OTN技术的研究.doc

OTN技术的研究1.OTN技术产生的背景随着电信网向分组化和宽带化发展，A11-IP已经成为业务网演进的趋势根 据预测，在未来5年内，带宽将以每年50%以上的速度增长，2010年，骨干网 截面带宽流量将达到50T以上，其中97%以上为数据流量带宽流量的飞速增长以及业务的A11-IP趋势驱动光传送网进入转折期作为 基础承载网的光传送网，如何顺应A11-IP的发展趋势，高效承载IP业务，同时 降低网络建设和运维成本，成为运营商在传送网建设中最关注的问题一个高质 量、配置灵活、具有高生存性的传送网已经成为运营商的迫切需求随着IP承载网所需的电路带宽和颗粒度的不断增大，以VC调度为基础的 SDH网络首先在扩展性和效率方面呈现出了明显不足，在光层上直接承载IP的 扁平化架构已经成为大势所趋dPoverWDM组网架构对光层设备提出了新的需 求，原本由SDH网络完成的组网、端到端电路监控管理和保护功能将逐渐由 WDM层面承担此外，数据业务发展的不确定性要求光层网络具备更多的智能 性，以便在网络拓扑及业务分布发生变化时能够快速响应，实现业务的灵活调度近年来，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⑴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ITU-T在2000年前后已经制定了多个OTN技术相关的标准，建立了比较 完善的OTN标准体系但由于传输的业务已经从最初的SDH信号为主发展到 IP/Ethernet业务为主，相关OTN标准也在修订当中目前OTN的标准化工作主 要集中在以下几个方面a） 适应FC/GE等低速信号传送的帧结构，如最近提出的ODU0；b） 透明的10GE-LAN的传送，如OTU2e超频方式等；c） 更高速的40GE/100GE信号的传送，如正在定义的0DU4；d） ODUk共享保护环；e） 多种FEC的应用导致的互联互通问题2.OTN的基本概念和特点OTN （光传送网，Optical Transport Network）,是以波分复用技术为基础、 在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网OTN通过ROADM技术、OTH技术、G.709封装和控制平面的引入，将解 决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问 题。

OTN将是未来最主要的光传送网技术，随着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，是现在长途干线 中的OTN子网部署，减少OTN子网之间的0/E/0连接，提高DWDM系统的传 输效率从电域看，OTN保留了许多SDH的优点，如多业务适配、分级复用和疏导、 管理监视、故障定位、保护倒换等同时OTN扩展了新的能力和领域，例如提 供大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送，支持带外FEC,支持对多层、多 域网络进行级联监视等从光域看，OTN将光域划分成Och（光信道层）、OMS （光复用段层）、OTS （光传送段层）三个子层，允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM（运 行、管理、维护）功能为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两 层控制管理开销ITU-T从1998年左右就启动了 OTN系列标准的制定，到2003年OTN主要 系列标准已基本完善，如OTN逻辑接口 G.709、OTN物理接口 G.959.1、设备标 准G.798、抖动标准G.8251、保护倒换标准G.873.1等。

另外，对基于OTN的控 制平面和管理平面，ITU-T也和基于SDH的控制平面和管理平面一起完成了相 应的主要规范国内对OTN技术的发展也颇为关注，中国通信标准化协会目前 已完成了 2个OTN行标（等同G.709和G.959.1）和1个国标（等同G.798）,目前正 在进行R0ADM技术要求和OTN网络总体要求等OTN行标的编写OTN技术 除了在标准上日臻完善之外，近几年在设备和测试仪表等方面也是进展迅速目 前的主流传送设备商一般都支持一种或多种类型的OTN设备，除了最基本的第 一类OTN、OTM设备一般都支持之外，支持纯光交叉第二类OTN设备（ROADM, 从两维到多维）的厂商所占比例较高，部分厂家也支持基于ODUk电交叉的第三 类OTN设备或者同时支持光电交叉的第四类OTN设备，而且目前部分厂家也 提供基于OTN的智能功能另外，目前主流的传送仪表商一般都可提供支持OTN 功能的仪表随着业务高速发展的强力驱动和OTN技术及其实现的日益成熟，OTN技术 目前已局部应用于试验或商用网络国外运营商对传送网络的OTN接口的支持 能力已提出明显需求，而实际的网络应用当中则以ROADM设备类型为主，这 主要与网络管理维护成本和组网规模等因素密切相关。

国内运营商对OTN技术 的发展和应用也颇为关注，从2007年开始，中国电信集团、中国网通集团和中 国移动集团等已经或者正在开展OTN技术的应用研究与测试验证，而且部分省 内或城域网络也局部部署了基于OTN技术的（试验）商用网络，组网节点有基于 电层交叉的OTN设备，也有基于ROADM的OTN设备⑵3•关键技术OTN技术是在目前全光组网的一些关键技术(如光缓存、光定时再生、光数 字性能监视、波长变换等)不成熟的背景下基于现有光电技术折中提出的传送网 组网技术OTN在子网内部进行全光处理而在子网边界进行光电混合处理，但 目标依然是全光组网，也可认为现在的OTN阶段是全光网络的过渡阶段按照OTN技术的网络分层，可分为光通道层、光复用段层和光传送段层三 个层面另外，为了解决客户信号的数字监视问题，光通道层又分为光通道传送 单元(OTUk)和光通道数据单元(ODUk)两个子层，类似于SDH技术的段层和通道 层因此，从技术本质上而言，OTN技术是对已有的SDH和WDM的传统优势 进行了更为有效的继承和组合，同时扩展了与业务传送需求相适应的组网功能， 而从设备类型上来看，OTN设备相当于SDH和WDM设备融合为一种设备，同 时拓展了原有设备类型的优势功能。

OTN技术作为一种新型组网技术，相对已有的传送组网技术，其主要优势 如下：(1) 多种客户信号封装和透明传输基于ITU-TG.709的OTN帧结构可以支持多种客户信号的映射和透明传输， 如SDH、ATM、以太网等目前对SDH和ATM可实现标准封装和透明传送， 但对不同速率的以太网的支持有所差异ITU-TG.sup43为10GE业务实现不同程 度的透明传输提供了补充建议，而对于GE、40GE、100GE以太网和专网业务光 纤通道(FC)以及接入网业务吉比特无源光网络(GPON)等 其到OTN帧中标准化 的映射方式目前正在讨论之中OTN中的帧被称为光信道传送单元(OTU： Optical Channel Transport Unit), 它是通过数字封包技术向客户信号加入开销OH(Overhead)和FEC部分形成的在G.709中，定义了三种不同速率的O TU-k(k=l, 2, 3)帧结构，速率依次 为 2.5 Gb/s、10 Gb/s、40 Gb/s-光通路净荷单元OPU：业务适配光通路数据单元ODU：串联连接监测光通路传送单元OUT：传输性能改善采用定长帧结构：2.5G：约2万帧/s10G:约8.2万帧/s40G:约33万帧/s\18 14151617 38243825 40801帧定位 开销OTUk开销O2P UOPUkOTUk3ODUk开销K 开载荷FEC开销4图1 G.709帧结构(2) 大颗粒的带宽复用、交叉和配置OTN目前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元(ODUk,k=l,2,3),即 ODUl(2.5Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和 ODU3(40Gbit/s),光层的带宽颗粒为波长， 相对于SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要 大很多，对高带宽数据客户业务的适配和传送效率显著提升。

SDH技术与WDM技术相结合实现方式：将OTU切分为客户侧和群路侧特点：1. 大的业务颗粒：1-lOOGb/s2. 大的交叉颗粒：GE/ ODUO/ODU1/ODU2/ODU3/ODU43. 没有类似与SDH VC4的统一交叉颗粒4. 具有SDH相当的保护调度能力5. 业务接口变化时只需改变接口盘6. 将OTU种类由MxN降低为M+N,减少了单盘种类光转发盘OTUOTUkOTUkOTUk(3)强大的开销和维护管理能力客户端OTN端OTN提供了和SDH类似的开销管理能力，OTN光通路(OCh)层的OTN帧 结构大大增强了 OCh层的数字监视能力另外OTN还提供6层嵌套串联连接监 视(TCM)功能，这样使得OTN组网时，采用端到端和多个分段同时进行性能监 视的方式成为可能4)增强了组网和保护能力通过OTN帧结构、ODUk交叉和多维度可重构光分插复用器(ROADM)的引 入，大大增强了光传送网的组网能力，改变了目前基于SDHVC-12/VC-4调度带 宽和WDM点到点提供大容量传送带宽的现状而采用前向纠错(FEC)技术，显 著增加了光层传输的距离另外，OTN将提供更为灵活的基于电层和光层的业 务保护功能，如基于ODUk层的光子网连接保护(SNCP)和共享环网保护、基于 光层的光通道或复用段保护等，但目前共享环网技术尚未标准化。

ROADM是相对于DWDM中的固定配置OADM而言，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、波长组的上下、阻断和直通配 置根据组网能力的不同，ROADM主要分为：1. 二维ROADM：支持两个主光线路方向；2. 多维ROADM：支持3个以上的主光线路方向采用ROADM设备可以组成大规模的PXC （光子交叉）设备，从而完成 OTN中的光层波长交叉功能，最大可支持8个主光线路方向交叉过程全部在 光层上进行，没有O/E/O转换，所以设备成本较低ROADM 1-要优势:Front-endFol。