广电网络中的OTN承载网应用策略探讨

毛云翔

摘要：NGB和三网融合对广电网络的承载网提出了新的要求。通过对OTN技术的分析，探讨广电网络的OTN承载网络的应用策略。

关键词：NGB；三网融合；OTN；光交叉；电交叉

1背景

1.1 NGB网络建设要求

NGB网络是在有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）基础上，以自主创新的“高性能宽带信息网”关键技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。

NGB的网络特点是核心传输带宽将超过1000Gbit/s，要求重点建设大容量OTN承载网，承载容量达到T比特每秒。

1.2 三网融合承载要求

随着三网融合的推进，广电网络运营商从原有单纯的有线电视网络运营商转化为综合网络信息服务提供商，从而进入全业务运营阶段，通过依靠双向网络大力开展高清数字电视业务、付费电视业务、数字电视增值业务、VOD点播、互联网接入、大客户宽带专线业务等，以此来吸引用户，提升自身竞争力。建设一张统一的可提供多种业务的城域OTN承载网络的需求日益迫切。一个网络简化、设备种类减少、CAPEX和OPEX降低，并且容量充足、组网灵活、保护完善、业务开通快捷、调度灵活、资源利用率高的城域OTN承载网络，不但可以作为城域数据网、交互电视网和宽带接入网的公共承载平台，而且也能满足后期新业务发展和带宽不断扩容的需求。

2OTN技术特点

2.1 OTN技术简介

光承载网OTN（Optical Transport Network）是由ITU-T G.709、G.870、G.872、G.798等建议定义的一种全新的光传送技术体制。OTN很好的结合了传统SDH/SONET和WDM的优势，对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。在光域，OTN可以实现大颗粒的处理，提供对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送能力，具有WDM系统高速大容量传输的优势；在电层，OTN使用异步的映射和复用，把SDH/SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中，形成了一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量承载网络。

OTN设备相对传统WDM设备在业务处理上最大的优势在于：传统WDM设备使用TMUX方式将子速率业务直接复用到波道上，只能点到点的传送，无法兼顾波道带宽高利用率和端到端的灵活调度，而OTN设备和SDH一样，支持子速率业务的映射、复用和交叉连接，两方面均得到满足。

OTN和传统WDM在处理子速率业务上的不同见下图，为了提高波道带宽利用率，需要在有子速率业务上下的节点对业务波道解复用和重新复用。对Continue业务，传统WDM设备需要将该业务完全恢复出后跨接到另外的TMUX模块上，业务初期的提供及后期的扩容，每个节点均需人工参与连接，而OTN设备对Continue业务的跨波道连接可通过网管操作完成，缩短业务提供时间，减少网络运营成本。

ITU-T在2000年左右已经制定了多个OTN技术相关的标准，建立了比较完善的OTN标准体系。但由于传输的业务已经从以SDH信号为主发展到以IP/Ethernet业务为主，相关OTN标准也在不断修订当中。2010年10月，ITU-T通过了修订版本的OTN标准（G.709），增强了OTN对GE/10GE/100GE等以太网业务的支持能力。新标准引入ODU0、ODU4以及可以灵活调整带宽的ODUflex，并对OTN的复用结构和映射方式进行了完善，使其能够更好地适用IP/Ethernet业务。

2.2 OTN技术优势

2.2.1 从静态的点到点WDM演进成动态的光电一体调度设备

SDH之所以能被广泛应用，主要在于它具备大颗粒业务交换能力（如E1或VC4），具有比电话交换机更经济、更易管理的大管道端到端提供能力，大大减少了交换机端口的需求，降低了全网建设成本。如果WDM具备类似SDH的波长/子波长调度能力，并组建一张端到端的WDM承载网络，就可以实现GE、10GE、40G等大颗粒业务端到端快速提供，加快业务开通时间，减少对路由器端口的需求。

OTN能提供基于电层的子波长交叉调度和基于光层的波长交叉调度，提供强大的业务疏导调度能力。在电层上，OTN设备基于ODUk的交叉功能使得电路交换粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G/100G，在电层上完成子波长业务调度。在光层上，以ROADM实现波长业务的调度，ROADM技术的出现使得WDM能以非常低廉的成本（无OEO转换）完成超大容量的光波长交换。

2.2.2 支线路分离的设计，适应业务接口变化，保护投资

支路板完成业务接入，线路板完成波长转换，将两个功能分开。当业务接口变化时，只需要更换相应的支路板，即可支持业务接入，线路板可以利旧，从而保护投资，降低成本。

2.2.3 提供快速、可靠的大颗粒业务保护能力

电信级业务需要达到50ms的保护倒换时间。在IP+WDM网络中，路由器逻辑路由一般呈Full Mesh状分布，而光纤物理路径则一般呈环或简单的Mesh状，一条物理路径中断可能引起大量IP逻辑路由中断，导致路由器FRR保护恢复时间变长，远远超过50ms。传统电信级IP网中引入SDH层面，一个重要原因就是为了提供50ms的保护恢复时间。

基于OTN交换的WDM设备可以实现波长或子波长的快速保护，如1+1、1:1、1:N、Mesh保护，满足50ms的保护倒换时间。

2.2.4 多业务透明传送、高效的业务复用封装

路由器利用POS端口的SDH开销（Overhead）字节，快速准确地检测线路传输质量，故障后可以快速启动保护倒换。然而，一个POS端口成本是LAN端口的2倍以上，路由器直接出LAN端口可以大大降低网络建设成本。通过提供G.709的OTN接口，WDM传送LAN信号时叠加类似SDH的开销字节，代替了路由器POS端口的开销字节功能，消除了路由器提供POS端口的必要性。此外，OTN提供了任意业务的疏导功能，使IP网络配置更灵活，业务传送更可靠。

OTN能实现对客户信号的透明传送，OTN定义的OPUk容器，可以适配任意客户业务包含SDH/SONET、ATM、Ethernet、SAN、Video业务而不更改他们任何净荷和开销信息，异步映射模式也保证了客户信号定时信息的“透明”。

2.2.5 良好的运维管理能力

多级的串联连接监视能力，精细化的管理：OTN定义了丰富的开销字节，使WDM具备同SDH一样的运维管理能力。其中多层嵌套的串联连接监视（TCM）功能，可以实现嵌套、级联等复杂网络的监控。

相对于SDH/SONET只能提供1级TCM能力，OTN可以提供6级连接监视功能，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。

2.2.6 支持控制平面的加载

OTN支持GMPLS控制平面的加载，从而构成基于OTN的ASON网络，可实现端到端、多层次的智能光网络。

3广电网络中OTN承载网的应用策略

3.1 现网中OTN设备类型分析

城域OTN承载网主要为数据业务网服务，OTN承载网络的网络组织与所承载的业务网络特点、业务类型、业务要求等多方面特点息息相关，因此在规划OTN承载网的组网方案时，需在充分了解承载网的各自特点及发展趋势后，结合业务网来统筹组织承载网络。

依据《OTN网络总体技术要求》（CCSA）的要求，OTN设备包含：

⑴OTN终端复用设备(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T标准和国标对WDM设备的一般要求以外，还应支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同厂商WDM设备对接。

⑵OTN电交叉设备(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。

主要优势：

1）支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送；

2）支线路分离架构，实现多业务同波混传，充分利用带宽，将备板、备件种类从NxM减少到N+M（N,M>2），节省建网投资；

3）支线路分离架构，保护设备投资，节省备件，业务变化时，只须更换支路板，保护了线路板的100％投资；

4）组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力；

5）节省波长资源，解决波长冲突；

6）天然的电中继功能；

7）提供丰富的电层保护选择；

8）实现子波长级别的业务管理。

存在问题：

1）光电波长转换板的数量较多，同时增加了设备的功耗；

2）对于电层的交叉调度容量要求较高。

⑶OTN光交叉设备(ROADM/OXC)：完成波长级别的调度和保护能力。

主要优势

1）支持纯光域组网，直接实现波长颗粒的业务端到端调度与指配；

2）波长级别交叉；业务透明性更好；

3）无OEO变换，降低网络成本。

存在问题：

1）波长分配受限问题：光交叉要求光通路全程采用相同的波长，对网络波长规划要求较高，网络节点多、结构复杂时，波长资源有一定的浪费。因此全光交叉的网络节点数量不宜太多。

2）传输物理受限问题：由于光交叉连接只能对光波道进行交叉连接，无法对信号进行再生，所以将受到信噪比、色散、非线性等因素影响，光信号经过多个段落后的功率、色散和信噪比的规划和设计的要求较高，而在发生保护倒换时，备用路由上信号的OSNR难以保证。

3）保护受限问题：WSS光器件的保护倒换切换时间较长，一般都大于100ms，且WSS板卡无法实现对板卡的保护，板卡故障会造成一个维度的波道全部中断。全光交叉主要能够提供重路由的保护方案，保护倒换时间达到秒级以上。

3.2 广电网络OTN承载网设备类型应用策略

由于广电网络运营商的承载网络节点数量多、网络规模大、结构复杂、部分节点的业务的物理距离长、且每节点、每层次的业务速率不一，这就需要实现对各种不同颗粒、不同等级业务的整合和传送功能，提高波道利用率，灵活调度，业务迅速开通。

采用简单的OTN终端复用设备 (接口G.709化的WDM)并不能满足支持ODUk子波长汇聚、交叉和转接传送，同时在波长资源的利用和网络管理上也存在着传统WDM网络的缺陷

OTN光交叉设备(ROADM/OXC)，存在着波长分配受限问题、传输物理受限问题、保护受限问题等，且目前设备成熟度和应用程度不高，只适合结构简单，节点数量少、且没有子波长调度的中小型网络，并不适合特大型城域承载网。

OTN电交叉设备(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力，支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送，组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力，节省波长资源，解决波长冲突，提供丰富的电层保护选择，实现子波长级别的业务管理。

4结束语

随着广电总局下一代广播电视网（NGB）和3Tnet的推广，宽带中国战略的实施，为适应未来三网融合业务发展，构建T比特级的OTN承载网是未来广电行业发展的必然趋势。OTN系统带宽高、配置灵活、具有高生存性的特点将为广电网络打造一张高可靠的、可控的、电信级承载网，以全面提高广电网络的综合竞争力。

依据《OTN网络总体技术要求》（CCSA）的要求，OTN设备包含：

⑴OTN终端复用设备(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T标准和国标对WDM设备的一般要求以外，还应支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同厂商WDM设备对接。

⑵OTN电交叉设备(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。

主要优势：

1）支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送；

2）支线路分离架构，实现多业务同波混传，充分利用带宽，将备板、备件种类从NxM减少到N+M（N,M>2），节省建网投资；

3）支线路分离架构，保护设备投资，节省备件，业务变化时，只须更换支路板，保护了线路板的100％投资；

4）组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力；

5）节省波长资源，解决波长冲突；

6）天然的电中继功能；

7）提供丰富的电层保护选择；

8）实现子波长级别的业务管理。

存在问题：

1）光电波长转换板的数量较多，同时增加了设备的功耗；

2）对于电层的交叉调度容量要求较高。

⑶OTN光交叉设备(ROADM/OXC)：完成波长级别的调度和保护能力。

主要优势

1）支持纯光域组网，直接实现波长颗粒的业务端到端调度与指配；

2）波长级别交叉；业务透明性更好；

3）无OEO变换，降低网络成本。

存在问题：

1）波长分配受限问题：光交叉要求光通路全程采用相同的波长，对网络波长规划要求较高，网络节点多、结构复杂时，波长资源有一定的浪费。因此全光交叉的网络节点数量不宜太多。

2）传输物理受限问题：由于光交叉连接只能对光波道进行交叉连接，无法对信号进行再生，所以将受到信噪比、色散、非线性等因素影响，光信号经过多个段落后的功率、色散和信噪比的规划和设计的要求较高，而在发生保护倒换时，备用路由上信号的OSNR难以保证。

3）保护受限问题：WSS光器件的保护倒换切换时间较长，一般都大于100ms，且WSS板卡无法实现对板卡的保护，板卡故障会造成一个维度的波道全部中断。全光交叉主要能够提供重路由的保护方案，保护倒换时间达到秒级以上。

3.2 广电网络OTN承载网设备类型应用策略

由于广电网络运营商的承载网络节点数量多、网络规模大、结构复杂、部分节点的业务的物理距离长、且每节点、每层次的业务速率不一，这就需要实现对各种不同颗粒、不同等级业务的整合和传送功能，提高波道利用率，灵活调度，业务迅速开通。

采用简单的OTN终端复用设备 (接口G.709化的WDM)并不能满足支持ODUk子波长汇聚、交叉和转接传送，同时在波长资源的利用和网络管理上也存在着传统WDM网络的缺陷

OTN光交叉设备(ROADM/OXC)，存在着波长分配受限问题、传输物理受限问题、保护受限问题等，且目前设备成熟度和应用程度不高，只适合结构简单，节点数量少、且没有子波长调度的中小型网络，并不适合特大型城域承载网。

OTN电交叉设备(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力，支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送，组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力，节省波长资源，解决波长冲突，提供丰富的电层保护选择，实现子波长级别的业务管理。

4结束语

随着广电总局下一代广播电视网（NGB）和3Tnet的推广，宽带中国战略的实施，为适应未来三网融合业务发展，构建T比特级的OTN承载网是未来广电行业发展的必然趋势。OTN系统带宽高、配置灵活、具有高生存性的特点将为广电网络打造一张高可靠的、可控的、电信级承载网，以全面提高广电网络的综合竞争力。

依据《OTN网络总体技术要求》（CCSA）的要求，OTN设备包含：

⑴OTN终端复用设备(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T标准和国标对WDM设备的一般要求以外，还应支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同厂商WDM设备对接。

⑵OTN电交叉设备(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。

主要优势：

1）支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送；

2）支线路分离架构，实现多业务同波混传，充分利用带宽，将备板、备件种类从NxM减少到N+M（N,M>2），节省建网投资；

3）支线路分离架构，保护设备投资，节省备件，业务变化时，只须更换支路板，保护了线路板的100％投资；

4）组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力；

5）节省波长资源，解决波长冲突；

6）天然的电中继功能；

7）提供丰富的电层保护选择；

8）实现子波长级别的业务管理。

存在问题：

1）光电波长转换板的数量较多，同时增加了设备的功耗；

2）对于电层的交叉调度容量要求较高。

⑶OTN光交叉设备(ROADM/OXC)：完成波长级别的调度和保护能力。

主要优势

1）支持纯光域组网，直接实现波长颗粒的业务端到端调度与指配；

2）波长级别交叉；业务透明性更好；

3）无OEO变换，降低网络成本。

存在问题：

1）波长分配受限问题：光交叉要求光通路全程采用相同的波长，对网络波长规划要求较高，网络节点多、结构复杂时，波长资源有一定的浪费。因此全光交叉的网络节点数量不宜太多。

2）传输物理受限问题：由于光交叉连接只能对光波道进行交叉连接，无法对信号进行再生，所以将受到信噪比、色散、非线性等因素影响，光信号经过多个段落后的功率、色散和信噪比的规划和设计的要求较高，而在发生保护倒换时，备用路由上信号的OSNR难以保证。

3）保护受限问题：WSS光器件的保护倒换切换时间较长，一般都大于100ms，且WSS板卡无法实现对板卡的保护，板卡故障会造成一个维度的波道全部中断。全光交叉主要能够提供重路由的保护方案，保护倒换时间达到秒级以上。

3.2 广电网络OTN承载网设备类型应用策略

由于广电网络运营商的承载网络节点数量多、网络规模大、结构复杂、部分节点的业务的物理距离长、且每节点、每层次的业务速率不一，这就需要实现对各种不同颗粒、不同等级业务的整合和传送功能，提高波道利用率，灵活调度，业务迅速开通。

采用简单的OTN终端复用设备 (接口G.709化的WDM)并不能满足支持ODUk子波长汇聚、交叉和转接传送，同时在波长资源的利用和网络管理上也存在着传统WDM网络的缺陷

OTN光交叉设备(ROADM/OXC)，存在着波长分配受限问题、传输物理受限问题、保护受限问题等，且目前设备成熟度和应用程度不高，只适合结构简单，节点数量少、且没有子波长调度的中小型网络，并不适合特大型城域承载网。

OTN电交叉设备(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力，支持ODUk子波长汇聚、交叉和传送，组网不受传送距离限制，支持灵活组网、调度和保护恢复能力，节省波长资源，解决波长冲突，提供丰富的电层保护选择，实现子波长级别的业务管理。

4结束语

随着广电总局下一代广播电视网（NGB）和3Tnet的推广，宽带中国战略的实施，为适应未来三网融合业务发展，构建T比特级的OTN承载网是未来广电行业发展的必然趋势。OTN系统带宽高、配置灵活、具有高生存性的特点将为广电网络打造一张高可靠的、可控的、电信级承载网，以全面提高广电网络的综合竞争力。