OTN在电力通信网中的应用研究

刘 玮 侯思祖

(华北电力大学，河北 保定 071000)

0 前言

OTN （Optical Transport Network，光传送网）技术是在 WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用系统）的基础上发展形成的，OTN拥有光层与电层的传送体系结构:光层分别为光通路层(OCh)、光复用段层（OMSn）和光传送段层（OTSn）[1]；电层在光层之上承载，以OCh为基础，分为OCh传送单元 （OTUk）、OCh数据单元（ODUk）和OCh净负荷单元（OPUk）[2]；各层网络都具有相应的监控管理机制和网络生存机制[3]。OTN技术一方面可以有效解决大颗粒度数据业务的承载、调度和保护等问题，另一方面也为网络提供了灵活的运维管理功能，丰富网络组网功能，提高了数据业务的生存性和资源利用效率，还可以与ASON技术相结合,使网络具备智能化特性。因此，OTN技术是建设大容量电力通信光传输网的理想技术体制。

1 OTN技术的优势

多种客户信号封装和透明传输OTN可以支持多种客户信号的透明传送，如SDH、GE和10GE等。OTN定义的OPUk容器传送客户信号时不更改其净荷和开销信息，而其采用的异步映射模式保证了客户信号定时信息的透明。

大颗粒调度和保护恢复OTN技术提供3种交叉颗粒，即ODU1(2.5Gbit／s)、ODU2(10Gbit／s)和 ODu3(40Gbit／s)。 高速率的交叉颗粒具有更高的交叉效率，使得设备更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。完善的性能和故障监测能力OTN引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机制。OTN还可以提供6级连接监视功能(TCM)。对于多运营商／多设备商／多子网环境，可以实现分级和分段管理。

2 设备类型

根据OTN设备的光/电交叉、线路接口与业务接口适配等的功能不同，可以将OTN设备分为终端复用设备、电交叉设备、光交叉设备及光电混合设备四种设备类型。

2.1 OTN终端复用设备

OTN终端复用设备可以支持ODUk和OCh复用，这种OTN设备可理解为具有OTN接口的WDM设备，在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测，为未来引入大容量的OTN交叉设备做准备；同时，可以实现10GE等多种客户信号的透明传送。因此，标准OTN域间互通接口将是WDM系统进行互通的主要接口形式。目前，国内外主流厂商的WDM系统均支持符合G.709标准OTN接口，可以实现不同系统的互通，但是部分互联互通方面的标准尚不全面，本文在实验室测试阶段对OTU2及以下速率的互联互通进行的测试过程中证明，GE以下速率信号通过OTU封装后进行两厂商互联，由于指针定位的定义差异，两厂商仍然无法实现完全意义的互联互通。

2.2 OTN 电交叉设备

OTN电交叉设备能够完成基于ODUk的各种业务颗粒电路的交叉功能，能够为OTN网络提供电路调度和网络保护功能。OTN电交叉设备既可以独立组网，也可以与OTN终端复用设备混合组网，提供各种业务接口和OTUk接口，实现光复用段和光传输段功能

2.3 OTN 光交叉设备

OTN光交叉设备 （即ROADM/PXC）能够提供OCh层的调度功能，实现整波道的调度和保护恢复，采用光交叉设备组网，可以减少O-E-O转换环节，从而在一定程度上降低成本。但其组网受保护倒换速度、波长分配冲突、传输距离、多厂商设备互联互通等条件限制，交叉的灵活性有一定限制。目前的各厂商实现光交叉功能多采用可调节波长光开关（WSS）实现，该部件价格昂贵，导致网络建设成本较高，同时又因为光交叉设备无法实现2.5Gbps以下相对较小业务颗粒的灵活调度，波道资源不能充分利用以及网络组网半径和物理参数(如色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)、非线性效应、光信噪比(OSNR)等)限制等因素在妨碍了光交叉设备在长距离光缆线路环境下的组网应用。

2.4 OTN光电混合交叉设备

混合交叉设备是OTN电交叉设备与OTN光交叉的结合，能够同时提供ODUk和OCh调度能力，规避了各自的光交叉与电交叉设备劣势。这种大容量的调度设备就是OTN光电混合交叉设备。

3 信号结构与映射

3.1 信号帧结构

基于ITU-T的G.709的OTN帧结构能够支持多种客户侧业务信号的映射和透明传输，如SDH、以太网等。针对不同速率的以太网的支持尚有所欠缺，ITU-TG.sup43为10GE业务实现不同程度的透明传输提供了补充建议。

客户层的信息（载荷）经过适配处理（扰码/解扰码、速率适配等）映射到OPU，然后加上ODU的开销组成ODU信息；ODU加上前向纠错编码和OTU开销后就构成OTU信息。光通道包括OTU和开销字节，OTU被调制到一个指定波长上，几个光波长经过波分复用后，加上OMS开销构成OMS信息；OMS信息加上OTS开销构成OTS信息。其中OMS开销和OTS开销以及光通道的开销都在光监控信道传输。

3.2 映射

OTN实现子波长交叉调度和光层的波长交叉调度的基础是其特有的信号异步映射过程。在电层，OTN交换技术以ODUk(1.25Gbps、10Gbps、40Gbps或100Gbps等）为颗粒完成子波长业务调度。在光层上，光交叉以波长为调度单位，实现无O-E-O转换的波长业务调度。

4 总结

基于电交叉的OTN网络，其保护原理与SDH网络是相同的，因此可以将OTN的保护方式与SDH中相应方式等同理解。因为OTN是一种波分技术，因此分为了光层和电层保护，因此在一些细节上与SDH系统有所不同。例如，OTN的保护对象是光波或者ODUk颗粒，而SDH保护的是VC颗粒。在检测机制上，OTN相比较SDH增加了针对光层的检测。

目前，国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和应用，多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN功能。一些厂家正在进行ODU颗粒调度能力的研发，华为和Infinera等公司已经推出了基于ODU1交叉的商用设备并投入市场应用。国内运营商也在长途骨干传送网以及部分本地传送网广泛应用和部署了OTN网络。因此，为了满足日益增长的IP业务的承载需求，适应传送网技术的发展趋势，我国电力通信行业还应进一步增加OTN技术的推广应用。

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