光传输网(OTN)技术与组网应用研究

张峰

中国电子科技集团公司第十研究所 四川 成都 610036

引言

在信息技术的高速发展下，现代通信正在以IP技术为核心向着以太网分组业务进行转变。为了满足网路自身发展，光通信技术被应用到了现代通信数据传输中。光传输网利用有关技术，在SDH网电复用层与物理层中添加光层，可以增强网络通信的传输容量，可以满足网络通信需要。现代人们的生活、生产离不开通信的辅助，而且随着社会生产、人们生活的水平的提升，人们对通信传输速度、质量均提出了一定要求，基于此必须加大对光传输类型技术的研究，以推动通信行业的有序发展。

1 OTN技术以及发展概述

OTN网络以3R再生器为桥梁，将各大子网络连接起来，以完成光信号的传输。完整的OTN网络可以支持多项业务适配、在线监测、开销插入与处理等功能。基于OTN网络的多种功能，其在骨干层、城际网等网络建设中发挥着重要的作用。OTN网的光通道层到传输层以及其涉及的各个区域，其信号处理全部在光域中完成，OTN网中必须用路由选择技术、交叉调度技术等完成光信号的处理。另外，OTN定义了完善的网络层次结构，不同结构下的信号以单独模块存在，并开展适配等操作。同时，在OTN网中，信号传输还能得到最大程度的保护[1]。

2 光传输网特性

新型光传输网在结构、设计方面的特点，使得这项技术传承了通信技术信号稳定、较强的拓展性特点，同时还大大提升了信号的传输速率，以有效提升了通信传输质量。和以往技术相比，光传输网技术具有如下几个优势：第一，光传输网通信技术符合现代人们的需求，这种技术可以完成对信号传输波长的处理，进而在这一传输模式的推动下实现光传输网中输出信号到数字信号的转变。第二，这一新型传输模式在应用中还表现了容量大的优势，不仅拓宽了通信系统对系统容量的要求，而且为拓宽光传输网类型做好了坚实的铺垫，推动了传输系统的有序发展。第三，在光传输技术的发展中，有大量如光交叉技术的应用，其在提升信号传输稳定性、安全性方面发挥着重要作用，因其这一优势被广泛应用到了网络办公中[2]。

3 光传输网技术的具体架构

网络架构是网络建设的前提，是后期网络运行、维护的基础。因此，在设计网络结构的过程中，必须在满足有关业务需求的同时以此为基础进行框架设计。一般情况下，网络架构分为技术和组网两个方面，具体分析如下。

3.1 OTN技术架构

为了将光层技术性能充分发挥出来，降低网络建设成本，必须积极引入OTN及RPADM技术，如若电路长度超过额定要求，就会限制光层面技术，进而对光路造成一定程度的损伤。利用ROADM技术在光层面无法解决对全网波长及业务的倒换工作，必须以OTN技术为依托，而为了实现光信号在光层传输性能场景的需求，必须借助ROADM技术实现。

3.2 光传输网通信技术组网架构

在利用集成的OTN设备开展组网的过程中，通常会遇到如下两大难题：一，可以完成对全网的调度、有效管理，基于当前采购模式存在的差异，必须降低建设成本。第二，基于不同的生产厂家，OTN设备在交叉能力、传输系统容量等方面也表现出了很大的不同，由此加大了全网对波道灵活性的调度，这也是当前集成型OTN设备组网遇到的最大问题[3]。

4 OTN关键技术及其分析

以通信网络体系结构为依据，对OTN网络采用的技术开展分类，主要包含分层技术、包封帧技术、串联监视技术、保护技术以及光层OAM技术等。

4.1 分层技术

OTN网络以SDH网络分层理念为依据，并在此基础上进行了延伸和演变。和原来的SDH网络分层结构相比，OTN在功能上进行了延伸，比如数据传输、信号恢复、数据传输监控等。OTN网络光域大致分为三大体系，分别为通道层、光复用层、光传输层等。通道层主要根据通信要求，根据传输数据量的大小选择相对应的光波波长，而且数据传输具有监测、选路等功能；光复用层承载着数据信息单波长向多波长信号复用的功能，并做好对新信号的监控；光传输层担负着信号传输与管理的功能，尤其在远距离信号调整中发挥着重要作用。为了保证网络的可靠性，使其更加透明化，OTN网络按照单元或功能对光通道层进行了划分，而且每一帧数据都配备了独立开销字节，以方便管理。

4.2 数据包封帧技术

在OTN网络的OTUK单元内，对一个块状帧结构进行了特别的定义，以这一结构为标准，固定帧格式、大小，调整传输速率即可在单位时间内完成数据帧数的传输。与SDH网络帧结构定义有所区别，OTN网络中定义的帧结构摒弃了价值微小的字节开销，这在一定程度上提升了宽带设备的利用率。

4.3 串联监视TCM技术

串联监视TCM技术的应用可以满足OTN网络高达6级的监听功能，基于这一项服务，各大运营商、设备商可以对OTN网络开展分段管理。在OTN网络的支持下，TCM监测点可以根据实际需要被设置于不同地方，而且可以满足管理的需求。和SDH网络相比，OTN网络无论是在速度上还是服务质量上，都更具优势。同时，OTN网络内部的TCM技术还支持多项连接，比如串联、重叠等，以满足人们的个性化需求，以从根本上提升网络监控力。

4.4 保护恢复技术

OTN网络下的信息保护大致分为如下三大类别：①路径保护；②子网连接保护；③共享保护环。不同类别的保护对应的技术不同。路径保护是为光传输链路端到端的物理结构提供保护机制，可以大大提升工作路径效率。路径保护可以同时满足单向或双向路径，可以是1+1的方式，也可以是1：N的方式开展管理，管理机制方便、灵活。子网连接保护也是专属保护技术的一种，其主要工作职能为光网络保护，以保护对象为主可以细分为SNC/I、N、S三种。SNC/I面向服务层，可以监测服务层状态、质量；SNC/N面向客户层，主要为服务层与客户层信息传输失效提供保护；SNC/S主要面向OTN网路子层，为通信路径提供失效保护，其组网方式灵活、多变，可以是嵌套式组网也可以是串联式组网。单独的SNC/S专门为TCM子网提供保护。一般情况下的保护服务及连接便会占用系统容量，该容量可以用于其他业务的传输。从整体来看，OTN网络中的保护依据是是否携带APS协议，不携带APS协议的提供1+1单端保护；携带APS协议的提供1：N双端保护和1+1单与双端保护。

4.5 智能控制技术

以往的WDM在光层管理上，是点对点的监控，其监控压力巨大。而且在特殊情况下，监控无法正常反应网络状态，如若接收端光率处于正常范围，则通信链路内的数据则无法保证正常的接收。而全新改良的OTN网络在G.709标准的基础上，采取了光通道检测技术、故障定位技术等，这实现了光通信网络的全面优化，不仅拓展了新的管理功能，而且还可以在IP层感知故障状态，大大提升了管理的灵活性[4]。

5 OTN技术组网应用研究

5.1 在省内长途传输网的应用

5.1.1 应用背景。在长途传输网业务量的不断拓展、客户需求量的不断增加上，网络业务在灵活调度、生存性等方面的问题也不断突显。为了提升网络运行质量，为了实现网络资源的有效传输，必须使用超大容量。超大容量中的OTN交叉设备内设ASON 和GMPLS控制页面，为其提供了多种保护方法，可以有效提升长途传输网的安全性、可靠性。利用大容量OTN交叉设备，可以提升业务相应速度；利用线路和业务支路分离的OUT模式，可以实现网络宽带利用率的最大化。此外，OTN可以在透明状态下完成信号的传送，可以直接与10GE数据结构连接。

5.1.2 建设思路。省内长途传送网担负着业务的上下和传送，无须复杂的业务调度和交叉，所以采用的OTN设备能够实现OUT级别单通道CLI、OSC光监控信道管理的保护。基于部分省内长途传送网光缆距离长的特征，利用单OLP系统带来的差损会引发多个段落业务网需要电中继，而且影响着不同路径的色散补偿，此时可以考虑使用OLP进行保护。

5.2 在城域网核心网的应用

5.2.1 应用背景。在城域网范围内，IP网络设备以光纤为媒介实现直连方式互连，在IP网带宽的持续增长下，骨干设备端口的速率得到了很大的提升，由此暴露了裸光纤直连承载大颗粒业务模式的缺点。在业务调度、网络管理和安全性方面，SDH优于WDM，WDM在业务调度中，以ODF物理调度为主，只能对光层性能开展监控。OTN融合了SDH、WDM两者的优点，其可以满足在光层、电层等波长业务的交叉调度，可以实现业务的接入、封装、服用以及管理和维护，可以形成以解决大颗粒宽带业务网为特征的传送网络。利用OTN交叉功能开展城域网管理，是一种有效的应用方式。

5.2.2 建设思路。当前，OTN在波分层方面具有兼容的功能，同时在ODU1、ODU2、ODU3级别中，具有交叉和保护能力，可以同时满足40Gb/s、10Gb/s、2.5Gb/s业务处理工作。但是，在40Gb/s业务处理中，无法实现交叉进行，所以考虑将40Gb/s转化为4x10Gb/s，然后在交叉处理。OTN在承载GE速率业务上存在灵活调度、提升端到端电路可控性的优势，但在较细颗粒性能监测、故障管理中依然存在很大的不足，因此可以用OTN替代。为了拓宽互联网业务，必须将OTN技术应用于网络业务疏通能力、建立传输业务直达通路等方面，以实现数据网的扁平化发展需求[5]。

6 结束语

在IP数据业务的深入发展下，光通信技术以及其具备的大容量、高宽带等优势必然会得到广泛的应用。OTN网络以及相关技术不单可以满足光通信网的需要，而且还担负着承载大数据业务传输的功能，为IP通信网络的发展提供了重要的技术支撑。相信在OTN网络技术的不断更新和成熟下，OTN在作用会越来越大。综上所述，OTN技术是一种全新的光传送网技术，其具备已有传送网络的众多优势，是面向客户群最广的传送技术之一。通过对OTN技术的定位来看，OTN技术已经成熟，而且在城域网应用中发挥中巨大作用，但对于OTN设备组网来看，必须综合考虑业务传送颗粒、调度需求、组网规模和成本等，以有效解决光线传输距离的问题，以推动我国通信行业的有序开展。