光傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究論文

1、光傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究論文1光傳送網(wǎng)的技術(shù)特征 OTN技術(shù)繼承了SDH和WDM技術(shù)的諸多優(yōu)勢功能，同時也增加了新的技術(shù)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(jié)構(gòu)可以支持多種客戶信號的映射，如SDH、異步轉(zhuǎn)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(shè)備廠家采用不同的方式實現(xiàn)GE客戶透傳，導(dǎo)致客戶業(yè)務(wù)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

2、7，解決了點到點透明傳送10GE的問題。 (2)大顆粒帶寬復(fù)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(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對高帶寬客戶業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)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

3、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(jié)構(gòu)和多維度可重構(gòu)光分插復(fù)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(shù)，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(wù)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(fù)用段保護等，但目前共享環(huán)網(wǎng)技術(shù)尚未標準化。 (5

4、)OTN支持多種設(shè)備類型 鑒于OTN技術(shù)的特點，目前OTN支持4種基本的設(shè)備類型10，即OTN終端型設(shè)備、基于電交叉功能的OTN設(shè)備、基于光交叉功能的OTN設(shè)備和基于光電混合交叉功能的OTN設(shè)備。目前大多數(shù)廠家支持的OTN產(chǎn)品主要以O(shè)TN終端設(shè)備和基于光交叉功能的OTN設(shè)備為主，基于電交叉功能和光電混合交叉功能的OTN設(shè)備也有部分提供，在具體應(yīng)用時可根據(jù)實際需求綜合考慮選擇哪種或哪幾種OTN設(shè)備。 (6)OTN目前不支持小帶寬粒度 由于OTN技術(shù)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

5、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(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn) OTN技術(shù)包括很多關(guān)鍵技術(shù)，主要有接口技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、保護技術(shù)、傳輸技術(shù)、智能控制技術(shù)和管理功能等等。 2.1接口技術(shù) OTN的接口技術(shù)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(guān)鍵的部分。對于物理接口而言，ITU-TG.959.1已規(guī)范了相應(yīng)接口參數(shù)，而對于邏輯接口，ITU-TG.709規(guī)范了相應(yīng)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

6、凈荷單元(OPUk)等，以及光域的管理維護信號。其中OTUk相當(dāng)于段層，ODUk相當(dāng)于通道層，而ODUk又包含了可獨立設(shè)置的6個串聯(lián)連接監(jiān)視開銷。 在目前的OTN設(shè)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(shè)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(shù) OTN技術(shù)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(luò)拓撲可為點到點、環(huán)網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)等。目前OTN設(shè)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(dāng)中

7、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28個，單方向一般支持4010Gb/s的傳送容量，后續(xù)可能出現(xiàn)更大容量的OTN設(shè)備。 2.3保護恢復(fù)技術(shù) OTN在電域和光域可支持不同的保護恢復(fù)技術(shù)。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11保護(含基于子波長的11保護)、光通道共享保護和光復(fù)用段11保護等。另外基于控制平面的保護與恢復(fù)也同樣適用于OTN網(wǎng)絡(luò)。目前OTN設(shè)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11保護(含基于子波長的

8、11保護)、光通道共享保護等。另外，部分廠家的OTN設(shè)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(fù)功能。隨著OTN技術(shù)的發(fā)展與逐步規(guī)模應(yīng)用，以光通道和ODUk為調(diào)度顆粒基于控制平面的保護恢復(fù)技術(shù)將會逐漸完善實現(xiàn)和應(yīng)用。2.4傳輸技術(shù) 大容量、長距離的傳輸能力是光傳送網(wǎng)絡(luò)的基本特征，任何新型的光傳送網(wǎng)絡(luò)都必然不斷采用革新的傳輸技術(shù)提升相應(yīng)的傳輸能力，OTN技術(shù)也不例外。OTN除了采用帶外的FEC技術(shù)顯著地提升了傳輸距離之外，而目前已采用的新型調(diào)制編碼(含強度調(diào)制、相位調(diào)制、強度和相位結(jié)合調(diào)制、調(diào)制結(jié)合偏振復(fù)用等)結(jié)合色散(含色度色散和偏振模色散)光域可調(diào)補償、電域均衡等技術(shù)顯著增

9、加了OTN網(wǎng)絡(luò)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(shù) OTN基于控制平面的智能控制技術(shù)包含和基于SDH的自動交換光網(wǎng)絡(luò)(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(fù)技術(shù)等?；赟DH的ASON相關(guān)的協(xié)議規(guī)范一般可應(yīng)用到OTN網(wǎng)絡(luò)。與基于SDH的ASON網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵差異是，智能功能調(diào)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(shè)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(guān)的功能正在進一步的發(fā)展完善當(dāng)中。后續(xù)更多的OTN設(shè)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

10、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(shù)的特定要求，如基于OTN的開銷管理、基于ODUk/波長的調(diào)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(luò)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(yīng)的基本管理功能。 3光傳送網(wǎng)應(yīng)用分析 隨著傳送網(wǎng)客戶信號帶寬需求的進一步驅(qū)動、OTN技術(shù)的逐漸發(fā)展和OTN設(shè)備功能實現(xiàn)程度的顯著推進，OTN技術(shù)如何應(yīng)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(luò)層面)、以什么方式(選擇什么功能)引入OTN進行組網(wǎng)以及

11、實際應(yīng)用時存在哪些障礙或缺陷。因此，文章主要從OTN應(yīng)用時機、OTN應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層面、OTN應(yīng)用功能以及OTN應(yīng)用關(guān)聯(lián)問題等角度進行分析。3.1應(yīng)用時機探討 OTN是否可以很好地引入應(yīng)用主要應(yīng)從傳送網(wǎng)客戶信號的驅(qū)動、OTN技術(shù)的完善程度、OTN設(shè)備的實現(xiàn)程度以及網(wǎng)絡(luò)運維人員的OTN技術(shù)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(dǎo)致大帶寬粒度傳送與調(diào)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(diào)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(diào)度需求。其次，從OTN技術(shù)的完善程度來看，雖然目前OTN標準系列還在進一步修訂和

12、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(nèi)容有所更新，但目前的規(guī)范內(nèi)容至少必須要繼承和兼容，因此，對于OTN技術(shù)目前可以說是基本完善。第三，對于OTN設(shè)備的實現(xiàn)程度來看，目前的OTN設(shè)備已經(jīng)基本支持了OTN技術(shù)的主要特征，如多速率映射與透明傳送、大顆粒帶寬的調(diào)度與處理、OTN幀結(jié)構(gòu)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(shù)特征的管理。因此，從設(shè)備實現(xiàn)上而言，OTN設(shè)備已經(jīng)具備了初步應(yīng)用的功能特征，但具體應(yīng)用時要根據(jù)多種需求綜合選擇OTN設(shè)備相應(yīng)功能

13、。最后，網(wǎng)絡(luò)運維人員對于OTN技術(shù)認知過程和其他任何新技術(shù)一樣，都需要一個逐漸了解、深入和掌握的過程。因此，網(wǎng)絡(luò)運維人員初期對于OTN技術(shù)的不熟悉并不是OTN引入與應(yīng)用的障礙，而應(yīng)該是OTN應(yīng)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(qū)動、OTN技術(shù)的完善程度、OTN設(shè)備的實現(xiàn)程度等方面來看，OTN技術(shù)的引入與應(yīng)用目前應(yīng)該具備了基本的條件，可在綜合考慮其他非技術(shù)因素的基礎(chǔ)上逐步引入與應(yīng)用OTN技術(shù)，以增強傳送網(wǎng)絡(luò)的傳送能力與效率，適應(yīng)客戶信號的高速、動態(tài)發(fā)展。 3.2應(yīng)用層面分析 由于光傳送網(wǎng)絡(luò)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(nèi)干線和省級

14、干線)等多個層面。不同網(wǎng)絡(luò)層面的特點不同，因而是否可以引入OTN技術(shù)的結(jié)論對于不同網(wǎng)絡(luò)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(wù)，客戶信號的帶寬粒度較小，基于ODUk調(diào)度的業(yè)務(wù)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(shù)在城域匯聚與接入層引入與應(yīng)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(luò)而言，客戶業(yè)務(wù)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(diào)度的需求和優(yōu)勢明顯，OTN技術(shù)特點應(yīng)用的優(yōu)勢比較適宜發(fā)揮。 因此，目前OTN技術(shù)的引入與應(yīng)用主要應(yīng)側(cè)重于城域核心層和干線網(wǎng)絡(luò)。

15、3.3應(yīng)用功能選擇 OTN技術(shù)的典型應(yīng)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(wù)需求、OTN技術(shù)完善程度、OTN設(shè)備實現(xiàn)程度等多種因素，應(yīng)在不同的網(wǎng)絡(luò)層面應(yīng)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(diào)度與處理要求中等，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小但調(diào)度需求較大，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的實現(xiàn)程度選擇新型功能。第二，在省內(nèi)干線層面，由于節(jié)點調(diào)度與處理要求較大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，調(diào)度需求較大，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)的典型需求選擇波長交叉或者僅選

16、擇OTN接口功能；后續(xù)可根據(jù)OTN設(shè)備的能力的提升和客戶業(yè)務(wù)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(diào)度與處理要求很大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，調(diào)度需求一般，目前一般可根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的能力提升和客戶業(yè)務(wù)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(yīng)用關(guān)聯(lián)問題 實際引入OTN技術(shù)組網(wǎng)時，最典型的關(guān)聯(lián)問題是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)如何升級、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)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(luò)的彩色接口一般都提供了基于G.709的OTN接口

17、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(shè)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(shù)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(shè)備，是個綜合多種因素需要深入分析的問題，不同的場景應(yīng)選擇不同的解決方案。 對于互通問題，由于目前的WDM網(wǎng)絡(luò)支持的G.709接口并不一定完善，因此，新建的OTN網(wǎng)絡(luò)與已有WDM或者SDH網(wǎng)絡(luò)互通時，應(yīng)優(yōu)先選擇客戶側(cè)接口(如SDH/以太網(wǎng)等)進行互通，待OTN網(wǎng)絡(luò)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(guān)于OTN引入和應(yīng)用后的后續(xù)技術(shù)演進，應(yīng)在積累前

18、期運維經(jīng)驗的基礎(chǔ)上擴大OTN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的同時，從客戶業(yè)務(wù)需求、OTN技術(shù)發(fā)展和OTN設(shè)備實現(xiàn)程度等多方面緊密跟蹤相關(guān)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(luò)范圍內(nèi)真正意義上端到端靈活的調(diào)度、維護與管理，使OTN的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)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(luò)。 4結(jié)束語 OTN作為新型的光傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，繼承了SDH和WDM技術(shù)的諸多優(yōu)勢，同時拓展了新型的大顆粒調(diào)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(shù)。從傳送網(wǎng)客戶信號的驅(qū)動、OTN技術(shù)的完善程度、OTN設(shè)備的實現(xiàn)程度等多個角度考慮，OTN已具備了引入與應(yīng)用的基本條件，而具體的應(yīng)用應(yīng)著重考慮OTN應(yīng)用時機、OTN應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層面、OTN應(yīng)用功能以及OTN應(yīng)用關(guān)聯(lián)問題等方面。 5參考文獻 1YD/T13832005.波分復(fù)用(WDM)網(wǎng)元管理系統(tǒng)技術(shù)要求S.2005. 2ITU-TG.872.ArchitectureofopticaltransportnetworksS.2001. 3ITU-TG.709.Interfacesfortheopticaltransportnetwork(OTN)S.2003. 4ITU-TG.798.Characteristicsofopticaltransportnetworkhierarchyequipmentfunctiona