OTN技术发展与应用.docx

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1、一、OTN技术发展与应用探讨1、OTN技术概述近年来，通信网络所承载的业务发生了巨大的变化。数据业务发展非 常迅速，特别是宽带、IPTV、视频业务的发展，对运营商的传送网络提出 了新的要求。传送网络要能够提供适应这种增长的海量带宽，更重要的是 要求传送网络可以进行快速灵活的业务调度，完善便捷的网络维护管理（OAM功能）以适应业务的需求。目前传送网使用的主要是SDH和WDM 技术，但这2种技术都存在着一定的局限性。SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力， OAM功能完善。但是，它以VC4为基本交叉调度颗粒，采用单通道线路， 容量增长和调度颗粒大小受到限制，无法满足业务的快

2、速增长。WDM技术 以业务的光层处理为主，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量 传输的天然优势。但是，目前的WDM网络主要采用点对点的应用方式， 缺乏有效的网络维护管理手段。纯光调度系统（如ROADM）虽然可实现 类似于SDH的调度和保护功能，但由于物理受限和波长受限问题，很难在 大范围网络中应用。而且颗粒度单一，灵活性差，不能实现不同厂家设备 的互通。而OTN技术包括了光层和电层的完整体系结构，各层网络都有相应的 管理监控机制，光层和电层都具有网络生存性机制，从而可以解决上述存 在的问题。OTN技术可以提供强大的OAM功能，并可实现多达6级的串 联连接监测（TCM）功能，提供完善的性能

3、和故障监测功能。OTN设备基 于ODUk的交叉功能使得电路交换粒度由SDH的155M提高到、10G、40G， 从而实现大颗粒业务的灵活调度和保护。OTN设备还可以引入基于ASON 的智能控制平面，提高网络配置的灵活性和生存性。2、OTN技术的优势多种客户信号封装和透明传输OTN可以支持多种客户信号的透明传送，如SDH、GE和10GE等。 OTN定义的OPUk容器传送客户信号时不更改其净荷和开销信息，而其采 用的异步映射模式保证了客户信号定时信息的透明。10GE接口相对于10G POS接口具有很大的成本优势，路由器采用 10GE接口可以大大降低网络建设成本。而目前基于SDH的WDM系统主 要是针

4、对SDH信号的传送，无法实现对10GE LAN信号的透明传送。因此， WDM系统引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提条件。2.2大颗粒调度和保护恢复OTN 技术提供 3 种交叉颗粒，即 ODU1( 2.5 Gbit/s)、ODU2( 10 Gbit/s) 和ODU3( 40 Gbit/s)。高速率的交叉颗粒具有更高的交叉效率，使得设备 更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。经过测算，基于OTN交叉 设备的网络投资将低于基于SDH交叉设备的网络投资。在OTN大容量交 叉的基础上，通过引入ASON智能控制平面，可以提高光传送网的保护恢 复能力，改善网络调度能力。2.3完善的性能和故障监

5、测能力目前基于SDH的WDM系统只能依赖SDH的B1和J0进行分段的性 能和故障监测。当一条业务通道跨越多个WDM系统时，无法实现端到端 的性能和故障监测，以及快速的故障定位。而OTN引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机制。OTUk 层的段监测字节(SM)可以对电再生段进行性能和故障监测；ODUk层的 通道监测字节(PM)可以对端到端的波长通道进行性能和故障监测。从而 使WDM系统具备类似SDH的性能和故障监测能力。OTN还可以提供6级连接监视功能（TCM ）,对于多运营商/多设备商/ 多子网环境，可以实现分级和分段管理。适当配置各级TCM，可以为端到 端通道的性能和故障监测提供有效的

6、监视手段，实现故障的快速定位。因此在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性 能和故障监测，而不需要依赖于所承载的业务信号（SDH/10GE等）的OAM 机制。从而使基于OTN的WDM网络成为一个具备OAM功能的独立传送 网。2.4 FEC能力G.709为OTN帧结构定义了标准的带夕卜FEC纠错算法，FEC校验字节 长达4x256字节，使用RS （ 255,239 ）算法，可以带来最大6.2 dB （ BER = 10-15 ）编码增益，降低OSNR容限，延长电中继距离，减少系统站点个数， 降低建网成本。G.975.1定义了非标准FEC，进一步提高了编码增益，实现 更长距离的传

7、送，但是因为多种编码方式不能兼容，不利于不同厂家设备 的对接，通常只能应用于IaDI接口互联。3、OTN设备形态和发展现状OTN设备应具备客户接口、接口适配、线路接口处理等功能,OTN设 备存在以下几种形态。3.1 OTN终端复用设备OTN终端复用设备即支持OTN接口的WDM设备，这里的OTN接口 包括线路接口和支路接口（也称为业务接口或域间互联接口。用于域间互 联的OTN IrDI接口的FEC应采用G.709定义的标准FEC，或者关闭FEC 方式。采用白光OTUk接口用于不同厂家传送设备的互联，代替传统传送 设备采用SDH和以太网等客户业务接口对接的方式，可以实现对波长通道 端到端的性能和故

8、障监测。目前主流厂家的波分系统在线路侧已基本上采用了 OTN结构，并均已 支持符合G.709标准的OTN接口，因此都属于OTN终端复用设备。图1 示出的是OTN终端复用设备功能模型。其他高速接I】接I】以大网接I】)t复用段处理光传输反处理主光M道主光通ffi 1 ()TN终端复用设备功能模型3.2 OTN电交叉设备类似于现在的SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODUk级别的电 路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN电交叉设 备可以独立存在，类似于SDH DXC设备，对外提供各种业务接口和OTUk 接口(包括IrDI接口)。也可以与OTN终端复用功能集成在一起，同时提

9、供光复用段和光传输段功能，支持WDM传输。Infinera公司的DTN WDM设备就是一种集成了 OTN终端复用功能的 OTN电交叉设备，支持ODU1级别的交叉，交叉容量为400G，还支持 GMPLS控制协议。图2示出的是OTN电交叉设备的功能模型。以太网接I】STM-X 接 11OTUk 接 II其他高速搂I】主光通道 主光通道 一光传输段姓理 .一 必配处理-I I 111 I I II I-Lf一 线踞接I姓理 一J,J IgI三 k 交 搂口适配处理图Z OTN电交叉设备的功能模型3.3 OTN光电混合交叉设备OTN电交叉设备可以与OCh交叉设备（ROADM或PXC ）相结合，同 时提

10、供ODUk电层和OCh光层调度能力。波长级别的业务可以直接通过OCh交叉，其他需要调度的业务经过ODUk交叉。两者配合可以优势互补， 又同时规避各自的劣势。这种大容量的调度设备就是OTN光电混合交叉设 备。这种设备的一个典型产品就是华为推出的OSN6800设备，该设备同时 支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量为320G，支持ASON控制平面。其他厂家如烽火和中兴通讯也在开发类似的 产品。图3示出的是OTN光电混合交叉调度设备的功能模型。4、OTN应用方式探讨基于OTN设备存在的不同形态,OTN在网络建设中也存在着不同的应 用方式。下面就对OTN的几种应用方式

11、进行探讨。4.1波分系统的全OTN化根据对国内外厂家设备的调研，目前主流厂家的波分系统在线路侧已 基本上采用了 OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN接口，可以 实现不同系统的互通。多数厂家支持STM-64/OTU2信号的网管指配选择， 便于实现OUT应用方式的选择(上下业务或中继)在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和 故障监测。OTN可以实现对多种客户信号的透明传送，是路由器采用10GE 接口的前提条件。逐步在WDM系统中引入OTN接口，可以为未来引入大 容量的OTN交叉设备做准备。因此，标准OTN域间互通接口将是未来波分系统进行互通的主要接口 形式。建议

12、在今后的长途WDM系统建设中提出对符合G.709标准OTN接 口支持的要求，要求提供标准域间互通接口 OTU2( 10 Gbit/s)4.2 OTN交叉设备在长途骨干网的应用随着长途IP网的发展，IP业务量的激增，长途骨干网的核心节点面临 着越来越大的业务量。而且为了更有效地使用IP网络资源，提高中继电路 的利用率或提高网络运行质量，在长途骨干网中应用大容量的OTN交叉设 备是必要的。利用大容量OTN交叉设备，可以实现大颗粒波长通道业务的 快速开通，提高业务响应速度。加载了 ASON智能控制平面后，还可以提 供基于ASON的多种保护恢复方式，提高骨干传送网的可靠性。同时，引入OTN交叉设备可以

13、优化现有IP网络的组网结构，大幅度 节省路由器组建IP承载网络的成本。其应用方式为：IP网络的转接业务不 再进入路由器实现中转，而是通过OTN设备在传输层直接完成转接，从而 节约路由器的接口数量并降低对路由器容量的要求。OTN设备提供的灵活 保护恢复机制可以有效解决IP网络中继电路故障问题，提高网络生存性， 可以减少全部依赖路由器保护场景下的链路冗余要求，提高链路利用率， 降低IP网络的建设成本。4.3 OTN交叉设备在城域网的应用城域网中的情况比较复杂，相应的竞争技术也比较多。为了提高光纤 利用率，在城域网/本地网中建设波分系统是必然的，基于波长级颗粒调度 的OADM/ROADM是目前比较切

14、合实际的选择。但对于子波长颗粒GE、 等业务，OADM/ROADM并不是一种很好的解决办法。加之它本身存在的 波长受限、恢复速度慢等缺陷，该方式需要与其他技术配合应用才可以实 现城域网的多方面需求。在城域网中采用OTN交叉设备，由OADM/ROADM实现波长级的调 度和保护，由OTN交叉设备完成子波长级（GE，2.5 Gbit/s）的调度和保 护是一种比较可行的应用方式（见图4）。同时，还需要结合业务的未来发展情况，与其他正在发展中的城域网 传送技术（如T-MPLS和PBT等）进行进一步的技术对比和成本分析，以 便选择适合的建网方式。5、OTN与现有传送网络的关系5.1 OTN与现有SDH网络

15、的关系国内运营商的现网部署有大量的SDH网络，包括线性系统、环网系统、 1+1 MSP系统和基于ASON的网状网等。未来OTN网络与SDH网络可以 有以下2种共存关系。a）相互独立关系：OTN网络与SDH网络独立运行，承载不同类型的 业务，原则上SDH网络仅用于承载小颗粒业务（小于GE）,大颗粒业务（GE 及以上颗粒）推荐直接用OTN承载。b）客户一服务关系：适用于OTN线路速率高于SDH线路速率的情 况，可以提高链路资源的利用率；同时利用OTN网络的调度和保护能力， 可以提高SDH系统的生存性。基于SDH的ASON与OTN网络在传送平面的关系与传统SDH网络一 致，当OTN具备智能控制平面（

16、称为基于OTN的ASON），两者的智能控 制平面应该支持互通，在客户一服务模型中还应该具备跨层次的保护恢复 功能协调机制。5.2 OTN与现有WDM网络的关系国内现网部署有大量的WDM网络，这些WDM系统主要是线性系统， 个别地区部署了少量固定OADM或者ROADM节点组成环网系统。由于早期技术限制，已经部署的传统WDM网络调度能力较差，虽然 也采用了 G.709封装结构，但是目前系统对接都是采用客户接口，OTN具 有的强大OAM功能没有得到应用。未来WDM网络应该向基于OTN的WDM网络发展。首先应该完善WDM设备对OTN开销的处理能力，并采 用OTUk白光口进行系统间对接。其次可采用OTN

17、调度设备和现网WDM 系统相配合的方式扩展WDM网络的灵活调度和保护能力。从降低网络建设和运维难度考虑，OTN网络的演进应首先在单域、单 厂家网络内使用，与传统WDM系统对接可依旧采用，。乩 以太网等业务 接口，在设备标准化后可逐渐考虑在多域、多厂家环境使用。6、结束语目前，国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和应用，多数运 营商的WDM传输接口已经实现OTN功能。一些欧洲运营商在建网思路、 标书需求等方面对OTN提出了明确要求，例如德国电信（DT）和意大利电 信（TI）的网络设备招标需求中明确要求波分设备具有ODU1调度能力、 并可扩展到ODU2调度，开始提出传送网全面OTN化的需求。

18、同时，-些 厂家正在进行ODU颗粒调度能力的研发，华为和Infinera等公司已经推出 了基于ODU1交叉的商用设备并投入市场应用。因此，为了满足日益增长 的IP业务的承载需求，适应传送网技术的发展趋势，我国通信行业应增加 OTN技术的研发投入，加快OTN设备的研发、标准化和推广应用。二、光传送网标准化进展针对传送网发展的两个趋势，下面将从标准化的角度进行分析和研究。OTN技术是在SDH和WDM技术的基础上发展起来的兼有两种技术 的优点，从电域和光域来看，又可以分为OTH和ROADM两种方式。1、OTH技术和标准OTH的主要优势体现在：支持比SDH更加强大的维护管理能力；支持 大颗粒业务的交叉

19、和传送（ODU1 ODU3 ）；组网不受传送距离限制，支持 灵活组网、调度和保护恢复能力。存在的主要问题：不适合小颗粒容量业 务调度，受器件的影响目前商用交叉矩阵的容量最大为320Gbit/s，因此调 度业务量还不能太大，同时一些生存性相关的保护和恢复技术也正处在发 展中。作为ITU-T提出的一项新技术，OTN在9年前开始了标准化的工作， 目前已经形成了一套完整的体系结构，如图1所示。图1 ITU-T OTN标准体系OTH的标准体系可以分为以下几个方面。体系结构：G.871定义了光传送网建议的框架结构。G.872使用ITU-T 建议G.805的建模方法描述了光传送网的体系结构从网络角度描述光传

20、送 网功能，内容包括光网络的分层结构、客户特征信息、客户/服务器关联、 网络拓扑和层网络功能提供光信号传输、复用、选路、监控、性能评估和 网络生存性。结构和映射：G.709定义了光传送网络的网络节点接口，G.7041定义 了通用成帧协议，G.7042定义了虚级联信号的自动链路容量调整方案。光 传送网（OTN）接口（G.709）规范了在光传送网点到点、环形和网状网 结构下的OTH支持的操作和管理，定义了在光网络子网内和子网之间的光传送网接口，包括OTH、支持多波长光网络的开销功能、帧结构、比特率、 客户信号的映射格式等。功能特性方面：G.798定义了传输网络设备功能描述。这些功能包括 光传输段终

21、结和线路放大功能、光复用段终结功能、光通路终结功能、光 通路交叉连接功能等。物理接口方面：G.959.1定义了光网络的物理接口，主要目的是在两 个管理域间的边界间提供横向兼容性，IrDI规范了无线路放大器的局内、 短距和长距应用。G.693定义了局内系统的光接口。规定了标称比特率 10Gbit/s和40Gbit/s、链路距离最多2km的局内系统光接口的指标，目标是 保证横向兼容性。网络性能方面:G.8251定义了 OTNNNI的抖动和漂移要求，G.optperf 定义了光传送网国际通道的误码和可用度性能参数，M.24OTN定义了光传 送网投入业务和维护的误码性能目标和程序。网络保护方面：G.8

22、08.1定义了通用保护倒换技术要求，G.873.1和 G.873.2分别定义了 ODUk线性保护技术要求和共享保护环技术要求。网络安全方面：G.664定义了光传送网安全要求。国内在OTH方面的标准化工作已经开始，结构和映射、物理接口、网 络安全等方面已经制定了相关标准，网络保护、网络性能等方面的标准需 要进一步完善。OTH经过多年的发展，目前还没有在网络中得到广泛的应用，这与现 有网络的业务需求有关，与OTH技术本身一些亟待解决的问题也有关。例 如：目前以支持ODU1的交叉为主，目前交叉容量为320Gbit/s，对于大容 量系统显然还是不够的，需要进一步扩大交叉容量；同时在交叉颗粒方面 也需要

23、向ODU2/ODU3的颗粒逐步演进；另外，由于ODU容器与数据业务 的映射颗粒不是完全匹配，解决GE/10GE/40GE/100GE等以太网业务的高 效透明传送也是一个问题；利用OTH的开销等进一步完善保护恢复功能也 是下一步的课题。随着业务的进一步发展，OTH与智能控制平面的结合也 是需要从发展角度考虑的问题。2、ROADM技术和标准ROADM作为一种可重构的光分叉复用设备，近年来得到了业界的广 泛重视，它的主要优势体现在：可以实现纯光域组网，业务透明性好；无 OEO变换，可降低网络成本；波长级的处理粒度，适合大颗粒业务，如 10Gbit/s、40Gbit/s的传送；支持灵活组网、业务调度能

24、力；易于网络扩展， 随业务扩展而逐步增加投资；易于网络规划，适合多种网络拓扑（链蹈环 网/网状网）；具有灵活的远程配置功能，可降低设备运营及维护成本；支持 多种网络保护/恢复功能，生存能力强；支持智能控制平面的加载。但是它 也存在一些问题，例如：它还是一个模拟传输系统，受传输距离限制（CD、 PMD、非线性、OSNR等），无法组建大型端到端的纯光网络，由于初期的 处理颗粒即为波长，初期投资成本较高。ROADM的标准化工作主要在ITU-T开展，ITU-T定义了 G.680建议光 网元的物理传递功能，这个建议中定义了组成光网络的一系列光网元，诸 如光交叉连接（PXC X光分插复用器（OADM）等的

25、劣化功能，它列举了 一系列物理损伤的特性（例如光噪声、色度色散等参数），而且与所使用的 网络结构和器件等无关。在G.680中定义了 ROADM的参数，包括通路频 率范围、通路增益、通路插入损耗差异、通路色度色散、差分群时延（DGD % 偏振相关损耗、反射系数、输入到下路的相邻通路隔离度、输入到下路的 非相邻通路隔离度、重构时间、总输入功率范围、通路输入功率范围、通 路输出功率范围、通路信号自发噪声系数、通路增力/移除的增益响应、瞬 时增益增加、瞬时增益减少、多通路增益变化差异、通路非均匀性等，但 是这些参数大多只定义了具体的参数定义，参数值还没有确定，针对 ROADM的4种应用示例给出了一些参考参数，但不是强制性的规定。国 内也开展了标准化的工作，制定了ROADM技术要求，主要针对功能方 面的规定，在参数方面没有做具体的规定。从技术发展来看，ROADM的主要器件、组件在发展过程中发生了不 小的变化，目前使用WSS技术是主要的选择，随着应用和需求的发展， ROADM需要向更大隹数、更远的可重构波长传输距离、满足 GE/10GE/40GE/100GE等业务高效透明传送、更完善的保护功能发展。