城域网中OTN与PTN演进与应用探讨

王凤敏

（杭州友华通信工程设计有限公司，杭州 310012）

1 概述

OTN（Optical Transport Network）作为传统传送网络的演化，对SDH和WDM的优势和特点进行了更为有效的继承和结合，逐步追求和实现“一张网络，多业务承载”，同时也更有效地实现如下功能：

（1）快速端到端开通，适应大带宽，高品质业务，并提供各种高速业务接口；

（2）简化复杂的光层处理，提高系统集成度，易于维护；

（3）支持多业务统一承载，提升网络通用性；

（4）高网络生存性与可靠性，实现智能保护；

（5）具备综合时钟传送能力，满足3G和未来LTE网络端到端时钟同步、时间同步。

PTN（Packet Transport Network） 是 业 界 经过多年的讨论后逐步得到认可的下一代传送平台。从名称上我们可以看到其最重要的两个特性，即Packet和Transport。PTN将是一个面向分组的、支持传送平台基础特性的网络解决方案。PTN不但要实现基于分组的节点交换、灵活的广播/多播、灵活QoS控制、GE/10GE的线路接口，还要能够实现端到端的通道管理、端到端的OAM操作维护、传输线路的保护倒换、网络平台的同步和定时，以及对TDM业务的Native处理。

2 OTN在城域网中的建设应用探讨

2.1 清晰的网络结构

城域传送网是覆盖城市及其郊区范围、为城域多业务提供综合传送平台的网络，主要应用于大中型城市地区，城域传送网以多业务光传送网络为基础，实现话音、数据、图像、多媒体、IP等接入。

未来传送网络大容量业务支撑采用波分调度成为必然，并结合终端用户的业务需求，网络层面也将逐步下移，充分发挥OTN技术优势。建议采用“城域核心层＋城域汇聚层＋城域接入层”模式，提升网络可管理可运维性。对大中型城市，一般存在多个核心节点，各核心节点间大量业务可以通过核心层网络承载，高效灵活，同时具备OTN ASON特征，具备抗多次断纤的能力，以保证核心层的安全稳定，汇聚层采用双归属方式接入核心层，业务经过最短路由回到核心节点进行处理，保证全网具备清晰结构和业务承载，网层各司其职，业务规划清晰明确。

另外，核心层网络要具备和汇聚层匹配带宽，根据汇聚环数量和容量调整核心层为40×40Gbit/s或80×40Gbit/s波分系统，通过优化网络结构和容量保证整网带宽有效利用。

2.2 系统容量满足实际业务发展

城域业务非常不平衡，核心节点之间需要40/80Gbit/s波分系统，甚至单波40Gbit/s系统。普通汇聚环可以根据业务需要选择为40/80Gbit/s波分系统或者选择120/200Gbit/s、类SDH波分系统组网。所以对于容量涉及，可以通过合理分析各区域节点业务发展情况，因点而异确定OTN容量方案，提升投资收益比。

2.3 考虑光层简化

城域节点多，距离较短，对于容量需求小的节点，可以消除复杂的光层处理，组建120/200Gbit/s的“小系统”，减少光纤跳接5倍，提高系统集成度，减少手工连纤，减少故障点；光层子架也得到合理配置，同时极大的提升空间利用率，符合节能减排要求。

2.4 关注业务快速开通诉求

核心汇聚统一组网，形成一张完整的OTN调度承载网络。核心点和汇聚点间采用带宽管理，统一的ODUk调度模式，端到端建立业务，提升业务开通时间。大量的汇聚系统可以考虑采用PID技术，简化波分设计，简化对光纤模拟参数的考虑（端到端的OSNR、功率、色散、PMD等），单板即插即用；缩短TTM（Turn To Market）时间。

2.5 带宽可运营

城域网络具备带宽与业务侧解耦，将纷繁的业务模式转换和业务颗粒变化与统一管道分割开来，传送业务由传统的封装方式变更为采用ODUk颗粒，提供丰富的开销字节，实现波分对业务的感知，采用时隙方式，灵活带宽应用，方便网络资源管理。

采用波分端到端“带宽云”建网模式，核心汇聚形成统一组网，适当引入GMPLS智能平台，将端到端业务提供、服务分级、虚拟专线、虚拟专网、带宽点播等变为可能。

2.6 网络生存性与可靠性需求

基于现有波分层面的光线路保护和业务层面的ODUk SNCP保护，最终还要确保终端用户。建议IP城域网业务双归属，城域内部大量的高端大客户和3G宽带业务都普遍要求可靠性提升，可以同时考虑增加多维路由，针对高品质业务要求开通智能链路，实现分级保护机制。同时采用支线路分离的方式，保护推荐ODUk－SNCP，能够对每条业务实现基于ODUk颗粒的保护，倒换时间短。

2.7 调度需求

ONT层面已经从单一的管道资源逐渐演变成可运营带宽资源，原有业务是在SDH或者PTN进行调度的，随着业务颗粒不断增大，GE/10GE成为需要调度的业务，而这些颗粒往往都是直接分布在波分设备上的，因此必须提升波分节点调度能力。

那么，管道带宽对不同诉求业务具备统一承载能力，而多业务承载就要求网络各节点具备灵活调度能力，应对各种不同需求业务变化的而带来的网络调整。近年来，OTN的建设，使波分设备具备了调度能力，成为各运营商对城域OTN建网的基本要求。

对于核心节点，光方向多数超过6个，网络容量往往是80G波系统，因此核心设备需要具备1T以上交叉容量才能满足多方向业务调度需求，同时设备要保证交叉能力与接入能力的匹配。设备应具备30以上槽位数量，提供核心层足够的槽位资源。对于汇聚层，节点需要满足360Gbit/s以上交叉能力，小颗粒业务单板具备高集成度，提升单子架调度能力。

2.8 多业务统一承载

OTN城域网具备带宽与业务侧解耦，将纷繁的业务模式转换和业务颗粒变化与统一管道分割开来，业务侧拥有多种颗粒接入能力，并尽量采用可以承载任何接口的业务处理单板，减少在网板件类型，提升网络通用性。目前可以通过多路支路业务板卡，满足从100Mbit/s～2.5Gbit/s多业务颗粒统一板件承载，光模块自适应，可以实现统一单板多种业务共同承载，更换业务不需要更换波分端口，保护原有投资。

2.9 具备综合时钟传送能力

新建PTN和OTN设备具备时钟同步、时间同步能力，OTN设备建设规划阶段，考虑到光缆情况，业务保护方式等，选择适合的1588v2承载方式。OTN设备要能够提供基于OSC带外和OTN带内开销支持1588v2时钟。同时1588v2建设要关注对补偿和仪表的需求，尽量采用免仪表免补偿的建网方式，提升开通效率。

2.10 OTN实现城域统一传送，助力三网融合

全业务运营时代，不仅仅要实现通信业务的融合，也要实现网络的融合和简化。通过OTN网络可以构建多业务统一传送平台，如图1所示，除了解决网络容量、距离、提供网络保护外，OTN网络带来以下好处：简化网络层次，数据设备集中化、扁平化部署，降低投资成本；统一网络传送，减少接入多边缘业务层次和复杂性，降低网络运营维护的成本；业务端到端快速开通，未来GE等大颗粒专线可以通过OTN网络直接承载。

OTN的广泛运用将光网络的传送能力推向一个又一个高峰，建立一个统一的业务承载网已经离我们越来越近。

3 PTN在城域网中的建设应用探讨

图1 OTN实现城域统一传送

3.1 PTN在城域网中的组网应用

采用PTN技术，能把SDH和以太网的优势集成到一起，将会是未来基站传送技术的理想选择。PTN集成了SDH的电信级特性和时钟传递特性，又具备分组核心，还集成了二层设备的统计复用、多播等技术理念，大大提升了带宽利用率。PTN传送网按照目标网的方式规划部署骨干、汇聚层，确保PTN传送网络的稳定性，以便未来不用调整干线网络即可方便承载新建接入环。基站电路要保证Node B到RNC之间完全端到端调度、监控、时钟同步，即城域核心和区域干线都需要PTN。城域核心的PTN主要用于异地归属基站电路的调度，区域干线的PTN用于承载县到市的基站电路。

3.2 引入二层面向连接的先进分组技术

通过引入二层面向连接的先进分组技术，如图2所示，PTN技术可以实现网络LSP路径规划、LSP带宽规划、LSP隧道监控与保护、业务端到端规划与监控等等，轻松实现流量工程，做好整网规划，保证网络的整体性能。也就是说PTN通过面向连接技术，可以实现VoIP、Media Stream、Data等多种业务的不同QoS传送需求，是一张可运营、可管理的电信级IP传送网。

3.3 高精度时钟

PTN技术通过引入同步以太网、1588v2、TOP技术实现时钟传送，可以满足GSM、WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000等不同无线网络对时钟的需求，时钟工作模式也集成了SDH成熟的跟踪模式、保持模式和自由振荡模式。因此，PTN技术继承了SDH时钟处理理念，并进一步丰富、强化了时钟功能。

图2 城域网中PTN技术二层面向连接示意图

3.4 提供电信级保护倒换

具备端到端调度、监控、优良的网络安全和QoS保证等电信级网络需求的性能。电信级网管全程全网监控管理PTN，确保网络安全、业务快速调度和快速维护。此时，不仅有IP业务承载在PTN网络上，还有各种宽带业务、FMC业务综合承载在PTN网络上。

3.5 伴随3G网络逐步完善。

随着3G网络建设的持续，覆盖逐步完善，PTN传送网也随之在广度和深度上进行覆盖。整个传送网建设的重心是PTN网络。

电信级网管全程全网监控管理PTN，确保网络安全、业务快速调度和快速维护。此时，不仅有IP业务承载在PTN网络上，还有各种宽带业务、FMC业务综合承载在PTN网络上，以有效降低传送网的TCO。面对未来大力发展的FMC业务，PTN在整网中的角色没有改变，仍然是实现基站、WLAN/WiMAX等业务的接入承载，把这些业务传送到核心网边缘的BRAS/SR等设备。

3.6 在城域网中与OTN 网络共存

由于业务发展的不均衡，部分业务量大的区域，会出现OTN技术应用到城域网络中，而PTN仅应用于接入层的场景，以满足大带宽传送。这时，PTN的具体建设规模和网络层面，要根据业务需求来规划。

[1]龚倩等. PTN规划建设与运维实践[M]. 北京：人民邮电出版社,2010.

[2]黄晓庆，唐剑峰，徐荣. PIN-IP化分组传送[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2011.

[3]荆瑞泉，张成良. OTN技术发展与应用探讨[M]. 邮电设计技术. 2008，(5).