如何借助OTN技术构建优质宽带网

中国移动通信集团新疆有限公司石河子市分公司│余金鸿

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OTN网络已经成为传输系统的中流砥柱，优势日益明显，很好地满足了IP化和大数据时代的业务需求。

OTN（Optical Transport Network）即光传送网，以波分复用（WDM）技术为基础、在光层组织网络的传送网，是传送宽带大颗粒业务的最优技术，通常用于骨干传送网。OTN处理的基本对象是波长级业务，它将传送网推进到真正的多波长光网络阶段。由于结合了光域和电域处理的优势，OTN可以提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护机制。本文结合石河子移动OTN组网实例，着重分析下OTN在长距传输和节省纤芯资源方案的优势。

WDM系统全网运维有难度

波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器，Multiplexer）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器（亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer）将各种波长的光载波分离，然后由光接收机做进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

OTN出现之前WDM只在物理层面上统一标准，即只针对WDM系统中传送信号的波段，频率间隔等做出了规定，而对信号的帧结构没有制定统一的标准。这使得原有WDM系统中同时传送多种体制的信号，如STM-64、10GbE等，而这些不同体制信号的性能、帧结构、开销等各不相同，不同体制的信号无法统一进行调度，给WDM系统全网的统一运营、管理、维护带来一定的困难。

OTN保障业务性能要求

从其功能上看，OTN在子网内可以以全光形式传输，而在子网的边界处采用“光-电-光”转换，各个子网可以通过3R再生器连接，从而构成一个大的光网络。OTN是包括光层和电层的完整体系结构，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OTN的功能描述中，光信号是由波长（或中心波长）来表征。光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。OTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性。

OTN网络三大优势

OTN的透明传送能力

目前需要业务透明传输的应用越来越多，用OTN可以做到以下两方面的业务透明传输。

● 比特透明。当客户信号如SDH、PTN通过OTN传输的时候，除客户信号负荷以外，其开销字节可保持不变，客户信号的完整性得到保持。

● 定时透明。当对恒定速率的客户信号以比特同步映射入OTN帧时，产生的OTN线路信号与客户信号具有相同的定时特性，将定时特性向下游传送并在解映射时提取出原来的定时信息。即使恒定速率客户信号以异步映射模式被映射入OTN帧，其定时特性是通过OTN帧内调整控制字节而得以保留，远端客户信号在解映射时，通过参考OTN帧内调整控制字节，可以将定时信息在一定程度上恢复。

支持多种客户信号的封装传送

OTN帧可以支持多种客户信号的映射，如SDH、PTN、ATM、GFP、虚级联、ODU复用信号，以及自定义速率数据流。这就使得G.709可以传送这些信号格式或以这些信号为载体的更高层次的客户信号，如以太网、MPLS、光纤通道、HDLC/PPP、PRP、IP、MPLS、FICON、ESCON及DVBASI视频信号等，不同应用的客户业务都可统一到一个传送平台上去。更重要的是，OTN是目前业界惟一能在IP/以太网交换机和路由器间全速传送10G或者更高速率以太网业务的传送平台。在目前迅速向以IP/以太网为基础业务架构的演化中，OTN也越来越成为首选的传送平台。

强大的带外前向纠错功能（FEC）

FEC已经被证明在信噪比受限及色散受限的系统中对提高传输性能是非常有效的。FEC降低了信号接收端对入射信号的信噪比的要求。OTN的一大特点就是具有很强的前向纠错功能。G.709在完全标准化的光通道传输单元（OTUk）中使用了RS-FEC算法的FEC，并在每个OTUk帧中使用部分空间来存放FEC计算信息。G.709在功能标准化的光传送单元（OTUkV）中也支持私有的FEC编码。

OTN网络结构由光通道层OCh（Optical Channel Layer）、光复用段层OMS（Optical MultiplexSection Layer）、光传输段层OTS（Optical Transmission Layer）组成，按照建议G.872，光传送网中加入光层，光层由光通道层、光复用段层和光传输段层组成。

透析OTN网络结构

OTN网络结构由光通道层OCh（Optical Channel Layer）、光复用段层OMS（Optical MultiplexSection Layer）、光传输段层OTS（Optical Transmission Layer）组成。

光通道层OCh

光通道层负责为来自电复用段层的客户信息选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排光通道连接，处理光通道开销，提供光通道层的检测、管理功能。并在故障发生时通过重新选路或直接把工作业务切换到预定的保护路由来实现保护倒换和网络恢复。

光复用段层OMS

光复用段层负责保证相邻两个波长复用传输设备间多波长复用光信号的完整传输，为多波长信号提供网络功能。其主要功能包括：为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段功能；为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销；为网络的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能。

光传输段层OTS

光传输段层为光信号在不同类型的光传输媒介（如G.652、G.653、G.655光纤等）上提供传输功能，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。通常会涉及以下问题：功率均衡问题、EDFA增益控制问题和色散的积累及补偿问题。

OTN帧结构比对

OTU（Optical Channel Transport Unit，光通道传送单元）帧根据速率等级分为OTU1、OTU2和OTU3。OTUk（k=1、2、3）帧由OTUk开销、ODUk帧和OTUk FEC三部分组成，总共4行4080字节，如图2所示，OTUk帧在发送时按照先从左到右，再从上到下的顺序逐个字节发送。在每个字节中第1 位比特是MSB，第8位比特是LSB。

k值不同时，OTUk帧的结构相同，惟一不同的是帧的发送速率不同，也就是说OTUk不仅指固定的帧结构，而且包含了帧的发送速率。通俗地理解，OTU1就是STM-16加OTN开销后的帧结构和速率；OTU2是STM-64加OTN开销后的帧结构和速率；OTU3就是STM-256加OTN开销后的帧结构和速率。（这里的开销包括普通开销和FEC）。

OTUk包含了2层帧结构，分别为ODU（Optical Channel Data Unit，光通道数据单元）和OPU（Optical Channel Payload Unit，光通道净荷单元），它们之间的包含关系为OTU>ODU>OPU，OPU被完整包含在ODU层中，ODU被完整包含在OTU层中。

OTUk帧由OTUk开销、ODUk帧和OTUk FEC共3部分组成；

ODUk帧由ODUk开销、OPUk帧组成；

OPUk帧由OPUk净荷和OPUk开销组成，从而形成了OTUk-ODUk-OPUk这三层帧结构。

石河子OTN组网实例

石河子移动的OTN网络采用中兴M820和ZXONE 8300设备搭建，ZXONE 8300作为交叉子框设备用在中心机房，传输子框使用M820设备；汇聚机房的传输子框及交叉子框则全部使用M820设备。M820设备交叉子框的业务交叉能力为400G，ZXONE 8300设备交叉子框的业务交叉能力为1.6T。

石河子PTN网络共有4个汇聚环，其中市区2个、郊县2个，市区的两个PTN汇聚环的容量都是10GE，这两个汇聚环的上行都是承载在OTN网络上的。这样的组网架构利用了OTN的波道保护，保证了上行链路的安全性。

在城域技术中，核心层采用城域波分WDM/OTN，很好地满足了在CMNET和IP专网上提供大颗粒的传送需求，提供核心网、移动自有业务系统等的接入；汇聚层采用PTN+WDM/OTN方式，其中PTN/SDH用于基站回传、电路租用、高质量专线用户的业务传送；OTN用于PON网络的接入，将承载的互联网业务传送至核心层。OTN网络已经成为传输系统的中流砥柱，优势日益明显，很好满足了IP化和大数据时代的业务需求。

编辑｜刁兴玲 diaoxingling@bixintong.com.cn