光傳送網(OTN)技術應用分析

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OTN技術現狀

ITU-T從1998年左右就啟動了OTN系列標準的制定,到2003年OTN主要系列標準已基本完善,如OTN邏輯接口G.709、OTN物理接口G.959.1、設備標準G.798、抖動標準G.8251、保護倒換標準G.873.1等。另外,對基于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應的主要規(guī)范。國內對OTN技術的發(fā)展也頗為關注,中國通信標準化協(xié)會目前已完成了2個OTN行標(等同G.709和G.959.1)和1個國標(等同G.798),目前正在進行ROADM技術要求和OTN網絡總體要求等OTN行標的編寫。OTN技術除了在標準上日臻完善之外,近幾年在設備和測試儀表等方面也是進展迅速。目前的主流傳送設備商一般都支持一種或多種類型的OTN設備,除了最基本的第一類OTN、OTM設備一般都支持之外,支持純光交叉第二類OTN設備(ROADM,從兩維到多維)的廠商所占比例較高,部分廠家也支持基于ODUk電交叉的第三類OTN設備或者同時支持光電交叉的第四類OTN設備,而且目前部分廠家也提供基于OTN的智能功能。另外,目前主流的傳送儀表商一般都可提供支持OTN功能的儀表。

隨著業(yè)務高速發(fā)展的強力驅動和OTN技術及其實現的日益成熟,OTN技術目前已局部應用于試驗或商用網絡。國外運營商對傳送網絡的OTN接口的支持能力已提出明顯需求,而實際的網絡應用當中則以ROADM設備類型為主,這主要與網絡管理維護成本和組網規(guī)模等因素密切相關。國內運營商對OTN技術的發(fā)展和應用也頗為關注,從2007年開始,中國電信集團、中國網通集團和中國移動集團等已經或者正在開展OTN技術的應用研究與測試驗證,而且部分省內或城域網絡也局部部署了基于OTN技術的(試驗)商用網絡,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。

OTN技術本質及優(yōu)勢

OTN技術是在目前全光組網的一些關鍵技術(如光緩存、光定時再生、光數字性能監(jiān)視、波長變換等)不成熟的背景下基于現有光電技術折中提出的傳送網組網技術。OTN在子網內部進行全光處理而在子網邊界進行光電混合處理,但目標依然是全光組網,也可認為現在的OTN階段是全光網絡的過渡階段。

按照OTN技術的網絡分層,可分為光通道層、光復用段層和光傳送段層三個層面。另外,為了解決客戶信號的數字監(jiān)視問題,光通道層又分為光通道傳送單元(OTUk)和光通道數據單元(ODUk)兩個子層,類似于SDH技術的段層和通道層。因此,從技術本質上而言,OTN技術是對已有的SDH和WDM的傳統(tǒng)優(yōu)勢進行了更為有效的繼承和組合,同時擴展了與業(yè)務傳送需求相適應的組網功能,而從設備類型上來看,OTN設備相當于SDH和WDM設備融合為一種設備,同時拓展了原有設備類型的優(yōu)勢功能。

OTN技術作為一種新型組網技術,相對已有的傳送組網技術,其主要優(yōu)勢如下。

1.多種客戶信號封裝和透明傳輸

基于ITU-TG.709的OTN幀結構可以支持多種客戶信號的映射和透明傳輸,如SDH、ATM、以太網等。目前對SDH和ATM可實現標準封裝和透明傳送,但對不同速率的以太網的支持有所差異。ITU-TG.sup43為10GE業(yè)務實現不同程度的透明傳輸提供了補充建議,而對于GE、40GE、100GE以太網和專網業(yè)務光纖通道(FC)以及接入網業(yè)務吉比特無源光網絡(GPON)等,其到OTN幀中標準化的映射方式目前正在討論之中。

2.大顆粒的帶寬復用、交叉和配置

OTN目前定義的電層帶寬顆粒為光通路數據單元(ODUk,k=1,2,3),即ODU1(2.5Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和ODU3(40Gbit/s),光層的帶寬顆粒為波長,相對于SDH的VC-12/VC-4的調度顆粒,OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多,對高帶寬數據客戶業(yè)務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幀結構大大增強了OCh層的數字監(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組網時,采用端到端和多個分段同時進行性能監(jiān)視的方式成為可能。

4.增強了組網和保護能力

通過OTN幀結構、ODUk交叉和多維度可重構光分插復用器(ROADM)的引入,大大增強了光傳送網的組網能力,改變了目前基于SDHVC-12/VC-4調度帶寬和WDM點到點提供大容量傳送帶寬的現狀。而采用前向糾錯(FEC)技術,顯著增加了光層傳輸的距離。另外,OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務保護功能,如基于ODUk層的光子網連接保護(SNCP)和共享環(huán)網保護、基于光層的光通道或復用段保護等,但目前共享環(huán)網技術尚未標準化。

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不支持2.5Gbit/s以下顆粒業(yè)務的映射與調度。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ITU-TSG15的相關研究組正在積極組織討論以解決OTN目前面臨的一些缺陷,例如提出新的ODU0/ODU4顆粒,定義高階ODU和低階ODU,定義基于多種帶寬顆粒的通用映射規(guī)程(GMP)等,以便逐漸建立兼容現有框架體系的新一代OTN(NG-OTN)網絡架構。

 

作者:工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所 趙文玉   來源:通信世界周刊
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