光传送网关键技术及应用
摘要：随着数据类业务的爆炸式持续增长，基于VC-12/VC-4带宽调度颗粒的同步
数字体系(SDH)结合点到点波分复用(WDM)
的典型传送网络结构面临着严峻挑战。
如何在保持现有传送网络功能的前提下提供大
颗粒带宽的传送与调度，成为新一代光传送网亟需解决的课题。
光传送网(OTN)技术的
出现，解决了大颗粒带宽的传送与调度的难题，同时在光层提供了类似SDH的组网、保护与管理等功能，在继承原有功能的基础上直接弥补了缺陷，是下一代传送网主流技术。
由于处于应用初期，如何应用OTN成为目前业界关注的焦点问题。
文章在综合分析多种因素的基础上提出了OTN的应用建议。
关键词：光传送网；关键技术；组网；应用
随着传送网络承载的主要客户类型由
语音转向数据的变化，基于光同步数字体系(SDH)以VC-12/VC-4为带宽调度颗粒结合点
到点波分复用(WDM)多波长传输的网络结构面临着严峻挑战。
首先是数据业务量大导致传送带宽颗粒产生的低效适配问题，如对于路由器的千兆比以太网(GE)或10GE接口，若采用目前典型结构来传送，则需要多个VC-12/VC-4通过连续级联或虚级联的方式
来映射，适配和传送效率显着降低。
其次是WDM网络的维护管理问题。
目前的WDM网络主要检测SDH帧结构的B1字节和J0字节等开销[1]，对于信号在WDM网络传输中的性能和告警等功能检测较弱。
最后是WDM网络的组网能力问题。
WDM网络目前仅仅支持点到点或者环网拓扑，在光域基本没有或支持有限的组网能力。
因此，针对这些需求，国际电联(ITU-T)基于光域数字处理尚不成熟的技术现状，从1998年左右开始提出了基于大颗粒带宽进行组网、调度和传送的新型技术——光传送网(OTN)的概念，同时持续对于相关标准进行了规范，截至到目前已经规范了网络结构、网络接口、设备功能接口、管理模型和抖动等。
OTN技术是综合了SDH 和WDM优势并考虑了大颗粒传送和端到端维
护等新需求而提出并实现的技术，相关规范同时涵盖了未来全光网的范畴，是光网络极有发展潜力的新型技术，将在后续的网络中逐渐引入与应用。
1光传送网的技术特征
OTN技术继承了SDH和WDM技术的诸多优势功能，同时也增加了新的技术特征。
(1)多种客户信号封装和透明传输
基于ITU-T的OTN帧结构可以支持多种客户信号的映射，如SDH、异步转发模式(ATM)、以太网等。
目前对于SDH和ATM可实现标准封装和透明传送，但对于以太网则支持有所差异。
例如对于GE客户，OTN尚未规范具体的映射方式，各设备厂家采用不同的方式实现GE客户透传，导致客户业务无法互通，同时由于10GE接口的规范完成晚于OTN标准框架规范，OTN对于10GE的透明传送程度有所差异，目前ITU-T提出了2种标准方式和3种非标准方式，解决了点到点透明传送10GE的问题。
(2)大颗粒带宽复用、交叉和配置
OTN目前定义的电域的带宽颗粒为光通
路数据单元(ODUk,k=1,2,3)，即ODU1(Gb/s)、ODU2(10Gb/s)以及ODU3(40Gb/s)，光域的带宽颗粒为波长，相对于SDH的VC-12/VC-4
的处理颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒
明显要大很多，对高带宽客户业务的适配和传送效率显着提升。
(3)强大的开销和维护管理能力
OTN提供了和SDH类似的开销管理能力，OTN光通路(OCh)层的OTN帧结构大大增强了OCh层的数字监视能力。
另外OTN还提供6
层嵌套串联连接监视(TCM)功能，这样使得OTN组网时，端到端和多个分段同时进行性
能监视成为可能。
(4)增强了组网和保护能力
通过OTN帧结构和多维度可重构光分插复用器(ROADM)的引入，大大增强了光传送
网的组网能力，改变了目前WDM主要点到点提供传送带宽的现状。
而采用前向(FEC)技术，显着增加了光层传输的距离(如采用标
准的FEC编码，光信噪比(OSNR)容限可降低
5dB左右，采用其他增强型FEC，光信噪比(OSNR)容限降低等多)。
另外，OTN将提供更
为灵活的基于电层和光层的业务保护功能，如基于ODUk层的光子网连接保护(SNCP)和共享环网保护、基于光层的光通道或复用段保护等，但目前共享环网技术尚未标准化。
(5)OTN支持多种设备类型
鉴于OTN技术的特点，目前OTN支持4种基本的设备类型[10]，即OTN终端型设备、基于电交叉功能的OTN设备、基于光交叉功能的OTN设备和基于光电混合交叉功能的OTN设备。
目前大多数厂家支持的OTN产品主要以OTN终端设备和基于光交叉功能的OTN设备为主，基于电交叉功能和光电混合交叉功能的OTN设备也有部分提供，在具体应用时可根据实际需求综合考虑选择哪种
或哪几种OTN设备。
(6)OTN目前不支持小带宽粒度
由于OTN技术最初的目的主要是考虑处理Gb/s以及以上带宽粒度的客户信号，因此并没有考虑低于Gb/s的客户信号。
随着OTN客户需求的发展变化，基于更低带宽颗粒(如Gb/s量级及以下)的需求出现，ITU-T 也加大研究力度，目前正在根据各成员提案
讨论如何规范具体的带宽粒度规格和参数，同时研究基于多种较小带宽颗粒的通用映
射规程(GMP)。
2OTN关键技术及实现
OTN技术包括很多关键技术，主要有接口技术、组网技术、保护技术、传输技术、智能控制技术和管理功能等等。
接口技术
OTN的接口技术主要包括物理接口和逻辑接口两部分，其中逻辑接口是最关键的部分。
对于物理接口而言，ITU-T已规范了相应接口参数，而对于逻辑接口，ITU-T规范了相应的不同电域子层面的开销字节，如光通路传送单元(OTUk)、ODUk(含光通路净荷单元(OPUk))等，以及光域的管理维护信号。
其中OTUk相当于段层，ODUk相当于通道层，而ODUk又包含了可独立设置的6个串联连接监视开销。
在目前的OTN设备实现中，基于的帧，电层的开销支持程度较好，一般均可实现大部分告警和性能等开销的查询与特定开销(含映射方式)的设置，而光域的维护信号由
于具体实现方式未规范，目前支持程度较低。
组网技术
OTN技术提供了OTN接口、ODUk交叉和波长交叉等功能，具备了在电域、光域或电域光域联合进行组网的能力，网络拓扑可为点到点、环网和网状网等。
目前OTN设备典型的实现是在电域采用ODU1交叉或者光域
采用波长交叉来实现，其中不同厂家当中采用电域或电域光域联合方式实现的较少，而采用光域方式实现的较多。
目前电域的交叉容量较低，典型为320Gb/s量级，光域的线路方向(维度)可支持到2～8个，单方向一
般支持40×10Gb/s的传送容量，后续可能
出现更大容量的OTN设备。
保护恢复技术
OTN在电域和光域可支持不同的保护恢
复技术。
电域支持基于ODUk的子网连接保
护(SNCP)、环网共享保护等；光域支持光通道1＋1保护(含基于子波长的1＋1保护)、光通道共享保护和光复用段1＋1保护等。
另外基于控制平面的保护与恢复也同样适
用于OTN网络。
目前OTN设备的实现是电域
支持SNCP和私有的环网共享保护，而光域
主要支持光通道1＋1保护(含基于子波长的
1＋1保护)、光通道共享保护等。
另外，部
分厂家的OTN设备在光域支持基于光通道的控制平面，也支持一定程度的保护与恢复功能。
随着OTN技术的发展与逐步规模应用，以光通道和ODUk为调度颗粒基于控制平面
的保护恢复技术将会逐渐完善实现和应用。
传输技术
大容量、长距离的传输能力是光传送网络的基本特征，任何新型的光传送网络都必然不断采用革新的传输技术提升相应的传
输能力，OTN技术也不例外。
OTN除了采用
带外的FEC技术显着地提升了传输距离之外，而目前已采用的新型调制编码(含强度调制、相位调制、强度和相位结合调制、调制结合偏振复用等)结合色散(含色度色散和偏振
模色散)光域可调补偿、电域均衡等技术显
着增加了OTN网络在高速(如40Gb/s及以上)大容量配置下的组网距离。
智能控制技术
OTN基于控制平面的智能控制技术包含。