OTN技術與組網應用

　　0 引言

　　近年來，通信網絡所承載的業(yè)務發(fā)生了巨大的變化。寬帶數據業(yè)務正在蓬勃發(fā)展。用戶數量飛速增長，以IP交換為基礎的分組業(yè)務大量涌現。對運營商的傳送網絡提出了新的要求目前廣泛應用的傳送中。MSTP/SDH技術偏重于業(yè)務的電層處理，具有良好的調度、管理和保護能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為主要交叉顆粒，采用單通道線路，其交叉顆粒和容量增長對于大顆粒、高速率、以分組業(yè)務為主的承載逐漸力不從心。WDM技術以業(yè)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(yōu)勢。但是，目前的WDM網絡主要采用點對點的應用方式，缺乏靈活的業(yè)務調度手段。作為下一代傳送網發(fā)展方向之一的OTN(optical transport network)技術，將SDH的可運營和可管理能力應用到WDM系統中。同時具備了SDH和WDM的優(yōu)勢，更大程度地滿足多業(yè)務、大容量、高可靠、高質量的傳送需求，可為數據業(yè)務提供電信級的網絡保護，更好地滿足目前電信運營商的需求。

　　1 OTN技術的體系結構及發(fā)展歷程

　　OTN概念和整體技術架構是在1998年由ITU.T正式提出的，在2000年之前，OTN的標準化基本采用了與SDH相同的思路。以G.872光網絡分層結構為基礎，分別從網絡節(jié)點接口(G.709)、物理層接口(G.959.1)、網絡抖動性能(G.8251)等方面定義了OTN。

　　此后，OTN作為繼PDH、SDH之后的新一代數字光傳送技術體制。經過近lO年的發(fā)展其標準體系日趨完善，目前已形成一系列框架性標準。 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(jiān)控機制。光層和電層都具有網絡生存性機制。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(jiān)測(TCM)功能，提供完善的性能和故障監(jiān)測功能。OTN的主要優(yōu)勢包括：多種客戶信號封裝和透明傳輸，支持SDH、ATM、以太網。其它業(yè)務也正在制訂中：大顆粒的帶寬復用、交叉和配置，可以基于電層ODU(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s1)和ODU3(40Gb/s)，遠大于SDH 的VC12和VC4，強大的開銷和維護管理能力，增強了組網和保護能力。

　　作為新型的傳送網絡技術，OTN并非盡善盡美。最典型的不足之處就是目前不支持2.5Gb/s以下顆粒業(yè)務的映射與調度，相關標準正在制定之中。另外，OTN標準最初制定時并沒有過多考慮以太網完全透明傳送的問題，導致目前通過超頻方式實現10GELAN業(yè)務比特透傳后，出現了與ODU2速率并不一致的ODU2e顆粒，40GE也面臨著同樣的問題。這使得OTN組網時可能出現一些業(yè)務透明度不夠或者傳送顆粒速率不匹配等互通問題。

　　目前OTN的標準化工作主要集中在以下幾個方面：①適應FE/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;④O-DUk共享保護環(huán);⑤多種FEC的應用導致的互聯互通問題。 國內幾大運營商已經開展OTN技術的應用研究與測試驗證，而且部分省內或城域傳送網也局部部署了基于OTN技術的網絡，組網節(jié)點有基于電層交叉的OTN設備，也有基于ROADM 的OTN設備。目前在國內得到應用的支持OTN電交叉的設備主要有華為的OSN 6800/OSN 8800、中興的ZXMPM800和烽火FONST3000等設備，部分設備的電交叉能力已經達到了Tb/s量級。

　　2 OTN技術特點及應用

　　隨著電信網向分組化和寬帶化發(fā)展，All-IP已經成為業(yè)務網演進的趨勢.根據預測，在未來5年內，帶寬將以每年50%以上的速度增長，20lO年，骨干網截面帶寬流量將達到50T以上，其中97%以上為數據流量。 帶寬流量的飛速增長以及業(yè)務的All-IP趨勢驅動光傳送網進入轉折期。作為基礎承載網的光傳送網，如何順應All-IP的發(fā)展趨勢，高效承載IP業(yè)務，同時降低網絡建設和運維成本，成為運營商在傳送嘲建設中最關注的問題。一個高質量、配置靈活、具有高生存性的傳送網已經成為運營商的迫切需求。 隨著IP承載網所需的電路帶寬和顆粒度的不斷增大，以VC調度為基礎的SDH網絡首先在擴展性和效率方面呈現出了明顯不足，在光層上直接承載IP的扁平化架構已經成為大勢所趨。IP over WDM組嘲架構對光層設備提出了新的需求，原本由SDH網絡完成的組網、端到端電路監(jiān)控管理和保護功能將逐漸由帥M層面承擔。此外，數據業(yè)務發(fā)展的不確定性要求光層網絡具備更多的智能性，以便在網絡拓撲及業(yè)務分布發(fā)生變化時能夠快速響應，實現業(yè)務的靈活調度。

　　2.1 0TN技術的特點

　　OTN，通常也稱為0TH( 0ptical Transport Hierarchy)，是以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網，是下一代的骨干傳送網。由于在網絡上傳送的IP業(yè)務和其他基于包傳送數據業(yè)務的爆炸式增長，對傳輸容量的要求在不斷迅猛增加，密集波分復用(DWDM)技術和光放大器(0A)技術的成熟和應用使傳送網正在向以光聯網技術為基礎的光傳送網發(fā)展?；贠TN的傳送網的出現將使人們期望的智能光網絡逐步變?yōu)楝F實，為網絡運營者和客戶提供安全可靠、價格有效、客戶無關、可管理、可操作、高效的新一代光傳送平臺。作為G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代光傳送體系。OTN綜合了SDH的優(yōu)點和DWDM的帶寬可擴展性，集傳送和交換能力于一體，是承載寬帶IP業(yè)務的理想平臺，代表了下一代傳送網的發(fā)展方向。 從電域看，0TN保留了許多SDH的優(yōu)點，如多業(yè)務適配、分級復用和疏導、管理雌視、故障定位，保護倒換等。同時OTN擴展了新的能力和領域，例如提供大顆粒的2.5G、10G、40G業(yè)務的透明傳送，支持帶外FEC，支持對多層、多域網絡進行級聯監(jiān)視等。 從光域看，OTN將光域劃分成Och( 光信道層)、OMS( 光復用段層)、OTS( 光傳送段層)三個子層，允許在波長層面管理網絡并支持光層提供的OAM(運行、管理、維護)功能。為了管理跨多層的光網絡，OTN提供了帶內和帶外兩層控制管理開銷。

　　2.2 0TN技術的優(yōu)勢 0TN的優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：

　　2.2.1 從靜態(tài)的點到點帥M演進成動態(tài)的光調度設備

　　SDH之所以能被廣泛應用，主要在于它具備大顆粒業(yè)務交換能力(如El 或VC4)，具有比電話交換機更經濟、更易管理的大管道端到端提供能力，大大減少了交換機端口的需求，降低了全網建設成本。如果WDM具備類似SDH的波長/子波長調度能力，并組建一張端到端的邪M承載網絡，就可以實現GE、10GE、40G等大顆粒業(yè)務端到端快速提供，加快業(yè)務開通時間，減少對路由器端口的需求。 0TN能提供基于電層的子波長交叉調度和基于光層的波長交叉調度.提供強大的業(yè)務疏導調度能力。在電層上，OTN交換技術以2.5G或10G為顆粒，在電層上完成子波長業(yè)務調度。采用0TN交換技術的新一代WDM只在傳統WDM上增加一個交換單元，增加的成本極少。在光層上，以ROADM實現波長業(yè)務的調度，ROADM技術的出現使得WDM能以非常低廉的成本(無OEO轉換)完成超大容量的光波長交換。 基于子波長和波長的多層面調度，將使WDM網絡實現更加精細的帶寬管理，提高調度效率及網絡帶寬利用率，滿足客戶不同容器的帶寬需求，增強網絡帶寬運營能力。

　　2.2.2 提供快速、可靠的大顆粒業(yè)務保護能力

　　電信級業(yè)務需要達到50ms的保護倒換時間。在IP+WDM網絡中，路由器邏輯路由一般呈Full Mesh狀分布，而光纖物理路徑則一般呈環(huán)或簡單的Mesh狀，一條物理路徑中斷可能引起大量IP邏輯路由中斷，導致路由器FRR保護恢復時間變長，遠遠超過50ms。傳統電信級IP網中引入SDH層面，一個重要原因就是為了提供50ms的保護恢復時間。 基于OTN交換的WDM設備可以實現波長或子波長的快速保護，如l+1、l:l 、l：N、Mesh保護，滿足50ms的保護倒換時間。

　　2.2.3 多業(yè)務透明傳送、高效的業(yè)務復用封裝

　　路由器利用POS端口的SDH開銷(over head) 字節(jié)，快速準確地檢測線路傳輸質量，故障后可以快速肩動保護倒換。然而。一個POS端口成本是LAN端口的2倍以上，路由器直接出LAN端口可以大大降低網絡建設成本。通過提供G.709的OTN接口，WDM傳送LAN信號時脊加類似SDH的開銷字節(jié)，代替了路由器P0S端口的開銷字節(jié)功能，消除了路由器提供POS端口的必要性。此外，OTN提供了任意業(yè)務的疏導功能，使IP網絡配置更靈活，業(yè)務傳送更可靠。OTN能接IP、SAN、視頻、SDH等業(yè)務，并日益實現業(yè)務的透明傳送。 2.2.4 良好的運維管理能力 OTN定義了豐富的開銷字節(jié)，使WDM具備同SDH一樣的運維管理能力。其中多層嵌套的串聯連接監(jiān)視(TCM)功能。可以實現嵌套、級聯等復雜網絡的監(jiān)控。 2.2.5 支持控制平面的加載 0TN支持G聹Ls控制平面的加載，從而構成基于OTN的ASON網絡。基于SDH的ASON剮絡與基于OTN的ASON網絡采用同一控制平面，可實現端到端、多層次的智能光網絡。

　　2.3 0TN技術的應用

　　傳統SDH傳輸網業(yè)務調度顆粒小，傳送容量有限，對于大顆粒寬帶業(yè)務的傳送需求顯得力不從心。傳統WDM只解決了傳輸容量，沒有解決節(jié)點業(yè)務調度的問題;同時，作為點到點擴展容量和距離的工具，WDM組網及業(yè)務的保護功能較弱，無法滿足大顆粒寬帶業(yè)務高效、可靠、靈活、動態(tài)的傳送需要。OTN以多波長傳送(單波長傳送為其特例)、大顆粒調度為基礎，綜合了SDH的優(yōu)點及WDM的優(yōu)點，可在光層及電層實現波長及子波長業(yè)務的交叉調儲、營銷、呼叫中心等各類系統。因此，建立數據倉庫。對原始數據進行轉換、處理、加載，形成統一的接口和交換模式，就成了這蝗數據順利應用的前提。 應用支撐層：應用支撐層通過選擇合適的數據挖掘技術和方法向物流應用服務層提供所需的各種服務，如數據交換服務的統一接口、和統一交換等;同時用戶權限和日志管理服務也歸入這個層次。服務支捧層的目標是為應用服務建立一個支撐環(huán)境：一方面可以為應用系統的開發(fā)提供幫助，另一方面，通過一致的應用支撐層的建設，可以為建成系統的統一性、一致性提供保證。應用支撐層的實現內容：應用支撐層需要實現的功能包括數據挖掘、數據訪問、消息服務、事務處理、日志處理等。 應用服務層：以瀏覽器/服務器(B/s)模式部屬了物流應用服務，并通過IE瀏覽器提供表現層訪問。應用服務包括物流調度管理系統、物流作業(yè)管理系統(一號工程、倉儲、分揀、送貨)、物流管理系統(日常管理、安全管理、費用管理、績效管理)、分析決策系統( 各類預案管理、監(jiān)控預警、分析決策) 等。 表現層：該層次提供系統使用人員訪問應用服務的接入方式，實現界面顯示邏輯和集成。比如信息在不同終端瀏覽器等設備上展現。 與傳統的煙草物流信息管理系統相比，應用數據挖掘技術的煙草物流綜合管理系統有以下優(yōu)勢：

　　1.傳統的煙草物流信息系統通常就是將涉及到的卷煙物流環(huán)節(jié)劃分成各個功能模塊，模塊間信息相對獨立，信息交互能力差，存在大量的信息孤島，無法為用戶領導決策提供幫助。應用數據挖掘的煙草物流綜合管理系統，通過采用數據倉庫和數據挖掘技術來抽取、處理、挖掘整個煙草物流環(huán)節(jié)的信息，統一組織管理數據，并且將業(yè)務部門、物流部門以及上游供應商( 煙廠) 等信息綜合在一起，實現了整個炳草供應鏈信息的高度共享和快速反應。

　　2.傳統的煙草物流信息系統考慮到系統的運行效率，對于歷史數據一般不會保存太久，通常的做法是將歷史數據另庫存放，如果要查詢歷史信息，需要選擇歷史數據庫才能查詢，作同比和環(huán)比分析時非常麻煩。而應用數據挖掘的煙草物流綜合管理系統由于使用了數據倉庫，因此具有長時間的歷史數據存儲。這為數據的趨勢分析，同比分析以及模型預測提供了基礎，也為決策者決策提供了長期的數據支持。 3.應用數據挖掘的煙草物流綜合管理系統由于對原始數據都進行了統一的處理加工。因此具有非常強的可擴展性。如果物流綜合管嬋系統有新的需求需要用到其他系統的數據，那么只要根據統一的接口規(guī)則，將數據導入到數據倉庫中進行處理、加工。然后通過事先定義好的挖掘方法就可以根據用戶的需求展現給用戶。 3 OTN技術的組網應用 OTN技術目前主要承載GE顆粒以上電路，綜合考慮現有傳送網絡的分層關系和傳送業(yè)務顆粒分布特征，以及0TN設備存在的不同形態(tài)，OTN設備應用在長途傳送網或城域傳送網的核心層具有更加明顯的優(yōu)勢。下面就對OTN的兩種組網方式在實際工程中的應用進行探討。

　　3.1 在省內長途傳輸網的應用

　　(1)應用背景。隨著長途傳送網承載的業(yè)務量越來越大以及大客戶業(yè)務顆粒的逐漸增大，網絡業(yè)務的靈活調度和生存性問題日益突出。為了提高網絡運行質量.更有效地使用傳送網絡資源。提高中繼電路的利用率，在長途骨干節(jié)點中.有必要應用超大容量作為調度樞紐。超大容量的OTN交叉設備內嵌了ASON/GMPLS分布式控制平面后，能夠提供多種保護恢復方式和優(yōu)先級搶占功能，極大地提升長途傳送網的可靠性。利用大容量OTN交叉設備，可以實現大顆粒波長通道業(yè)務的快速開通，提高業(yè)務響應速度;采用線路和業(yè)務支路分離的OTU模式，形成“帶寬池”，有效提高網絡帶寬利用率.通過電交叉方便后期業(yè)務傳送波道調整;OTN能夠透明傳送信號，使路由器不必采用昂貴的POS接口，轉而大量采用10GE等數據接口。

　　(2)建設思路。省內長途傳送網主要是為數據網絡路由器間的骨干鏈路以及省內SDH網絡提供波長信道，承擔業(yè)務的上下和傳送，不需要進行復雜的業(yè)務調度和交叉，因此，使用的OTN設備應支持OTU級別單通道CLI、全面的OTN開銷(要求符合G.709規(guī)范1、OSC光監(jiān)控信道管理(包括公務電話和OTS、OMS、OCh層開銷管理)、波長上下功能和OLP系統保護等。

　　3.2 在城域核心網的應用

　　(1)應用背景。在城域網范圍內，IP網絡設備多采用光纖直連方式互連。隨著IP網帶寬

　　不斷增長，骨干設備端端口甚至達到10Gb/s速率。采用裸光纖直連承載大顆粒業(yè)務模式的缺點逐步顯露出來。首先，路由器10Gb/s接口的價格隨著傳輸距離的增加成倍提高;其次，可管理性和安全性比較弱，光路故障的處理耗時、耗力。因此在距離較長的局點間建設城域波分(WDM)系統，局部替代裸光纖，可以解決大顆粒IP業(yè)務的傳送問題。

　　雖然WDM 系統極大地提高了光纖傳送效率。能夠支持大顆粒業(yè)務的傳送，但是受波分技術限制，波長以點對點形式進行配置，無法進行動態(tài)調整，資源利用率不高，業(yè)務調整靈活性不夠，一旦業(yè)務的流向發(fā)生變化，調整起來非常復雜。WDM在業(yè)務調度、網絡管理和安全性方面不如SDH。WDM業(yè)務間的調度主要依賴ODF上的物理調度，網管只有對光層的性能進行監(jiān)控，排查故障手段較少，維護難度較高。

　　OTN以多波長傳送、大顆粒調度為基礎，綜合了SDH及WDM的優(yōu)點，可在光層及電層實現波長及子波長業(yè)務的交叉調度，并實現業(yè)務的接入、封裝、映射、復用、級聯、保護/恢復、管理及維護，形成一個以大顆粒寬帶業(yè)務傳送為特征的大容量傳送網絡。在城域網中采用OTN交叉設備，由OADM/ROADM實現波長級的調度和保護，由OTN交叉設備完成子波長級(GE，2.5Gb/s)的調度和保護是一種比較可行的應用方式。

　　(2)建設思路。目前的OTN在波分層面的功能相互兼容，同時具備ODU1、ODU2、ODU3級別的交叉能力和保護能力，可以承載40Gb/s、10Gb/s及2.5Gb/s速率的業(yè)務。由于目前40Gb/s的顆粒無法直接進行交叉，因此40Gb/s速率業(yè)務進行交叉時需要先將40Gb/s轉換為4*l0Gb/s顆粒，然后進行10Gb/s顆粒的交叉。

　　OTN承載GE速率業(yè)務具有優(yōu)勢，通過網管配置，能夠實現靈活業(yè)務調度和提升端到端電路的可控性，但對于更細顆粒的性能監(jiān)測和故障管理能力不足，所以OTN在城域網內可以替代波分承載GE以上的大顆粒業(yè)務。為了促進互聯網業(yè)務的發(fā)展，有效提高網絡業(yè)務疏通能力，建立傳輸業(yè)務直達通路。引入OTN技術，建設OTN網絡，以滿足數據網絡扁平化的需求。

　　引人OTN的策略主要是為了配置OTN的線路系統，與具有ODU1/OCh交叉連接功能的節(jié)點共同組建OTN和WDM，為IP網傳輸承載高速鏈路(GE、10GE)。在OTN典型網絡結構圖中，該網絡核心層組成MESH網絡結構，系統容量可配置為80*40G，采用10G/40G通道混傳方案;匯聚層采用環(huán)形網絡結構，所有環(huán)網均按片區(qū)雙節(jié)點下掛于核心層網絡，系統容量可配置為80*l0G。跨環(huán)業(yè)務按照電交叉設計，做到全網無阻塞任意調度，為業(yè)務快速開通和靈活調整提供硬件基礎?？沙休d10GE、GE和10G POS等多種業(yè)務。業(yè)務保護方式主要采用ODU1 SNCP。

　　4 結束語

　　OTN技術作為全新的光傳送網技術，繼承并拓展了已有傳送網絡的眾多優(yōu)勢特征。是目前面向寬帶客戶數據業(yè)務驅動的最佳傳送技術之一。從OTN技術應用定位上來看，OTN技術及設備目前已基本成熟，主要可應用于城域核心及干線傳送層面;而對于OTN設備組網選擇來說，則應根據業(yè)務傳送顆粒、調度需求、組網規(guī)模和成本等因素綜合選擇。通過引入OTN，可以提升傳輸網絡對高帶寬JP業(yè)務的承載、調度和管理能力，解決光纖傳輸距離問題。另外，現有SDH網絡的逐漸淡出并不意味著SDH網絡原有功能的消失。OTN網絡將更為完善地支持這些功能，同時NG—OTN的進一步討論也不會阻礙現有OTN技術的應用。

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