下一代传送网的新希望.docx

下一代传送网的新希望.docx

《下一代传送网的新希望.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《下一代传送网的新希望.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

下一代传送网的新希望

下一代传送网的新希望——OTN

从PDH开始，历经SDH到MSTP、PTN、WDM，传送网的发展循序渐进，无论是技术驱动还是业务驱动，传送网作为通信网的基础，技术的更新带来了通信领域的巨大变革。

目前关注的一个热点问题，就是下一代传送网选哪项技术？

传送网的演进面临一个选择——是随着业务的IP化而全网IP化，还是只是业务IP化而传送网仍维持透明传送和固定带宽传送等特征，从而继续享有这些特征所带来的好处。

对于干线，波分技术用于固定大颗粒带宽传送，IP承载网用于承载高质长途IP业务，而对于复杂环境的本地网，PTN也是一个关注的热点。

PTN是一种以分组交换为内核、以分组作为传送单位、承载电信级以太网业务为主，兼容传统TDM、ATM等业务的综合传送技术，但是PTN也存在着一定的问题：

其标准尚未完善、破环加点配置工程量大、对TDM承载综合成本高，于是对PTN的推广就弱显不足。

相反，对于下一代传送网络的选择，OTN技术吸引了众多眼球。

1998年国际电联ITU-T启动了OTN系列标准的制定，2003年左右OTN主要系列标准基本完善，包括逻辑接口G.709、物理接口G.959.1、设备标准G.798、保护倒换标准G.873.1、抖动标准G.8251。

随着电信泡沫的破灭，OTN标准此后沉寂了近四年的时间。

2009年10月9日，在瑞士日内瓦召开的ITU-TSG15研究组全体会议上，包含了OTN演进关键技术特征（ODU0、ODU4、ODUflex、GMP等）的G.709v3获得通过，OTN标准有了大的发展，得到了补充和完善，解决了原有OTN标准中存在的一系列问题，基本完善了一种新的传送体制——OTH（OpticalTransportHierarchy），它将各种业务（包括IP包）以帧封装，在无缓存网络节点进行交换，通过固定速率的逻辑管道进行传送，具有保证的质量和确定的性能（类比TDM方式），从而避免了传统包业务传送技术的一系列复杂处理，包括分类、监测、排队、QoS以及拥塞规避，给传送网的演进带来新的希望。

1、SDH+WDM→OTN

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VC—4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2.5G/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关键技术

OTN（光传送网，OpticalTransportNetwork），是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，其关键技术包括：

ROADM技术、OTH技术、G.709封装和控制平面。

图一．OTN体系结构

（1）ROADM（可重构的光分插复用）

ROADM是相对于DWDM中的固定配置OADM而言，其采用可配置的光器件，从而可以方便的实现OTN节点中任意波长的上下和直通配置。

根据组网能力的不同，ROADM主要分为二维（支持两个主光线路方向）和多维（支持3个以上的主光线路方向）模式。

采用ROADM设备可以组成大规模的OXC（光交叉连接）设备，从而完成OTN中的光层波长交叉功能，具有交叉能力大的特点，最大可支持8个主光线路方向，共320个波长的交叉。

同时交叉过程全部在光层上进行，没有O/E/O转换，所以设备成本较低。

但由于受物理因素的影响，不适合于在长途干线中采用，同时纯光环境下的交叉，不支持波长的转换，交叉的灵活性有一定限制。

（2）OTH（光传送系列）

一般来说，OTH主要指具备波长级电交叉能力的OTN设备，其主要完成电层的波长交叉和调度。

交叉的业务颗料为ODUk（光数据单元），速率可以是2.5G、10G和40G。

目前由于电交叉芯片能力和设备背板总线能力的限制，业界的OTH设备仅支持320G左右和2.5G业务颗粒的交叉能力，且受设备子框槽位的限制，可以进入交叉总线参与调度的波长较少。

这些都造成OTH设备无法满足目前DWDM系统中40*10G以上的建设需求，所以OTH的大规模使用，还要等待业界整个产业链的成熟。

由于OTH电交叉在功能上的不足，所以当前在应用中还可以考虑采用灵活性略差，但成本更低的子速率ADM来实现单波长内子速率业务的复用、调度和保护。

（三）G.709封装与接口

G.709是ITU-T为了满足OTN设备基于波长的业务调度和端到端管理而定义的波长业务封装格式，其帧结构如下图所示：

图二．G.709接口帧格式

从G.709的帧格式，我们可以看到，其帧格式与SDH的帧格式相类似，同样是通过引入大量的开销字节来实现基于波长的端到端业务调度管理和维护功能。

业务净荷经过了3层封装最终形成了OTUk单元，在OTN系统中，以OTUk为颗粒在OTS中传送，而在OTN的O/E/O交叉时，则以ODUk为单位进行波长级调度。

相比与SDH帧结构，G.709的帧结构要更为简单，同时开销更少。

由于不需要解析到净荷单元，所以OTN系统可以较容易的实现基于ODUk的交叉。

同时我们看到，OTUk的开销中有一大部分是FEC部分，通过引入FEC，OTN系统可以支持更长的距离和更低的OSNR的应用，从而进一步提升网络生存能力和数据业务的QOS。

（4）控制平面

控制平面的加载是实现光传送技术向智能化发展的最佳方案，OTN技术的发展让WDM网络对于IP数据业务的承载能力更为灵活。

随着ASON控制平面标准以及OTN在智能化方面标准的完善，两个技术将会完美的结合，最终实现基于OTN传输平台的真正意义上的ASON网络。

可以说OTN将是未来最主要的光传送网技术，同时随着近几年ULH（超长跨距DWDM技术）的发展，使得DWDM系统的无电中继传输距离达到了几千公里。

ULH的发展与OTN技术的发展相结合，将可以进一步扩大OTN的组网能力，实现在长途干线中的OTN子网部署，减少OTN子网之间的O/E/O连接，提高DWDM系统的传输效率。

3、OTN的技术优势

（一）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10GPOS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系统主要是针对SDH信号的传送，无法实现对10GELAN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。

（二）大颗粒调度和保护恢复

OTN技术提供3种交叉颗粒，即ODU1（2.5Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和ODU3（40Gbit/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。

（三）完善的性能和故障监测能力

　　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。

　　（四）FEC能力

　　G.709为OTN帧结构定义了标准的带外FEC纠错算法，FEC校验字节长达4×256字节，使用RS（255,239）算法，可以带来最大6.2dB（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。

四、OTN设备形态

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：

（一）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OTNIrDI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。

图三．OTN终端复用设备功能模型

（二）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SDHDXC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，同时提供光复用段和光传输段功能，支持WDM传输。

图四．OTN电交叉设备的功能模型

（三）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。

五、烽火公司研发的OTN设备

作为全球领先的光通信设备供应商，烽火公司早在2002年已经开始OTN技术研究，目前已经形成全系列的产品，覆盖骨干层、汇聚层、接入层等各个层面。

该产品系列包括FONST5000、FONST4000、FONST3000、FONST2000/1000等产品。

烽火通信积极参与国家100G超高速率973和863项目，骨干OTN设备面向100G系统设计，最大容量达到96*100Gb/s；在40G领域，烽火通信采用先进的sDPSK、RZ-DQPSK、多种编码技术，40G光层容量达到3.84T，对信噪比和PMD有较好的容限，可减少系统XPM效应造成的损伤，对接受信号