楊靜 顏琨 張勝雄

【摘要】光傳輸網(wǎng)（OTN）是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向。本文首先對(duì)OTN網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)中所使用的技術(shù)的技術(shù)特征進(jìn)行了歸納，之后對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，最后就其發(fā)展方向進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】光傳輸網(wǎng)OTN關(guān)鍵技術(shù)

隨著信息技術(shù)和應(yīng)用需求的發(fā)展，現(xiàn)代通信正在逐漸向以IP技術(shù)為核心的高速寬帶以太網(wǎng)分組業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變。為滿足該網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，光通信技術(shù)被逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代通信系統(tǒng)中承載數(shù)據(jù)傳輸。光傳輸網(wǎng)利用相關(guān)技術(shù)，在SDH網(wǎng)的電復(fù)用層和物理層之間添加光層，所添加的光層可負(fù)責(zé)大顆粒處理，而在電層中則對(duì)原有的映射技術(shù)、復(fù)用技術(shù)等進(jìn)行改進(jìn)或者替換，以提供更高的傳輸容量，滿足網(wǎng)絡(luò)通信需求。

一、OTN技術(shù)及其發(fā)展概述

OTN網(wǎng)絡(luò)是一種整體光網(wǎng)絡(luò)，其利用3R再生器對(duì)各通信子網(wǎng)進(jìn)行連接，連接的子網(wǎng)所傳輸?shù)男盘?hào)為光信號(hào)。完整的OTN網(wǎng)絡(luò)可以完成多業(yè)務(wù)適配、分級(jí)復(fù)用與疏導(dǎo)、交叉調(diào)度、在線監(jiān)測(cè)、保護(hù)方案制定、開(kāi)銷插入與處理等多種功能。鑒于OTN網(wǎng)具有上述多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，故其在骨干層、城際網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層面中具有良好的應(yīng)用性能。

OTN網(wǎng)的光通道層到傳輸層以及該過(guò)程中所涉及的信號(hào)處理都是在光域完成的，OTN網(wǎng)中必須使用路由選擇技術(shù)、傳輸技術(shù)、交叉調(diào)度技術(shù)、光分復(fù)用技術(shù)、光監(jiān)控技術(shù)等實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的處理與調(diào)度。此外，OTN中定義了完善的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)下的信號(hào)可以使用相對(duì)獨(dú)立的模塊完成封裝、適配等操作。信號(hào)在OTN網(wǎng)中傳輸還可以得到有效的保護(hù)。

二、OTN技術(shù)特征

OTN技術(shù)的主要特點(diǎn)集中在開(kāi)放性、靈活性、安全性以及高管理性等方面。

2.1信號(hào)承載更加開(kāi)放

SDH網(wǎng)絡(luò)使用POS端口承載IP數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，通信系統(tǒng)中的路由器使用該端口進(jìn)行通信可有效節(jié)省通信帶寬，減少數(shù)據(jù)開(kāi)銷，提供高速、高質(zhì)量的線路檢測(cè)服務(wù)。但是POS端口的應(yīng)用成本較高，相較于LAN端口而言需要更高的比特成本。

OTN拓展了SDH網(wǎng)絡(luò)的端口設(shè)置，其定義了數(shù)字包封結(jié)構(gòu)，可以介入路由器的LAN端口信號(hào)，從而使得網(wǎng)絡(luò)可以提供任意速率業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的可靠性與靈活性。

2.2光電層調(diào)度疏導(dǎo)更加靈活

OTN網(wǎng)絡(luò)中所使用的交換技術(shù)以2.5G和10G為顆粒度，該顆粒度下網(wǎng)絡(luò)可以在電層執(zhí)行相應(yīng)的大容量業(yè)務(wù)調(diào)度功能，避免了傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)中的ROADM技術(shù)在超大容量光波長(zhǎng)處理方面存在的不足，若將OTN網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)與ROADM技術(shù)進(jìn)行融合，還能夠進(jìn)一步拓展了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。

2.3大顆粒業(yè)務(wù)服務(wù)可靠度更高

為提供可靠、安全的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，電信級(jí)的業(yè)務(wù)中必須要保證50ms的保護(hù)倒轉(zhuǎn)或保護(hù)恢復(fù)時(shí)間。傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，如SDH層面的IP網(wǎng)、WDM設(shè)備等都可以提供該功能。但是大顆粒業(yè)務(wù)條件下的上述功能在應(yīng)用方面存在一定限制。OTN拓展了WDM設(shè)備的功能，將Mesh保護(hù)與恢復(fù)延伸至波長(zhǎng)級(jí)或子波長(zhǎng)級(jí)，為子波長(zhǎng)SNCP和環(huán)網(wǎng)提供豐富可靠的保護(hù)方案。

2.4運(yùn)維與管理能力進(jìn)一步提升

OTN網(wǎng)絡(luò)集成了SDH網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)銷字節(jié)方面的優(yōu)勢(shì)，可以將誤碼記錄到TCMi中，還可以使用GCC0承載相關(guān)管理信息。除此之外，OTN網(wǎng)絡(luò)還規(guī)定了其他的開(kāi)銷字節(jié)，如GCC1、GCC2等，這些字節(jié)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商組建端到端的WDM網(wǎng)絡(luò)具有良好的支持性。

三、OTN關(guān)鍵技術(shù)及其分析

依照通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)所使用的技術(shù)進(jìn)行分類可將其分為分層技術(shù)、包封幀技術(shù)、串聯(lián)監(jiān)視技術(shù)、保護(hù)技術(shù)以及光層OAM技術(shù)等。

3.1分層技術(shù)

OTN網(wǎng)絡(luò)繼承了SDH網(wǎng)絡(luò)的分層概念并對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展和演進(jìn)。

對(duì)比原有的SDH網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)可以看出，OTN分層相當(dāng)于在不改變電域分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)SDH網(wǎng)絡(luò)的光層進(jìn)行了拓展，使其具有數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)復(fù)用、線路選擇、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控等功能。

OTN網(wǎng)絡(luò)的光域分為三層體系，分別為通道層、光復(fù)用層以及光傳輸層等。通道層主要負(fù)責(zé)按照通信要求和信號(hào)路由關(guān)系為所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)選擇相應(yīng)的光波波長(zhǎng)，并為數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)提供監(jiān)測(cè)、選路、恢復(fù)等功能；光復(fù)用層主要是將承載數(shù)據(jù)信息的單波長(zhǎng)光信號(hào)復(fù)用為多波長(zhǎng)信號(hào)，并對(duì)所形成的新的信號(hào)進(jìn)行控制與管理；光傳輸層主要負(fù)責(zé)光信號(hào)的傳輸與管理服務(wù)，特別是在遠(yuǎn)距離光信號(hào)放大、多介質(zhì)光信號(hào)調(diào)整等方面具有重要作用。

為進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的透明性、可靠性和兼容性。OTN網(wǎng)絡(luò)還對(duì)光通道層進(jìn)行了單元和功能劃分，使其分為了光凈荷單元OPUk、光數(shù)據(jù)單元ODUk以及光傳送單元OTUk，并為每一數(shù)據(jù)幀分配了相對(duì)獨(dú)立的開(kāi)銷字節(jié)，以便于更好的提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)。

3.2數(shù)據(jù)包封幀技術(shù)

OTN網(wǎng)絡(luò)中的OTUk單元定義了一個(gè)基本的塊狀幀結(jié)構(gòu)，以該結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，固定幀格式和真大小，更改傳輸速率即可調(diào)整單位時(shí)間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)幀數(shù)。

OTN中的幀結(jié)構(gòu)定義與SDH網(wǎng)絡(luò)中的幀結(jié)構(gòu)定義不同之處在于其摒棄了一些應(yīng)用價(jià)值不大的字節(jié)開(kāi)銷，如E1/E2公務(wù)開(kāi)銷、F1/F2/F3通路開(kāi)銷等。這些開(kāi)銷的摒棄可在一定程度上降低傳輸帶寬的占用率。

3.3串聯(lián)連接監(jiān)視TCM技術(shù)

該技術(shù)可以為OTN網(wǎng)絡(luò)提供多達(dá)六級(jí)的連接監(jiān)視服務(wù)，基于該服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商或者設(shè)備商可以實(shí)現(xiàn)對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)的分段、分級(jí)管理。OTN網(wǎng)絡(luò)下的TCM監(jiān)測(cè)點(diǎn)可依照應(yīng)用與監(jiān)測(cè)需求被設(shè)置在不同位置，其使能狀態(tài)也可以得到有效控制與管理，相較于SDH網(wǎng)絡(luò)而言，其所能提供的故障定位服務(wù)更加快速，業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量更好。同時(shí)，OTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的TCM還可以支持多種連接方式，如嵌套、串聯(lián)、重疊等，以滿足不同的應(yīng)用需求，增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控能力。

3.4保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

OTN網(wǎng)絡(luò)下的信息保護(hù)分為三種類型，分別為路徑保護(hù)、子網(wǎng)連接保護(hù)以及共享保護(hù)環(huán)，不同類型的保護(hù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)不同。（1）第一種保護(hù)技術(shù)主要用于對(duì)光傳輸鏈路端到端的物理結(jié)構(gòu)提供保護(hù)機(jī)制，可以將工作路徑失效所帶來(lái)的影響降到最低。該保護(hù)內(nèi)容中的管理對(duì)象既可以面向單路徑也可以面向雙路徑，既可以以1+1的方式進(jìn)行管理，也可以以1：N的方式進(jìn)行管理，管理機(jī)制非常靈活。（2）第二種保護(hù)技術(shù)同樣屬于專屬保護(hù)技術(shù)，其主要負(fù)責(zé)光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，依照具體保護(hù)對(duì)象不同還可以進(jìn)一步分為SNC/I、N、S三種。SNC/I主要是面向服務(wù)層的，其可以為服務(wù)層提供狀態(tài)和質(zhì)量檢測(cè)、信息保護(hù)倒換等功能；SNC/N主要是面向客戶層的，其可以為服務(wù)層與客戶層之間的信息提供失效保護(hù)和劣化保護(hù)；SNC/S主要為OTN網(wǎng)絡(luò)子層所創(chuàng)建的通信路徑提供失效保護(hù)，其組網(wǎng)方式非常靈活，既可以以嵌套的方式進(jìn)行組網(wǎng)，也可以以串聯(lián)的方式進(jìn)行組網(wǎng)。單獨(dú)的SNC/S負(fù)責(zé)特定的TCM子網(wǎng)保護(hù)。（3）第三種保護(hù)技術(shù)可以為每一個(gè)連接提供1：1的容量保護(hù)和路由保護(hù)。正常情況下的保護(hù)服務(wù)及其相關(guān)連接并不占用系統(tǒng)容量，該容量可用于傳輸其他額外業(yè)務(wù)。

綜合來(lái)看，OTN中的保護(hù)策略依照是否攜帶APS協(xié)議、支持方式為1：1還是1：N、保護(hù)路徑為單向還是雙向等分為五類：不帶APS協(xié)議的1+1單端保護(hù)；帶APS協(xié)議的 1：N單/雙端保護(hù)；帶APS協(xié)議的1+1單/雙端保護(hù)。

3.5傳輸技術(shù)

OTN的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于大容量遠(yuǎn)距離傳輸。其所使用的帶外前向糾錯(cuò)技術(shù)可以幫助提升信號(hào)傳輸距離；所使用的調(diào)制與編碼技術(shù)，如強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、聯(lián)合調(diào)制等技術(shù)可以提升單波長(zhǎng)的信息容量；所使用的色散補(bǔ)償技術(shù)、均衡技術(shù)等可以提升OTN網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)距離和傳輸速率。

3.6智能控制技術(shù)

傳統(tǒng)的WDM在光層的管理主要為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連續(xù)監(jiān)控和部分通信管理，其面臨著巨大的監(jiān)控壓力。某些情況下，監(jiān)控結(jié)果無(wú)法正常反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和狀態(tài)，如接收端光功率正常，但通信鏈路內(nèi)的數(shù)據(jù)卻無(wú)法正常接收等。OTN網(wǎng)絡(luò)在G.709標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上使用了光通道檢測(cè)技術(shù)、QoS確認(rèn)技術(shù)、故障定位技術(shù)、關(guān)聯(lián)檢測(cè)技術(shù)、基于波長(zhǎng)的功率均衡與控制管理技術(shù)、光波長(zhǎng)沖突管理技術(shù)等對(duì)光通信網(wǎng)絡(luò)的控制與監(jiān)測(cè)進(jìn)行了完善，不僅可以豐富管理功能，還能夠在IP層面完成狀態(tài)檢測(cè)與故障感知，提升管理靈活性和可控性。

四、光傳輸網(wǎng)的應(yīng)用分析

光傳輸網(wǎng)是WDM的未來(lái)演進(jìn)趨勢(shì)，其可以實(shí)現(xiàn)E2E的自動(dòng)化交換，能夠全面解決組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與業(yè)務(wù)承載中存在的多種問(wèn)題。其發(fā)展及應(yīng)用前景可以從技術(shù)規(guī)范、設(shè)備發(fā)展以及業(yè)務(wù)發(fā)展等幾方面描述。（1）在技術(shù)規(guī)范方面，其在10GE LAN以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、2.5Gb/s業(yè)務(wù)等方面存在一定的不足，而目前補(bǔ)充性文件G.sup43中的規(guī)范與現(xiàn)有的OTN標(biāo)準(zhǔn)體系中的部分內(nèi)容存在不兼容等問(wèn)題。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，OTN及其關(guān)鍵技術(shù)會(huì)以現(xiàn)有的光傳輸體系為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，向新業(yè)務(wù)映射方式等方向發(fā)展。（2）在設(shè)備發(fā)展方面來(lái)看，OTN網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵技術(shù)所需的設(shè)備仍舊會(huì)向大容量、遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，各設(shè)備所支持的技術(shù)功能更加豐富集中。特別的，隨著交叉交換技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，OTH設(shè)備會(huì)進(jìn)一步匹配更大交叉容量和更多交叉顆粒的業(yè)務(wù)。（3）在技術(shù)發(fā)展方面，OTN關(guān)鍵技術(shù)會(huì)集中在業(yè)務(wù)接入適配方面、光層調(diào)度方面、傳送能力提升方面、電層調(diào)度方面、OTU3支持方面、光層與電層信號(hào)交換方面等。特別是在省級(jí)骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等核心網(wǎng)OTN部署中，基于ROADM、OTH等技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)才能夠有效實(shí)現(xiàn)端到端的OTN傳輸網(wǎng)絡(luò)部署。

五、總結(jié)

總之，隨著IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，光通信技術(shù)以及所具有的大容量、高帶寬性能優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)得到廣泛的應(yīng)用和部署。而OTN網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵技術(shù)不僅能夠滿足光通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，還能夠承載全面豐富的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，為IP化通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供支持。隨著OTN技術(shù)的成熟和不斷發(fā)展，OTN必將會(huì)在未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)中扮演越來(lái)越重要的角色。

參考文獻(xiàn)

[1]左書(shū)佳.光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)研究與應(yīng)用分析[D].上海：上海交通大學(xué)，2011

[2]趙文玉.光傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].中興通訊技術(shù)，2008，14（4）：25-28

[3]沈文靜. OTN技術(shù)的研究和應(yīng)用分析[J].科技傳播，2011，7：219-221

[4]房超.光傳送網(wǎng)（OTN）若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2011