導語：光傳送網(wǎng)關鍵技術論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著數(shù)據(jù)類業(yè)務的爆炸式持續(xù)增長，基于VC-12/VC-4帶寬調度顆粒的同步數(shù)字體系(SDH)結合點到點波分復用(WDM)的典型傳送網(wǎng)絡結構面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。如何在保持現(xiàn)有傳送網(wǎng)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(wǎng)亟需解決的課題。光傳送網(wǎng)(OTN)技術的出現(xiàn)，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(wǎng)、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(wǎng)主流技術。由于處于應用初期，如何應用OTN成為目前業(yè)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(wǎng)；關鍵技術；組網(wǎng)；應用

隨著傳送網(wǎng)絡承載的主要客戶類型由語音轉向數(shù)據(jù)的變化，基于光同步數(shù)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?shù)木W(wǎng)絡結構面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)業(yè)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(wǎng)(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(xù)級聯(lián)或虛級聯(lián)的方式來映射，適配和傳送效率顯著降低。其次是WDM網(wǎng)絡的維護管理問題。目前的WDM網(wǎng)絡主要檢測SDH幀結構的B1字節(jié)和J0字節(jié)等開銷[1]，對于信號在WDM網(wǎng)絡傳輸中的性能和告警等功能檢測較弱。最后是WDM網(wǎng)絡的組網(wǎng)能力問題。WDM網(wǎng)絡目前僅僅支持點到點或者環(huán)網(wǎng)拓撲，在光域基本沒有或支持有限的組網(wǎng)能力。因此，針對這些需求，國際電聯(lián)(ITU-T)基于光域數(shù)字處理尚不成熟的技術現(xiàn)狀，從1998年左右開始提出了基于大顆粒帶寬進行組網(wǎng)、調度和傳送的新型技術——光傳送網(wǎng)(OTN)的概念，同時持續(xù)對于相關標準進行了規(guī)范，截至到目前已經規(guī)范了網(wǎng)絡結構[2]、網(wǎng)絡接口[3]、設備功能接口[4]、管理模型[5]和抖動[6]等。OTN技術是綜合了SDH和WDM優(yōu)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(xiàn)的技術，相關規(guī)范同時涵蓋了未來全光網(wǎng)的范疇，是光網(wǎng)絡極有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g，將在后續(xù)的網(wǎng)絡中逐漸引入與應用。

1光傳送網(wǎng)的技術特征

OTN技術繼承了SDH和WDM技術的諸多優(yōu)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(fā)模式(ATM)、以太網(wǎng)等。目前對于SDH和ATM可實現(xiàn)標準封裝和透明傳送，但對于以太網(wǎng)則支持有所差異。例如對于GE客戶，OTN尚未規(guī)范具體的映射方式，各設備廠家采用不同的方式實現(xiàn)GE客戶透傳，導致客戶業(yè)務無法互通，同時由于10GE接口的規(guī)范完成晚于OTN標準框架規(guī)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[7]，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(shù)據(jù)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(yè)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(shù)字監(jiān)視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視(TCM)功能，這樣使得OTN組網(wǎng)時，端到端和多個分段同時進行性能監(jiān)視成為可能。

(4)增強了組網(wǎng)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(wǎng)的組網(wǎng)能力，改變了目前WDM主要點到點提供傳送帶寬的現(xiàn)狀。而采用前向糾錯(FEC)技術，顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x(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[9])。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務保護功能，如基于ODUk層的光子網(wǎng)連接保護(SNCP)和共享環(huán)網(wǎng)保護、基于光層的光通道或復用段保護等，但目前共享環(huán)網(wǎng)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[10]，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(shù)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(jù)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(fā)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(xiàn)，ITU-T也加大研究力度，目前正在根據(jù)各成員提案討論如何規(guī)范具體的帶寬粒度規(guī)格和參數(shù)，同時研究基于多種較小帶寬顆粒的通用映射規(guī)程(GMP)。

2OTN關鍵技術及實現(xiàn)

OTN技術包括很多關鍵技術，主要有接口技術、組網(wǎng)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(guī)范了相應接口參數(shù)，而對于邏輯接口，ITU-TG.709規(guī)范了相應的不同電域子層面的開銷字節(jié)，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(lián)連接監(jiān)視開銷。

在目前的OTN設備實現(xiàn)中，基于G.709的幀，電層的開銷支持程度較好，一般均可實現(xiàn)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(xiàn)方式未規(guī)范，目前支持程度較低。

2.2組網(wǎng)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(lián)合進行組網(wǎng)的能力，網(wǎng)絡拓撲可為點到點、環(huán)網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)等。目前OTN設備典型的實現(xiàn)是在電域采用ODU1交叉或者光域采用波長交叉來實現(xiàn)，其中不同廠家當中采用電域或電域光域聯(lián)合方式實現(xiàn)的較少，而采用光域方式實現(xiàn)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(xù)可能出現(xiàn)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(wǎng)連接保護(SNCP)、環(huán)網(wǎng)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(wǎng)絡。目前OTN設備的實現(xiàn)是電域支持SNCP和私有的環(huán)網(wǎng)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(fā)展與逐步規(guī)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(xiàn)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(wǎng)絡的基本特征，任何新型的光傳送網(wǎng)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(wǎng)絡在高速(如40Gb/s及以上)大容量配置下的組網(wǎng)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(wǎng)絡(ASON)類似的要求，包括自動發(fā)現(xiàn)、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(xié)議規(guī)范一般可應用到OTN網(wǎng)絡。與基于SDH的ASON網(wǎng)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(xiàn)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(fā)展完善當中。后續(xù)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(wǎng)絡管理系統(tǒng)一般都基于原有傳統(tǒng)WDM網(wǎng)管系統(tǒng)升級，除了常規(guī)的管理功能之外，可支持OTN相應的基本管理功能。

3光傳送網(wǎng)應用分析

隨著傳送網(wǎng)客戶信號帶寬需求的進一步驅動、OTN技術的逐漸發(fā)展和OTN設備功能實現(xiàn)程度的顯著推進，OTN技術如何應用日益成為業(yè)界探討的焦點，也即何時(什么時候)、何地(什么網(wǎng)絡層面)、以什么方式(選擇什么功能)引入OTN進行組網(wǎng)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(wǎng)絡層面、OTN應用功能以及OTN應用關聯(lián)問題等角度進行分析。3.1應用時機探討

OTN是否可以很好地引入應用主要應從傳送網(wǎng)客戶信號的驅動、OTN技術的完善程度、OTN設備的實現(xiàn)程度以及網(wǎng)絡運維人員的OTN技術認知程度等多個角度考慮。

首先，目前傳送網(wǎng)客戶信號主要為IP/以太網(wǎng)，而IP/以太網(wǎng)的高速發(fā)展導致大帶寬粒度傳送與調度的需求增長非常迅速，基于VC-12/VC-4的帶寬顆粒的適配與調度方式顯然滿足不了傳送網(wǎng)客戶信號對于大顆粒帶寬的傳送與調度需求。其次，從OTN技術的完善程度來看，雖然目前OTN標準系列還在進一步修訂和討論(如規(guī)范ODU0和ODU4顆粒，統(tǒng)一基于超頻方式工作的ODU1e、ODU2e容器等等)，而OTN的主要標準框架和功能要求已由ITU-T幾年前定稿，即使后續(xù)部分內容有所更新，但目前的規(guī)范內容至少必須要繼承和兼容，因此，對于OTN技術目前可以說是基本完善。第三，對于OTN設備的實現(xiàn)程度來看，目前的OTN設備已經基本支持了OTN技術的主要特征，如多速率映射與透明傳送、大顆粒帶寬的調度與處理、OTN幀結構的開銷實現(xiàn)與處理、OTN的組網(wǎng)與保護等，同時實現(xiàn)了對于這些OTN技術特征的管理。因此，從設備實現(xiàn)上而言，OTN設備已經具備了初步應用的功能特征，但具體應用時要根據(jù)多種需求綜合選擇OTN設備相應功能。最后，網(wǎng)絡運維人員對于OTN技術認知過程和其他任何新技術一樣，都需要一個逐漸了解、深入和掌握的過程。因此，網(wǎng)絡運維人員初期對于OTN技術的不熟悉并不是OTN引入與應用的障礙，而應該是OTN應用時所必須要準備的前提條件之一。

因此，從傳送網(wǎng)客戶信號的驅動、OTN技術的完善程度、OTN設備的實現(xiàn)程度等方面來看，OTN技術的引入與應用目前應該具備了基本的條件，可在綜合考慮其他非技術因素的基礎上逐步引入與應用OTN技術，以增強傳送網(wǎng)絡的傳送能力與效率，適應客戶信號的高速、動態(tài)發(fā)展。

3.2應用層面分析

由于光傳送網(wǎng)絡的范疇較大，包括城域光傳送網(wǎng)(含核心層、匯聚層和接入層)、干線傳送網(wǎng)(省內干線和省級干線)等多個層面。不同網(wǎng)絡層面的特點不同，因而是否可以引入OTN技術的結論對于不同網(wǎng)絡層面并不完全一致。

對于城域光傳送網(wǎng)而言，匯聚與接入層主要是承載的是匯聚型客戶業(yè)務，客戶信號的帶寬粒度較小，基于ODUk調度的業(yè)務可能性較小，而且OTN目前暫未標準化ODU1(2.5Gb/s)以下的帶寬粒度，因此，目前的OTN技術在城域匯聚與接入層引入與應用的優(yōu)勢并不明顯。

對于城域傳送核心層和干線傳送網(wǎng)絡而言，客戶業(yè)務的特點主要為分布型，客戶信號的帶寬粒度較大，基于ODUk和波長調度的需求和優(yōu)勢明顯，OTN技術特點應用的優(yōu)勢比較適宜發(fā)揮。

因此，目前OTN技術的引入與應用主要應側重于城域核心層和干線網(wǎng)絡。

3.3應用功能選擇

OTN技術的典型應用功能目前可分為3種：OTN接口、ODUk交叉和波長交叉3種。綜合考慮客戶業(yè)務需求、OTN技術完善程度、OTN設備實現(xiàn)程度等多種因素，應在不同的網(wǎng)絡層面應選擇不同的OTN功能。

首先，在城域傳送網(wǎng)核心層層面，由于節(jié)點調度與處理要求中等，網(wǎng)絡規(guī)模較小但調度需求較大，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡的典型需求選擇ODUk交叉和波長交叉或者ODUk和波長混合交叉功能，同時提供對于OTN接口功能的支持；后續(xù)可根據(jù)OTN設備的實現(xiàn)程度選擇新型功能。第二，在省內干線層面，由于節(jié)點調度與處理要求較大，網(wǎng)絡規(guī)模較大，調度需求較大，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡的典型需求選擇波長交叉或者僅選擇OTN接口功能；后續(xù)可根據(jù)OTN設備的能力的提升和客戶業(yè)務需求等選擇ODUk交叉、波長交叉，或者ODUk和波長混合交叉功能。第三，在省級干線層面，由于節(jié)點調度與處理要求很大，網(wǎng)絡規(guī)模大，調度需求一般，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡的典型需求選擇OTN接口功能，特殊需求可局部選擇波長交叉功能；后續(xù)可根據(jù)OTN設備的能力提升和客戶業(yè)務需求等選擇ODUk交叉、波長交叉，或者ODUk和波長混合交叉功能。

3.4應用關聯(lián)問題

實際引入OTN技術組網(wǎng)時，最典型的關聯(lián)問題是現(xiàn)有網(wǎng)絡如何升級、現(xiàn)有網(wǎng)絡與OTN怎么互通以及后續(xù)的OTN如何演進等問題。

由于現(xiàn)有WDM網(wǎng)絡的彩色接口一般都提供了基于G.709的OTN接口功能，原則上可考慮直接升級或啟動OTN接口功能。由于現(xiàn)有WDM設備的OTN接口的支持程度差異較大，而且涉及到現(xiàn)網(wǎng)運營、維護、技術的更新和成本等因素，如何升級為完全支持G.709接口的OTN設備，是個綜合多種因素需要深入分析的問題，不同的場景應選擇不同的解決方案。

對于互通問題，由于目前的WDM網(wǎng)絡支持的G.709接口并不一定完善，因此，新建的OTN網(wǎng)絡與已有WDM或者SDH網(wǎng)絡互通時，應優(yōu)先選擇客戶側接口(如SDH/以太網(wǎng)等)進行互通，待OTN網(wǎng)絡規(guī)模逐漸擴大以后，OTN不同子網(wǎng)之間可采用基于OTUk的域間接口互通，逐漸實現(xiàn)端到端的維護與管理。

關于OTN引入和應用后的后續(xù)技術演進，應在積累前期運維經驗的基礎上擴大OTN網(wǎng)絡規(guī)模的同時，從客戶業(yè)務需求、OTN技術發(fā)展和OTN設備實現(xiàn)程度等多方面緊密跟蹤相關進展，以便適時適度地引入更多的OTN新功能，最終實現(xiàn)光傳送網(wǎng)絡范圍內真正意義上端到端靈活的調度、維護與管理，使OTN的應用網(wǎng)絡層面覆蓋到城域傳送網(wǎng)核心、接入與匯聚層以及干線網(wǎng)絡。

4結束語

OTN作為新型的光傳送網(wǎng)絡技術，繼承了SDH和WDM技術的諸多優(yōu)勢，同時拓展了新型的大顆粒調度和傳送、多級的TCM等新型功能，是下一代光傳送網(wǎng)的主流技術。從傳送網(wǎng)客戶信號的驅動、OTN技術的完善程度、OTN設備的實現(xiàn)程度等多個角度考慮，OTN已具備了引入與應用的基本條件，而具體的應用應著重考慮OTN應用時機、OTN應用網(wǎng)絡層面、OTN應用功能以及OTN應用關聯(lián)問題等方面。

5參考文獻

[1]YD/T1383—2005.波分復用(WDM)網(wǎng)元管理系統(tǒng)技術要求[S].2005.

[2]ITU-TG.872.Architectureofopticaltransportnetworks[S].2001.

[3]ITU-TG.709.Interfacesfortheopticaltransportnetwork(OTN)[S].2003.

[4]ITU-TG.798.Characteristicsofopticaltransportnetworkhierarchyequipmentfunctionalblocks[S].2004.

[5]ITU-TG.874.Managementaspectsoftheopticaltransportnetworkelement[S].2004.

[6]ITU-TG.8251.Thecontrolofjitterandwanderwithinthe?opticaltransportnetwork(OTN)[S].2008.

[7]ITU-TG.sup43.TransportofIEEE10Gbase-Rinopticaltransportnetworks(OTN)[S].2008.

[8]ROADMarchitecturesandtechnologiesforagileopticalnetworks[EB/OL].[2008-05-10]./downloads/ROADM_Overview.pdf.

[9]MizuochiT.Recentprogressinforwarderrorcorrectionanditsinterplaywithtransmissionimpairments[J].IEEEJournalofSelectedTopicsQuantum

Electronics,2000,12(4):544-554.

[10]OTN網(wǎng)絡對節(jié)點設備總體要求[R].中國通信標準化協(xié)會研究報告,2007.