PTN 和OTN 传输设备的优劣势及发展趋势

万福瑞

（中国移动通信集团绍兴分公司，浙江 绍兴 312000）

0 引 言

分组传送网（Packet Transport Network，PTN）具有灵活性高、可扩展性强等特点，适用于大规模数据传输与网络管理。光传输网络（Optical Transport Network，OTN）带宽利用率高、可靠性好，适用于远距离和大容量传输。随着云计算、物联网等新技术的迅猛发展，人们对传输设备提出越来越高的要求。PTN 朝着智能化和虚拟化的方向不断发展，满足多种业务需要。OTN向着更大容量和更低成本的方向发展，提供更高的传输效率和更优的服务质量。

1 PTN 和OTN 的基本概念与架构

1.1 PTN 概述

PTN 是一种基于分组交换的传输网络，广泛应用于数据、视频等多种类型的通信服务。PTN 以结合了网际互连协议和多标签交换技术的网络通信技术（Internet Protocol/Multi-protocol Label Switching，IP/MLS）为基础，可实现对数据的分组转发和交换。PTN 主要分为分组传送信道层（Packet Transport Channel，PTC）、传送通路层（Packet Transport Path，PTP）以及传送网络传输媒质层（Transport Network Transmission Medium，TNTM）3 个子层。此外，PTN的接口类型主要有用户网络接口（User Network Interface，UNI）和网间网络接口（Network to Network Interface，NNI）2 种。其中，UNI 是PTN 设备与用户设备之间的连接点，提供同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）等多种业务的接口选择[1]。

1.2 OTN 概述

OTN 是一种基于光纤技术建立的传输网络系统，主要用于大规模和高速率的通信应用场景。OTN支持多种通信流传输，且提供较强的网络管理与维护功能。根据ITU-T 国际电信联盟规定，OTN 分为7 层结构，分别为客户信号层、光通道净荷单元（Optical Channel Payload Unit，OPU）、光通道数据单元（Optical Channel Data Unit，ODU）、光通道传送单元（Optical Channel Transport Unit，OTU）、光通道层（Optical Channel layer，OCH）、光复用段层（Optical Multiplex Section layer，OMS）、光传输段层（Optical Transmission Section layer，OTS）[2]。

2 PTN 和OTN 的特点及其技术原理

2.1 技术特点

PTN 具有传输速率高和延迟低2 个特点。一方面，PTN 采用先进的传输技术，如端到端的伪线仿真（Pseudo-wire Emulation Edge to Edge，PWE3）技术、多业务承载技术等，可以实现更高的传输速率和传输可靠性。这意味着当传输数据量较大时，PTN 可以提供较快的传输速度，以满足用户对实时数据的需求[3]。另一方面，延迟越低表示数据传送越快。延迟是指数据从发送到接收的间隔时间。在要求实时传输、即时通信的情况下，低延迟是维持数据及时、准确传送的关键。PTN 优化传输技术与网络架构，可以实现更低的数据传输延迟。

OTN 被认为是一种高效的数据传输手段，拥有众多的优点和独特的性质。第一，OTN 拥有较大的传输带宽。它采用光纤通信技术可以实现高速传输，以满足人们对数据越来越高的要求。第二，OTN 误码率低。利用光纤通信技术的稳定性，OTN 进行数据传输时很少出错，保证数据的可靠性。第三，OTN灵活性大。用户可按需调整网络配置，实现快速部署与扩展，满足不同的业务需求。第四，OTN 具有优秀的网络管理能力。运营商能够通过高级管理系统实时监测网络状态，迅速判断问题并快速反应，确保数据的可靠传输。

2.2 技术原理

PTN 使用分组交换技术将用户数据进行分组并封装成若干个数据包进行传送，提高传输的可靠性。另外，PTN 能够针对不同需求进行数据优先级排序和流量控制，确保重要的通信流拥有更好的传输质量和更高的服务水平[4]。

OTN 采用点对多点的传输方式，在传输过程中通过在线路上插入多个站点来实现多个通信流的传输。该传输方式可以同时支持多个通信流，能够充分利用网络资源，提高传输效率和带宽利用率。OTN 分组业务处理技术可以将数据划分成若干小块传送，通过将中继站点插入网络实现传输路由的选择和转发。该技术具有高灵活性和高扩展性，可用于构建各种有特定需求的通信网络。

3 PTN 和OTN 的优劣势比较

3.1 传输效率

PTN 利用分组传送技术将数据封装后重新发送，提高传输效率。OTN 则是先将数据由电信号转换为光信号，再利用光纤进行传输，能够实现远距离传输，且抗干扰性更好。综上，OTN 具有传输速率高、容量大以及可靠性高等特点，而PTN 具有传输效率高和可扩展性好等特点。

3.2 可靠性

PTN 和OTN 在可靠性方面的表现如表1 所示，主要从各自具有的功能和引入的技术2 个方面进行阐述。

表1 PTN 和OTN 在可靠性方面的特点

3.3 灵活性

灵活性是指系统或者技术对各种应用场景、各种需求的适应能力。在网络通信领域中，PTN 和OTN在灵活性方面存在着差异。例如，PTN 具有高灵活性，支持多种接口类型和协议，能满足不同应用场景下的数据传输需求。不管是语音、视频还是数据等其他业务，PTN 均能提供有效和稳定的传输路由。此外，PTN 具有可编程的特点，可根据实际需求进行动态调节，进一步提高其灵活性[5]。相较而言，尽管OTN 具有波分复用功能和出色的容错性，但在适应各种接口类型和协议方面的灵活性稍逊于PTN。

4 适用场景现状分析

4.1 工业互联网

PTN 和OTN 在工业互联网中扮演着重要角色。PTN 的一个重要作用是实现工业设备间数据的实时传输。例如，在制造业中，机床或传送带等工业设备可以通过PTN 连接起来，进而实时传送数据或执行操作指令等。这有助于企业智能化管理生产过程，以提高生产效率和产品质量。OTN 是工业互联网中主要应用于大数据传输与存储的技术。以物联网应用为例，利用OTN 能够快速将采集的大量数据传输至云平台进行处理并对其予以保存[6]。

4.2 广播电视传输

广播电视传输是指从摄像机或录音机向录播室、演播室、其他场所传送视频、音频及其他数据。PTN技术的应用使得广播电视节目能够以更快的速度传输，有效减少网络拥堵等问题对节目播放的干扰，给受众带来更好的收看体验。PTN 采用分组交换技术，将音视频信号分成小数据包发送。这样可以有效降低传输时延，并允许多段广播电视节目同时发送，提高传输效率。另外，PTN 可以综合运用前向纠错、流量控制以及拥塞管理等优化技术，保证广播电视传输稳定可靠。OTN 带宽利用率较高，容错能力较强，能够满足广播电视行业对优质视频的传输要求，且具有很强的适应性，能灵活处理各种传输需求，为广播电视节目提供可靠和有效的传输途径。

4.3 5G 网络

对于5G 网络而言，提升高速数据的传输性能是改善用户体验和满足大范围连接要求的关键。PTN 技术采用先进的传输算法和优化路由选择机制，可以有效增强数据传输效率与网络稳定性，实现5G 基站间的高速数据传输，使用户更快地获得信息，实现实时交互。5G 网络对高速率和大容量数据传输需求越来越强，而OTN 有效而可靠的光传输技术可以满足5G网络对大带宽和低时延等方面的要求。另外，OTN能提供灵活多样的网络配置与管理功能，支持5G 网络使用边缘计算、网络切片等新兴技术，并能满足各种网络切片要求，实现边缘节点之间的快速互联，提高网络性能与服务质量。

5 通信传输发展趋势分析

5.1 全光网络

随着光纤技术的发展，全光网络将成为一种主流。全光网络可以在降低网络复杂性与故障风险的前提下实现高速、大容量的数据传输。与传统铜线传输相比，光纤传输信号衰减小、传输速度快，可支持较长距离的数据传输。开发全光网络能增强网络的稳定性与可靠性，给用户带来更佳的通信体验。PTN 是建立在分组交换技术基础上的网络技术之一，能够很好地与全光网络数据传输速度快、灵活性高的特点相匹配。借助PTN，能够有效管理全光网络的资源，灵活分配全光网络的服务，创造更加个性化和高质量的通信体验。OTN 也能在全光网络中发挥重要作用，如灵活管理多类波长，利用更高的网络利用率进行更可靠的数据传输等。

5.2 软件定义网络

软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是今后通信传输的一个重要发展趋势。通过对网络设备控制平面与数据平面进行拆分，可以对设备进行编程与定制，使其适应各种网络环境与应用场景，提升网络的灵活性和可维护性。SDN 技术能够通过集中式控制器管理与分配整个网络，简化网络管理流程并降低运维成本。另外，SDN 技术能够根据网络流量变化动态调整网络拓扑结构，提高网络的利用效率和网络性能[7]。SDN 技术结合PTN 和OTN 技术能够进一步提高网络性能及效率。SDN 拥有灵活智能的管理功能，结合PTN 和OTN 技术的高效传输，使其能够为通信网络提供更高级、可靠的应用方案。

6 结 论

PTN 和OTN 传输设备在网络领域具有各自的优势与特点。在未来的发展中，PTN 和OTN 传输设备需要不断优化和升级，以适应新的网络需求和技术趋势。PTN 应继续改进分组交换技术，提高网络的灵活性和可管理性。OTN应加强光传输技术的研究和创新，进一步提高网络的传输效率和容量。同时，两者之间可以进行技术融合和协同发展，实现更加高效、可靠以及安全的网络传输。