蔡 玄，吳 艷，廖依晨

［國(guó)網(wǎng)益陽(yáng)供電公司信息通信公司（大數(shù)據(jù)中心），湖南 益陽(yáng) 413000］

0 引言

20 世紀(jì)90 年代中期，SDH 技術(shù)引入我國(guó)，以其顯著的優(yōu)勢(shì)在諸多領(lǐng)域獲得了較快發(fā)展，如城域網(wǎng)?；贗P 或TDM 技術(shù)，同步數(shù)字體系不但能達(dá)到多業(yè)務(wù)分組交換，也能達(dá)到復(fù)用，靈活調(diào)節(jié)傳輸帶寬。伴隨通信技術(shù)不斷發(fā)展，同步數(shù)字體系逐漸退出服務(wù)，資源耗盡。OTN 是一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相比于傳送網(wǎng)技術(shù)，有著更多實(shí)用特點(diǎn)，如大帶寬、智能開通，可以進(jìn)一步達(dá)到傳輸網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)要求。如今，光傳送網(wǎng)正處在發(fā)展初期，就其網(wǎng)絡(luò)涉及范圍而言，不能實(shí)現(xiàn)和同步數(shù)字體系網(wǎng)絡(luò)一樣規(guī)模，這對(duì)于新科技的推廣而言需面臨較大的挑戰(zhàn)，基于已有條件，怎樣在驅(qū)動(dòng)新技術(shù)更新的同時(shí)，又可以利用傳統(tǒng)技術(shù)資源，推動(dòng)技術(shù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換已是電力通信系統(tǒng)當(dāng)下亟須處理的問題。

1 光傳送網(wǎng)技術(shù)

（1）電層帶寬顆粒復(fù)用。光傳送網(wǎng)OTN（圖1）對(duì)于提高傳送速度及適配性有著明顯作用，光傳送網(wǎng)帶寬顆粒大于同步數(shù)字體系的VC 顆粒，光傳送網(wǎng)定義的帶寬顆?？梢苑殖桑∣DUk，k 的取值包括0、1、2、3）：ODU0 顆粒（其傳輸速率為1000Mbit/s），ODU1（2.5Gbit/s），ODU2（10Gbit/s），ODU3（40Gbit/s）。

圖1 光傳送網(wǎng)OTN

（2）保護(hù)能力。在光層和電層上，光傳送網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)明顯改變了基于同步數(shù)字體系顆粒的調(diào)度帶寬的現(xiàn)狀[1]。

（3）多種客戶信號(hào)封裝。光傳送網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)能達(dá)到對(duì)同步數(shù)字體系與ATM 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，支持多類客戶信號(hào)映射及傳輸，如以太網(wǎng)（圖2）。

圖2 以太網(wǎng)

（4）開銷管理能力。光傳送網(wǎng)能達(dá)到若干分段與端到端同步開展性能監(jiān)控，光傳送網(wǎng)光通路層的幀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了光傳送網(wǎng)數(shù)字化監(jiān)控能力，所以光傳送網(wǎng)具有和同步數(shù)字體系類似的開銷管理水平。光傳送網(wǎng)引進(jìn)了豐富的開銷，讓其擁有OAM&P 管理功能。光傳送網(wǎng)包含有多個(gè)光層，其中，光信道層包含以下子層：①凈荷單元，簡(jiǎn)稱為OPU。②數(shù)據(jù)單元，簡(jiǎn)稱為ODU。③傳送單元，簡(jiǎn)稱為OTU。光信道凈荷單元：實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的映射，涉及IP 分組和ATM 信元等。ODUk 單元：也就是通道層。賦予和數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的連通性，保護(hù)及監(jiān)控等。OTUk單元，也被稱作數(shù)字段層，賦予FEC 和監(jiān)控功能。客戶信號(hào)是凈荷單元加上開銷之后映射至OPUk，如以太網(wǎng)和MPLS 等，k 可以是0、1、2、3、4，依次對(duì)應(yīng)GE、2.5G、10G、40G 及100G；對(duì)于ODUk 而言，其構(gòu)成一般包括ODU 凈荷及OPUk 開銷；針對(duì)數(shù)字段層及FEC 區(qū)域，待有效完成疊加后，映射至OTUk；其經(jīng)過開銷，變?yōu)镺CH[2]。其調(diào)制到載波，若干載波復(fù)用，進(jìn)入光復(fù)用段層，在合入監(jiān)控信道之后，組成傳輸段。

2 同步數(shù)字體系技術(shù)

（1）SDH 產(chǎn)生背景。如今為信息社會(huì)，要求通信網(wǎng)可以提供多元化的電信業(yè)務(wù)，信息量將持續(xù)增加，這需要通信網(wǎng)朝著綜合化趨勢(shì)發(fā)展。傳輸系統(tǒng)為通信網(wǎng)不可或缺的成分，其好壞與通信網(wǎng)發(fā)展有關(guān)。持續(xù)提升信號(hào)速率，延伸傳輸頻帶，猶如一條持續(xù)拓展的可以容納大車流的公路。并且，人們希望具備有接口標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到便捷通信。傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)，因復(fù)用方式難以達(dá)到傳輸需求，另一方面，區(qū)域性規(guī)范也使得網(wǎng)絡(luò)互連不易實(shí)現(xiàn)，所以在當(dāng)下，PDH 傳輸體制已是通信網(wǎng)瓶頸，影響了傳輸網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展。傳輸體制不足表現(xiàn)于這些層面，即接口、復(fù)用方法、運(yùn)維及沒有集中的網(wǎng)管接口。因上述種種不足，使得PDH 傳輸體制難以滿足傳輸網(wǎng)發(fā)展需要，在這樣的背景下，美國(guó)人提出了同步網(wǎng)絡(luò)體制[3]。在1988 年接受了此概念，且重命名為SDH，讓其不但適用光纖傳輸（圖3），也能應(yīng)用于微波及衛(wèi)星傳輸，是一種重要的通用技術(shù)體制。

圖3 光纖傳輸

（2）同步數(shù)字體系（SDH）幀結(jié)構(gòu)。針對(duì)低速信號(hào)，為達(dá)到復(fù)用及交換目標(biāo)，也就是便于上/下信號(hào)。對(duì)STMN 幀進(jìn)行了規(guī)定，是將字節(jié)當(dāng)作單位的幀結(jié)構(gòu)，如圖4所示。根據(jù)圖中所含信息可知，為一種9 行×270×N 列的結(jié)構(gòu)。這一處的N 值可選擇：1，4，16...，表明這一信號(hào)由N 個(gè)信號(hào)復(fù)用而成。顯而易見，對(duì)于STM-1 信號(hào)來(lái)講，其結(jié)構(gòu)屬于一種塊狀幀，復(fù)用成信號(hào)時(shí)，只是把列按間插復(fù)用，行數(shù)是9。信號(hào)傳輸時(shí)由bit 進(jìn)行，同步數(shù)字體系信號(hào)幀傳送原則：從左至右，從上至下，傳完一行、一幀，再傳下行、下幀。幀周期恒定屬于同步數(shù)字體系信號(hào)的顯著特征，其幀頻均為8 千幀每秒。因周期恒定，使得信號(hào)速率存在其規(guī)律性。此種規(guī)律性為分/插低速信號(hào)提供了機(jī)會(huì)，尤其適用大容量傳輸。STM-N 幀結(jié)構(gòu)包括以下成分，即段開銷（可分成RSON 及MSOH）、管理單元指針及信息凈負(fù)荷。①信息凈負(fù)荷。將其視為車廂，針對(duì)STM-N 而言，其幀結(jié)構(gòu)內(nèi)有著各類信息碼，把低速信號(hào)視為貨物，其被打包進(jìn)入車廂，承載于同步傳輸模塊N 級(jí)貨車上，POH 字節(jié)檢測(cè)運(yùn)輸中貨物有無(wú)被損、找出存在問題的貨物。②段開銷，簡(jiǎn)稱是SOH。針對(duì)同步傳輸模塊N 級(jí)貨車，監(jiān)控其運(yùn)送的所有貨物是否被損[4]。③管理單元指針，簡(jiǎn)稱是AU-PTR。在同步傳輸模塊N 級(jí)幀結(jié)構(gòu)中，payload 的首個(gè)字節(jié)位置，由管理單元指針來(lái)指示，它是一種重要的指示符，對(duì)指針值進(jìn)行有效輸送，有助于更好管理payload。

圖4 STM-N 幀結(jié)構(gòu)

（3）同步數(shù)字體系信號(hào)傳送。即便幀結(jié)構(gòu)為塊狀，而在實(shí)際進(jìn)行傳輸時(shí)，仍根據(jù)串行碼流順序開展，也就是從左至右，從上至下。對(duì)于同步傳輸模塊N 級(jí)，其幀頻為8.0×103幀/s，無(wú)論是幀長(zhǎng)還是幀周期，均是恒定的125μs。在同步傳輸模塊N 級(jí)之下，針對(duì)信號(hào)幀特定字節(jié)進(jìn)行了規(guī)定，一秒被傳送8000 次，此字節(jié)比特速度為8.0×103×8bit，即64kbit/s，從數(shù)字電話來(lái)分析，其屬于重要的一路傳輸速率[5]。按照復(fù)用線路結(jié)構(gòu)，針對(duì)PDH數(shù)字信號(hào)，可將其復(fù)用為STM-N 信號(hào)。在傳輸網(wǎng)技術(shù)規(guī)定下，將同步數(shù)字系列當(dāng)作同步數(shù)字體系的有效負(fù)荷，C-4 顆粒對(duì)應(yīng)同步數(shù)字系列速率。140M 信號(hào)基于速度適配打包進(jìn)到容器內(nèi)，其經(jīng)過通道開銷變?yōu)閂C-4，緊接著其加上AU-PTR，也就是基于定位處理產(chǎn)生AU-4，其結(jié)合SOH 復(fù)用成一路的AUG，如此一來(lái)，便產(chǎn)生STM-1 信號(hào)，同步傳輸模塊N 級(jí)信號(hào)的產(chǎn)生通過字節(jié)間插復(fù)用達(dá)到。

（4）同步數(shù)字體系字節(jié)間插復(fù)接特點(diǎn)。對(duì)于STM-1同步傳輸模塊來(lái)講，其響應(yīng)速度為155Mbit/s，是同步數(shù)字體系基本傳輸結(jié)構(gòu)等級(jí)，無(wú)論是STM-4 還是STM-16，二者都屬于數(shù)字信號(hào)，前者響應(yīng)速度為622Mbit/s，后者響應(yīng)速度為2.5Gbit/s，將信息模塊當(dāng)作基準(zhǔn)，開展間插復(fù)接，例如，STM-4=4×STM-1（155Mbit/s），STM-16=4×STM-4（622Mbit/s），同步復(fù)接數(shù)量為4 的倍數(shù)。

3 SDH 與OTN 混合組網(wǎng)技術(shù)及實(shí)踐

（1）光傳送網(wǎng)與同步數(shù)字體系異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)。伴隨IT 和生物科技的發(fā)展，流量快速增長(zhǎng)，諸多應(yīng)用對(duì)傳輸網(wǎng)提出了更高的要求，如短視頻。對(duì)于光傳送網(wǎng)技術(shù)而言，由于本身技術(shù)的局限性，早已無(wú)法滿足市場(chǎng)不斷變化的需求。與此同時(shí)，同步數(shù)字體系及5G 一起推出市場(chǎng)，導(dǎo)致電力通信系統(tǒng)無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)全區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使得OTN 技術(shù)的普及時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。然而綜合現(xiàn)階段傳送技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及不足，可以看出在靈活性及可靠性方面，OTN 技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)及較高的價(jià)值[6]。從業(yè)務(wù)承載方面來(lái)分析，OTN 通常運(yùn)用在超過1G 的大顆粒業(yè)務(wù)上。針對(duì)低于1G 的小顆粒業(yè)務(wù)，可借助同步數(shù)字體系和光傳送網(wǎng)異構(gòu)實(shí)現(xiàn)，在2M～100G，針對(duì)各種速率的處理，更能滿足傳輸網(wǎng)的資源情況。基于定義VC 適配ODN 幀結(jié)構(gòu)，選擇使用線卡來(lái)封裝映射，能促進(jìn)光傳送網(wǎng)和同步數(shù)字體系異構(gòu)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)借助OTN 承載SDH 業(yè)務(wù)的效果，提供OTN/SDH 交換功能，還有以太網(wǎng)及專業(yè)業(yè)務(wù)接入，建立能承載大量業(yè)務(wù)的OTN 網(wǎng)絡(luò)。借助SDH 成幀，將E1 映射至VC12，再把這些VC12 全部復(fù)用至VC4，將其引入交叉矩陣實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度。基于該現(xiàn)象，線路卡板往往會(huì)將4 個(gè)VC4 集合成一個(gè)STM-4，在建映射透?jìng)鲿r(shí)，STM-4 可以在ODUk 中封裝，在這之中，k 是0、1、2，最終復(fù)用至高階ODUk。

根據(jù)映射原理來(lái)分析，正式轉(zhuǎn)碼編碼前，串行器接收數(shù)據(jù)信息，并且達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)質(zhì)量。將信號(hào)成幀封裝，以形成通用成幀，獲得GFP 幀信號(hào)，它屬于固定比特率信號(hào)，在開展信號(hào)轉(zhuǎn)碼之后，將其存儲(chǔ)于中央處理模塊。對(duì)于ODUk 的規(guī)則映射器，可以和中央處理模塊開展數(shù)據(jù)包處理，基于ODUk 幀中完成映射，然后針對(duì)多路信號(hào)，把其復(fù)用到高階中，在OTUk（其中，k 的取值有1、2、4）成幀后就能從接口輸出。對(duì)于解復(fù)用過程而言，本質(zhì)上屬于一個(gè)相反過程。從信號(hào)解映射的層面來(lái)分析，基于OTUk（其中，k 的取值有1、2、3、4）信號(hào)解復(fù)用ODUk（其中，k 的取值有0、1、2）信號(hào)，且在緩存區(qū)中接收ODUk（其中，k 的取值有0、1、2），接下來(lái)，對(duì)時(shí)鐘信息進(jìn)行提煉，把其視為發(fā)送參考時(shí)鐘，將ODUk 有效荷載通過STM-N 全部解出來(lái)，基于GEP 解映射方式實(shí)現(xiàn)，借助信號(hào)轉(zhuǎn)碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行回復(fù)，在有效運(yùn)用編碼模塊的基礎(chǔ)上，生成CBR 流，以發(fā)送時(shí)鐘的手段來(lái)完成信號(hào)發(fā)送。

（2）案例分析。以某園區(qū)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)改造為例，其中對(duì)SDH 和OTN 技術(shù)異構(gòu)開展了實(shí)踐。本項(xiàng)目中改造網(wǎng)點(diǎn)涉及800 個(gè)，目前所有網(wǎng)點(diǎn)均建設(shè)了一條MSTP 線路。網(wǎng)點(diǎn)線路都是利用市級(jí)及省級(jí)兩層發(fā)送給總部，該項(xiàng)目目前需要對(duì)MSTP 線路進(jìn)行改造，將其建設(shè)成OTN 線路，或是建設(shè)成OTN 和SDH 相結(jié)合的線路。在這一過程中保證網(wǎng)點(diǎn)線路可以直達(dá)總部，對(duì)地市級(jí)線路進(jìn)行取消，從而實(shí)現(xiàn)扁平化組網(wǎng)建設(shè)[7]。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前，所用的OSN3500 等裝置，都是中興同步數(shù)字體系裝置。實(shí)踐運(yùn)用期間，針對(duì)已有同步數(shù)字體系裝置的園區(qū)網(wǎng)使用異構(gòu)組網(wǎng)方案，僅需構(gòu)建OTN-1800 匯聚裝置，網(wǎng)點(diǎn)同步數(shù)字體系裝置借助光纖接入光傳送網(wǎng)1800線卡，實(shí)現(xiàn)信號(hào)封裝映射，達(dá)到光傳送網(wǎng)+同步數(shù)字體系混合組網(wǎng)。針對(duì)沒有同步數(shù)字體系裝置的網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)新安裝光傳送網(wǎng)裝置，去總部開通光傳送網(wǎng)通道承載業(yè)務(wù)，達(dá)到端至端全過程光傳送網(wǎng)組網(wǎng)。在這一過程中，組網(wǎng)應(yīng)用的9700 系列都是中興OTN 設(shè)備。

4 結(jié)語(yǔ)

如今，正處在OTN 網(wǎng)絡(luò)資源覆蓋不全，同步數(shù)字體系資源接近瓶頸的狀態(tài)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入層存在資源冗余的本地網(wǎng)，可通過同步數(shù)字體系重要匯聚裝置和光傳送網(wǎng)融合對(duì)接，有效盤活存量資源，及時(shí)產(chǎn)生業(yè)務(wù)接入能力，以體現(xiàn)光傳送網(wǎng)與同步數(shù)字體系資源互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)?；诩夹g(shù)異構(gòu)組網(wǎng)，方可進(jìn)一步滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，從而實(shí)現(xiàn)新技術(shù)逐步推廣。今后一段時(shí)間，OTN 和SDH 異構(gòu)組網(wǎng)模式，在傳輸網(wǎng)領(lǐng)域，其將是主要研究趨勢(shì)及主流選擇。