交叉設備。

（1）OTN電交叉設備可以與OCh交叉設備（ROADM或PXC）相結合，同時提供ODUk電層和OCh光層調度能力。波長級別的業務可以直接通過OCh交叉，其他需要調度的業務經過ODUk交叉。兩者配合可以優勢互補，又同時規避各自的劣勢。這種大容量的調度設備就是OTN光電混合交叉設備。

（2）這種設備的一個典型產品就是華為推出的OSN6800設備，該設備同時支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量為320G，支持ASON控制平面。其他廠家如烽火和中興通訊也在開發類似的產品。圖3示出的是OTN光電混合交叉調度設備的功能模型。

4. OTN應用場景

OTN作為大顆粒業務的主要承載技術得到廣泛應用，主要應用于如下場景：

（1）提高網絡的OAM。

為了提高大顆粒業務的承載效率，采用IPoverDWDM的方式承載業務，WDM層面承擔起傳送網的管理維護、靈活組網、保護和調度功能；OTN作為升級版的WDM可有效解決業務的可維護性及業務的端到端性能檢測。

（2）業務調度和保護。

利用OTN的光、電交叉功能靈活實現波長級別和子波長級別調度。光層調度指采用ROADM技術，實現環相交、環相切等網絡中跨環業務的調度；電層調度指對2.5G、GE顆粒業務復用采用子波長級別的調度節省波道和板卡資源。

（3）大客戶業務調度和開通。

互聯網、物聯網、云計算等新技術的不斷發展，集團客戶帶寬的迅速增長，從2M/10M/100M向GE12.5G/10G顆粒發展，同時快速開通和調度的需求也日趨強烈；利用OTN可實現跨地區點到點大客戶業務、本地跨環。

5. 結束語

目前，國內外主流運營商都非常關注OTN技術的發展和網絡應用，多數運營商的WDM傳輸接口已經實現OTN功能。其發展及應用也逐漸成為了國內外主流運營商的關注重點。OTN網絡技術是在現有光電技術和光定時再生、波長變換及光數字性能監視等全光組網的關鍵技術的基礎上提出的傳送網組網技術。OTN技術的出現與日益成熟，解決了大顆粒業務傳送需求和現有傳送網組網模式之間的矛盾，其突出的優勢決定其在今后城域（本地）核心層和匯聚層應用的主導地位。應積極加強傳輸網和IP組網、PON網絡的協調發展，充分發揮OTN設備的組網優勢，滿足高寬帶、高速率、IP化的承載需求。

參考文獻

[1] 熊光麗，章芳.淺析IP Over OTN網絡應用中OTU單板波分側業務調度[J].江西通信科技，2008.

[2] 劉成，盧泉，馬培勇，等.OTN在城域網中的應用探討[J].移動通信，2012.

[3] 王繼海.論OTN網絡規劃設計及在鐵路中的應用[J].鐵路通信信號工程技術（RSCE），2011.

[4] 云雅瓊，王英豪.關于OTN目標架構在網絡優化應用中的探討[J].產品與技術方案，2012.

[5] 張新軍.OTN技術在IP城域網中的應用[J].電信快報，2011.

[文章編號]1619-2737（2017）07-20-662endprint