浅析OTN技术的应用与发展

2012-03-29丁强李辉

电信工程技术与标准化 2012年11期

丁强, 李辉

（1 中国通信建设集团设计院有限公司第一分公司，保定 071051； 2 中国电信集团公司河北省电信分公司，石家庄 050035）

随着3G 时代的到来以及国内电信市场进一步深入开放，国内各电信运营商之间的竞争由单业务的竞争已经向全业务竞争演变。随着业务的IP化进程逐步开始，OTN技术能否满足全业务IP化大颗粒业务传送的需求一度成为业界讨论的焦点。

1 OTN多方位满足传送网需求

OTN是SDH与WDM技术融合的产物。它继承了SDH标准的开销、精细的管理、高可靠的保护、灵活的调度等优势；同时它又继承了传统WDM的低成本、大带宽、长距离能力，能很好地契合传送网对于下一代波分的要求。随着IP业务的发展，OTN又增强了对以太业务的透明传送和调度能力，规定了面向未来40GE/100GE的传送方式，从而更好地支持未来网络向IP化的演进。OTN的引入给组网带来的变化主要有：组网灵活，业务开通方便快捷；保护机制完善，可靠性高；优化波长资源利用率；维护管理便利。

与传统的WDM相比，OTN覆盖范围更广，可以满足运营商业务的新特点。当前运营商的业务分组化加强，随着视频业务等互联网业务的发展，网络流量增长非常快。而OTN能承载的颗粒非常大，又很灵活，它对大容量承载、传输、交换和保护都起到很好的作用，可以满足大容量、分组化发展的需求。

OTN相对于传统的WDM是有明显特点和优势的。首先，OTN具备分层结构：光通道层（OCH),光复用段层（OMS),光传输段层（OTS)，每层都有自己的开销，大大增强了网络的OAM能力。OTN与传统波分最大的不同在于OTN具备光电联合交叉，采用支线路分离的架构，解决了传统波分无波长及子波长级别业务灵活调度能力，构建了系统内的带宽池，并扩展了传统波分的保护方式。强大的开销支持和多种保护方式的结合满足了运营商对电信级网络OAM能力的迫切需要，同时，光电联合交叉调度又适应了运营商对业务快速开通、灵活部署、机动调度的要求。

2 OTN的应用

2.1 OTN的应用场景

OTN可以应用在从接入层到骨干层的不同场景，构建完整的端到端传送网络，主要应用场景包括3个方面：

（1）大颗粒专线业务。OTN以其端到端组网、快速业务提供、大容量传送和交叉、完善的保护等能力，在大颗粒专线业务承载方面具备了无可比拟的优势。而OTN标准中定义的ODU0/ODU2颗粒，可以提供对GE/10GE业务的高效率传送和调度能力。

（2）IP over OTN构建扁平化骨干网。随着业务流量激增，IP骨干网面临着路由器负担重、网络成本高、业务质量下降的困境。为解决这些问题，IP层出现从树形向扁平化和全Mesh架构发展趋势，这就要求传送层为路由器之间提供快速直达链路，负责波长业务连接、建立和疏导，业务不再经过中间的IP设备逐跳转发。这种组网方式实现了传送层和IP层两层带宽管理，可以大大减轻路由器的负担，减缓对其设备容量的激增需求，同时节省转发业务所需的昂贵的路由器端口和转发成本。这种方式对传送层设备提出了更高的要求，不仅要有大容量传送能力，还要有调度、管理和保护能力，因此OTN是最佳选择。

（3）城域宽带传送。在城域网，流媒体、数据存储等新业务会促使带宽增长迅速，出现单接入点为整个GE或者多个GE，OTN网络可以提供Any ADM功能，能够将不同节点任意多个子波长业务汇聚到同一个波长管道中，从而大大节省波长资源。另外OTN也支持广播和多播功能，为BTV等视频业务提供高质量传送。

2.2 OTN技术的应用形式主要分两种

（1）将网络传输信号封装成OTN格式，加入特殊功能，以检测传输信道的质量和性能，并与传统的WDM相结合，从而达到更好的传输效果和性能。

（2）随着国际标准的进一步完善，把OTN用于大容量调度枢纽，它实际上是传统SDH的延伸，功能与SDH相似，区别在于SDH处理的颗粒比较小，而OTN处理的颗粒大大增强，有GE颗粒、2.5GE颗粒等。同时，OTN把整个传输网变成一个系统，可以大大提高网络资源的利用效率，同时如果配备GMPS控制平面，还可以为网络传输不同方面的业务，提供不同等级的保护或者恢复。

由于OTN网络支持多业务、大容量、全透明的传输组网应用，采用OTN技术建设的应用场景非常多。现有OTN设备支持点到点、链形、环形、网状等组网方式，因此在部署和规划OTN时，可适当地根据网络形态和业务需求，量体裁衣，构建应用场景。一般针对省级干线，网络结构基本是链型，一般来说以接口化的OTN设备组网为主；针对省内干线，网络结构以环状、相交环较为多见，在环网相交节点采用多维ROADM进行环间任意波长级业务的调度，对于低速率颗粒业务采用电交叉单元实现子波长级业务的电层调度和保护；针对城域网，网络结构以环网为主，可根据实际业务需求和网络情况，前期采用电交叉单元，后期根据需求状况适时的引入多维ROADM。

3 OTN节能降耗提高收益

OTN的灵活组网能力和完善管理能力可以为运营商带来CAPEX和OPEX的双重节省。OTN可以提供任意子波长复用和带宽管理，优化波长资源利用率。当40Gbit/s逐渐成为主流建网方案时，OTN的这种优势更加明显，因为在40Gbit/s网络中，大量的10G/10GE/2.5G/GE业务都成为了子波长业务，通过OTN交叉复用，可以非常方便地将任意站点上下的任意子波长业务复用到40Gbit/s管道中，消除了WDM网络中常见的带宽碎片，相比传统WDM波长利用率最大可以提高70%。OTN可以减少昂贵的OEO(光电光)模块数量，也可以减少板件种类，降低成本。同时，OTN网络升级方便，板件可以利旧。业务变化时可以只更换支路板，线路板不变，进一步保护投资。OTN可以带来业务的快速提供，网络管理的完善，网络可靠性的提升，从而进一步节省OPEX。

目前运营商核心网上的IP路由器面临很大的压力，业务增长速率比较高，集成电路跟不上，需要集成几个路由器一起运作，成本非常高。运营商经研究发现，核心网上很多路由器只是在做转发工作，而不需要进行业务终结，这样耗费了很多路由器的资源。OTN的应用可以把直通的业务分流，无需通过路由器，确定需要处理的端点和终点，开通直达通道，从而把大容量数据的处理降低到传输层，甚至是WDM层或者OTN层，这样可以大大减轻路由器的压力，减慢路由器扩容的速度，让网络发展容量跟上业务的发展，也为运营商提高经济效益。此外，研究表明，运营商把业务处理放到下层，处理或者传送每Bit流量的成本和功耗会大大降低。

采用OTN设备组网相对于采用传统的DWDM和SDH设备，在相近的投资和运维成本下，OTN网络可以提供更加强大的业务承载和控制能力以及网络生存性，采用OTN设备显然要比后两者更加节约运营商建设投资和运维成本。

首先，OTN为运营商提供了更高效率，更具扩展性和灵活性的组网方案，在网络中构建支持G.709的接口化OTN网络，不但极大地方便了运维，减少运维成本，而且也为减少大量路由器侧大量POS投资提供了条件，可以利用OTN所能提供的丰富开销消除路由器POS口的必要性，节省设备投资。

其次，搭载ROADM和OTH的OTN网络实现了光电联合调度，增加组网灵活性的同时降低光电变换的组网成本，在建网初期就可以实现投资最低化。在建网后期，由于OTN设备采用的支线路分离架构，所以它的单盘种类少、设备集成度高。同时，波长和子波长级的灵活调度又满足了业务的快速开通要求，在后期可实现投资最优化。

4 OTN持续演进与发展

目前，在全球范围，应用OTN技术建设的网络越来越多，在国内，中国移动、中国电信和中国联通在各自的省干以及省内干线、本地网也开始了OTN设备进行组网。由于OTN相对传统的WDM所具备的诸多先天优势，OTN代替WDM只是时间和现网投资保值的问题。

4.1 OTN技术发展方向

（1）更大的线路容量和交换容量。OTN标准还在持续演进中，未来会更好的适配40G/100GE的传送。对于设备来说，电交叉容量也将发展到5～6T，甚至更高。

（2）面向全业务组网能力。支持Any业务的调度，可以大到40Gbit/s和100Gbit/s、小到GE和更低的业务，提供对Any业务的高效率封装和透明传送。

（3）面向IP化演进，未来OTN设备需要支持全业务统一交换，提供从TDM向IP的平滑演进。融合Packet 业务和TDM 业务的OTN 传送平台已经成为传送网未来演进的方向。OTN可以支持多种上层业务或协议，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，FibreChannel，GFP，MPLS，OTN虚级联，ODU复用等，是未来网络演进的理想基础

（4）IP和传输网的资源协同是下一代OTN设备的另外一个发展方向。IP层对业务类型的感知是提供QoS的关键，通过IP层和传输层的整合提供差异化的QoS和波分通道。OTN网络必须从静态规划配置的网络（无智能的管道）升级为智能的和自动的网络（全光波分网络）。