1 OTN技術(shù)概述
    近年來(lái)，通信網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)發(fā)生了巨大的變化。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展非常迅速，特別是寬帶、IPTV、視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)運(yùn)營(yíng)商的傳送網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。傳送網(wǎng)絡(luò)要能夠提供適應(yīng)這種增長(zhǎng)的海量帶寬，更重要的是要求傳送網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行快速靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度，完善便捷的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理（OAM功能），以適應(yīng)業(yè)務(wù)的需求。目前傳送網(wǎng)使用的主要是SDH和WDM技術(shù)，但這2種技術(shù)都存在著一定的局限性。
    SDH技術(shù)偏重于業(yè)務(wù)的電層處理，具有靈活的調(diào)度、管理和保護(hù)能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為基本交叉調(diào)度顆粒，采用單通道線路，容量增長(zhǎng)和調(diào)度顆粒大小受到限制，無(wú)法滿足業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)。WDM技術(shù)以業(yè)務(wù)的光層處理為主，多波長(zhǎng)通道的傳輸特性決定了它具有提供大容量傳輸?shù)奶烊粌?yōu)勢(shì)。但是，目前的WDM網(wǎng)絡(luò)主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用方式，缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理手段。純光調(diào)度系統(tǒng)（如ROADM）雖然可實(shí)現(xiàn)類似于SDH的調(diào)度和保護(hù)功能，但由于物理受限和波長(zhǎng)受限問(wèn)題，很難在大范圍網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。而且顆粒度單一，靈活性差，不能實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互通。
    而OTN技術(shù)包括了光層和電層的完整體系結(jié)構(gòu)，各層網(wǎng)絡(luò)都有相應(yīng)的管理監(jiān)控機(jī)制，光層和電層都具有網(wǎng)絡(luò)生存性機(jī)制，從而可以解決上述存在的問(wèn)題。OTN技術(shù)可以提供強(qiáng)大的OAM功能，并可實(shí)現(xiàn)多達(dá)6級(jí)的串聯(lián)連接監(jiān)測(cè)（TCM）功能，提供完善的性能和故障監(jiān)測(cè)功能。OTN設(shè)備基于ODUk的交叉功能使得電路交換粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，從而實(shí)現(xiàn)大顆粒業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度和保護(hù)。OTN設(shè)備還可以引入基于ASON的智能控制平面，提高網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性和生存性。
   ITU－T在2000年前后已經(jīng)制定了多個(gè)OTN技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，建立了比較完善的OTN標(biāo)準(zhǔn)體系。但由于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)已經(jīng)從最初的SDH信號(hào)為主發(fā)展到IP/Ethernet業(yè)務(wù)為主，相關(guān)OTN標(biāo)準(zhǔn)也在修訂當(dāng)中。目前OTN的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要集中在以下幾個(gè)方面。
    a）適應(yīng)FC/GE等低速信號(hào)傳送的幀結(jié)構(gòu)，如最近提出的ODU0。
    b）透明的10GE-LAN的傳送，如OTU2e超頻方式等。
    c）更高速的40GE/100GE信號(hào)的傳送，如正在定義的ODU4。
    d）ODUk共享保護(hù)環(huán)。
    e）多種FEC的應(yīng)用導(dǎo)致的互聯(lián)互通問(wèn)題。

    2 OTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

    2.1多種客戶信號(hào)封裝和透明傳輸
    OTN可以支持多種客戶信號(hào)的透明傳送，如SDH、GE和10GE等。OTN定義的OPUk容器傳送客戶信號(hào)時(shí)不更改其凈荷和開銷信息，而其采用的異步映射模式保證了客戶信號(hào)定時(shí)信息的透明。
    10GE接口相對(duì)于10GPOS接口具有很大的成本優(yōu)勢(shì)，路由器采用10GE接口可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。而目前基于SDH的WDM系統(tǒng)主要是針對(duì)SDH信號(hào)的傳送，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)10GELAN信號(hào)的透明傳送。因此，WDM系統(tǒng)引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提條件。

    2.2大顆粒調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)
    OTN技術(shù)提供3種交叉顆粒，即ODU1（2.5Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和ODU3（40Gbit/s）。高速率的交叉顆粒具有更高的交叉效率，使得設(shè)備更容易實(shí)現(xiàn)大的交叉連接能力，降低設(shè)備成本。經(jīng)過(guò)測(cè)算，基于OTN交叉設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)投資將低于基于SDH交叉設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)投資。在OTN大容量交叉的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入ASON智能控制平面，可以提高光傳送網(wǎng)的保護(hù)恢復(fù)能力，改善網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力。

    2.3完善的性能和故障監(jiān)測(cè)能力
    目前基于SDH的WDM系統(tǒng)只能依賴SDH的B1和J0進(jìn)行分段的性能和故障監(jiān)測(cè)。當(dāng)一條業(yè)務(wù)通道跨越多個(gè)WDM系統(tǒng)時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)，以及快速的故障定位。
    而OTN引入了豐富的開銷，具備完善的性能和故障監(jiān)測(cè)機(jī)制。OTUk層的段監(jiān)測(cè)字節(jié)（SM）可以對(duì)電再生段進(jìn)行性能和故障監(jiān)測(cè)；ODUk層的通道監(jiān)測(cè)字節(jié)（PM）可以對(duì)端到端的波長(zhǎng)通道進(jìn)行性能和故障監(jiān)測(cè)。從而使WDM系統(tǒng)具備類似SDH的性能和故障監(jiān)測(cè)能力。
    OTN還可以提供6級(jí)連接監(jiān)視功能（TCM），對(duì)于多運(yùn)營(yíng)商/多設(shè)備商/多子網(wǎng)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)和分段管理。適當(dāng)配置各級(jí)TCM，可以為端到端通道的性能和故障監(jiān)測(cè)提供有效的監(jiān)視手段，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位。
    因此在WDM系統(tǒng)中引入OTN接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)通道端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)，而不需要依賴于所承載的業(yè)務(wù)信號(hào)（SDH/10GE等）的OAM機(jī)制。從而使基于OTN的WDM網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)具備OAM功能的獨(dú)立傳送網(wǎng)。

    2.4FEC能力
    G.709為OTN幀結(jié)構(gòu)定義了標(biāo)準(zhǔn)的帶外FEC糾錯(cuò)算法，F(xiàn)EC校驗(yàn)字節(jié)長(zhǎng)達(dá)4×256字節(jié)，使用RS（255,239）算法，可以帶來(lái)最大6.2dB（BER＝10-15）編碼增益，降低OSNR容限，延長(zhǎng)電中繼距離，減少系統(tǒng)站點(diǎn)個(gè)數(shù)，降低建網(wǎng)成本。G.975.1定義了非標(biāo)準(zhǔn)FEC，進(jìn)一步提高了編碼增益，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的傳送，但是因?yàn)槎喾N編碼方式不能兼容，不利于不同廠家設(shè)備的對(duì)接，通常只能應(yīng)用于IaDI接口互聯(lián)。

    3 OTN設(shè)備形態(tài)和發(fā)展現(xiàn)狀

    OTN設(shè)備應(yīng)具備客戶接口、接口適配、線路接口處理等功能，OTN設(shè)備存在以下幾種形態(tài)。

    3.1OTN終端復(fù)用設(shè)備
    OTN終端復(fù)用設(shè)備即支持OTN接口的WDM設(shè)備，這里的OTN接口包括線路接口和支路接口（也稱為業(yè)務(wù)接口或域間互聯(lián)接口）。用于域間互聯(lián)的OTNIrDI接口的FEC應(yīng)采用G.709定義的標(biāo)準(zhǔn)FEC，或者關(guān)閉FEC方式。采用白光OTUk接口用于不同廠家傳送設(shè)備的互聯(lián)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)傳送設(shè)備采用SDH和以太網(wǎng)等客戶業(yè)務(wù)接口對(duì)接的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)通道端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)。
    目前主流廠家的波分系統(tǒng)在線路側(cè)已基本上采用了OTN結(jié)構(gòu)，并均已支持
符合G.709標(biāo)準(zhǔn)的OTN接口，因此都屬于OTN終端復(fù)用設(shè)備。圖1示出的是OTN終端復(fù)用設(shè)備功能模型。
            

    3.2OTN電交叉設(shè)備
    類似于現(xiàn)在的SDH交叉設(shè)備，OTN電交叉設(shè)備完成ODUk級(jí)別的電路交叉功能，為OTN網(wǎng)絡(luò)提供靈活的電路調(diào)度和保護(hù)能力。OTN電交叉設(shè)備可以獨(dú)立存在，類似于SDHDXC設(shè)備，對(duì)外提供各種業(yè)務(wù)接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以與OTN終端復(fù)用功能集成在一起，同時(shí)提供光復(fù)用段和光傳輸段功能，支持WDM傳輸。
    Infinera公司的DTNWDM設(shè)備就是一種集成了OTN終端復(fù)用功能的OTN電交叉設(shè)備，支持ODU1級(jí)別的交叉，交叉容量為400G，還支持GMPLS控制協(xié)議。圖2示出的是OTN電交叉設(shè)備的功能模型。
            

    3.3OTN光電混合交叉設(shè)備
    OTN電交叉設(shè)備可以與OCh交叉設(shè)備（ROADM或PXC）相結(jié)合，同時(shí)提供ODUk電層和OCh光層調(diào)度能力。波長(zhǎng)級(jí)別的業(yè)務(wù)可以直接通過(guò)OCh交叉，其他需要調(diào)度的業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)ODUk交叉。兩者配合可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，又同時(shí)規(guī)避各自的劣勢(shì)。這種大容量的調(diào)度設(shè)備就是OTN光電混合交叉設(shè)備。
    這種設(shè)備的一個(gè)典型產(chǎn)品就是華為推出的OSN6800設(shè)備，該設(shè)備同時(shí)支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量為320G，支持ASON控制平面。其他廠家如烽火和中興通訊也在開發(fā)類似的產(chǎn)品。圖3示出的是OTN光電混合交叉調(diào)度設(shè)備的功能模型。
            

    4 OTN應(yīng)用方式探討

    基于OTN設(shè)備存在的不同形態(tài)，OTN在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中也存在著不同的應(yīng)用方式。下面就對(duì)OTN的幾種應(yīng)用方式進(jìn)行探討。

    4.1波分系統(tǒng)的全OTN化
    根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外廠家設(shè)備的調(diào)研，目前主流廠家的波分系統(tǒng)在線路側(cè)已基本上采用了OTN結(jié)構(gòu)，并均已支持符合G.709標(biāo)準(zhǔn)的OTN接口，可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的互通。多數(shù)廠家支持STM-64/OTU2信號(hào)的網(wǎng)管指配選擇，便于實(shí)現(xiàn)OUT應(yīng)用方式的選擇（上下業(yè)務(wù)或中繼）。
    在WDM系統(tǒng)中引入OTN接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)通道端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)。OTN可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種客戶信號(hào)的透明傳送，是路由器采用10GE接口的前提條件。逐步在WDM系統(tǒng)中引入OTN接口，可以為未來(lái)引入大容量的OTN交叉設(shè)備做準(zhǔn)備。
    因此，標(biāo)準(zhǔn)OTN域間互通接口將是未來(lái)波分系統(tǒng)進(jìn)行互通的主要接口形式。建議在今后的長(zhǎng)途W(wǎng)DM系統(tǒng)建設(shè)中提出對(duì)符合G.709標(biāo)準(zhǔn)OTN接口支持的要求，要求提供標(biāo)準(zhǔn)域間互通接口OTU2（10Gbit/s）。

    4.2 OTN交叉設(shè)備在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)的應(yīng)用
    隨著長(zhǎng)途IP網(wǎng)的發(fā)展，IP業(yè)務(wù)量的激增，長(zhǎng)途骨干網(wǎng)的核心節(jié)點(diǎn)面臨著越來(lái)越大的業(yè)務(wù)量。而且為了更有效地使用IP網(wǎng)絡(luò)資源，提高中繼電路的利用率或提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量，在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)中應(yīng)用大容量的OTN交叉設(shè)備是必要的。利用大容量OTN交叉設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)大顆粒波長(zhǎng)通道業(yè)務(wù)的快速開通，提高業(yè)務(wù)響應(yīng)速度。加載了ASON智能控制平面后，還可以提供基于ASON的多種保護(hù)恢復(fù)方式，提高骨干傳送網(wǎng)的可靠性。
    同時(shí)，引入OTN交叉設(shè)備可以優(yōu)化現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大幅度節(jié)省路由器組建IP承載網(wǎng)絡(luò)的成本。其應(yīng)用方式為：IP網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)不再進(jìn)入路由器實(shí)現(xiàn)中轉(zhuǎn)，而是通過(guò)OTN設(shè)備在傳輸層直接完成轉(zhuǎn)接，從而節(jié)約路由器的接口數(shù)量并降低對(duì)路由器容量的要求。OTN設(shè)備提供的靈活保護(hù)恢復(fù)機(jī)制可以有效解決IP網(wǎng)絡(luò)中繼電路故障問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)生存性，可以減少全部依賴路由器保護(hù)場(chǎng)景下的鏈路冗余要求，提高鏈路利用率，降低IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。

    4.3 OTN交叉設(shè)備在城域網(wǎng)的應(yīng)用
    城域網(wǎng)中的情況比較復(fù)雜，相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)也比較多。為了提高光纖利用率，在城域網(wǎng)/本地網(wǎng)中建設(shè)波分系統(tǒng)是必然的，基于波長(zhǎng)級(jí)顆粒調(diào)度的OADM/ROADM是目前比較切合實(shí)際的選擇。但對(duì)于子波長(zhǎng)顆粒GE、2.5G等業(yè)務(wù)，OADM/ROADM并不是一種很好的解決辦法。加之它本身存在的波長(zhǎng)受限、恢復(fù)速度慢等缺陷，該方式需要與其他技術(shù)配合應(yīng)用才可以實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)的多方面需求。
    在城域網(wǎng)中采用OTN交叉設(shè)備，由OADM/ROADM實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)級(jí)的調(diào)度和保護(hù)，由OTN交叉設(shè)備完成子波長(zhǎng)級(jí)（GE，2.5Gbit/s）的調(diào)度和保護(hù)是一種比較可行的應(yīng)用方式（見圖4）。
             
    同時(shí)，還需要結(jié)合業(yè)務(wù)的未來(lái)發(fā)展情況，與其他正在發(fā)展中的城域網(wǎng)傳送技術(shù)（如T-MPLS和PBT等）進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)對(duì)比和成本分析，以便選擇適合的建網(wǎng)方式。

    5 OTN與現(xiàn)有傳送網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系

    5.1 OTN與現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系
    國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)網(wǎng)部署有大量的SDH網(wǎng)絡(luò)，包括線性系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)、1+1MSP系統(tǒng)和基于ASON的網(wǎng)狀網(wǎng)等。未來(lái)OTN網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)可以有以下2種共存關(guān)系。
    a）相互獨(dú)立關(guān)系：OTN網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行，承載不同類型的業(yè)務(wù)，原則上SDH網(wǎng)絡(luò)僅用于承載小顆粒業(yè)務(wù)（小于GE），大顆粒業(yè)務(wù)（GE及以上顆粒）推薦直接用OTN承載。
    b）客戶—服務(wù)關(guān)系：適用于OTN線路速率高于SDH線路速率的情況，可以提高鏈路資源的利用率；同時(shí)利用OTN網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和保護(hù)能力，可以提高SDH系統(tǒng)的生存性。
    基于SDH的ASON與OTN網(wǎng)絡(luò)在傳送平面的關(guān)系與傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)一致，當(dāng)OTN具備智能控制平面（稱為基于OTN的ASON），兩者的智能控制平面應(yīng)該支持互通，在客戶—服務(wù)模型中還應(yīng)該具備跨層次的保護(hù)恢復(fù)功能協(xié)調(diào)機(jī)制。

    5.2 OTN與現(xiàn)有WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系
    國(guó)內(nèi)現(xiàn)網(wǎng)部署有大量的WDM網(wǎng)絡(luò)，這些WDM系統(tǒng)主要是線性系統(tǒng)，個(gè)別地區(qū)部署了少量固定OADM或者ROADM節(jié)點(diǎn)組成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。
    由于早期技術(shù)限制，已經(jīng)部署的傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力較差，雖然也采用了G.709封裝結(jié)構(gòu)，但是目前系統(tǒng)對(duì)接都是采用客戶接口，OTN具有的強(qiáng)大OAM功能沒(méi)有得到應(yīng)用。未來(lái)WDM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該向基于OTN的WDM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。首先應(yīng)該完善WDM設(shè)備對(duì)OTN開銷的處理能力，并采用OTUk白光口進(jìn)行系統(tǒng)間對(duì)接。其次可采用OTN調(diào)度設(shè)備和現(xiàn)網(wǎng)WDM系統(tǒng)相配合的方式擴(kuò)展WDM網(wǎng)絡(luò)的靈活調(diào)度和保護(hù)能力。
    從降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維難度考慮，OTN網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)應(yīng)首先在單域、單廠家網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用，與傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)對(duì)接可依舊采用SDH、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)接口，在設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化后可逐漸考慮在多域、多廠家環(huán)境使用。

    6 結(jié)束語(yǔ)

    目前，國(guó)內(nèi)外主流運(yùn)營(yíng)商都非常關(guān)注OTN技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的WDM傳輸接口已經(jīng)實(shí)現(xiàn)OTN功能。一些歐洲運(yùn)營(yíng)商在建網(wǎng)思路、標(biāo)書需求等方面對(duì)OTN提出了明確要求，例如德國(guó)電信（DT）和意大利電信（TI）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備招標(biāo)需求中明確要求波分設(shè)備具有ODU1調(diào)度能力、并可擴(kuò)展到ODU2調(diào)度，開始提出傳送網(wǎng)全面OTN化的需求。同時(shí)，一些廠家正在進(jìn)行ODU顆粒調(diào)度能力的研發(fā)，華為和Infinera等公司已經(jīng)推出了基于ODU1交叉的商用設(shè)備并投入市場(chǎng)應(yīng)用。因此，為了滿足日益增長(zhǎng)的IP業(yè)務(wù)的承載需求，適應(yīng)傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)通信行業(yè)應(yīng)增加OTN技術(shù)的研發(fā)投入，加快OTN設(shè)備的研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和推廣應(yīng)用。

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