OTN技术在大型本地网中的应用研究

张连波

(中讯邮电咨询设计院有限公司成都分公司，四川 成都 610042)

0 引言

第三代移动通信技术（3G，3rd-generation）时代，随着IP化的不断推进与驱动，网络中带宽的颗粒以及流量越来越大，并且在全业务的进一步开展的情况下，长期演进（LTE，Long Term Evolution）时代到来与光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）上行流量的剧增[1]，使得本地网网络的流量进一步增大。高速率的光传送网（OTN，Optical Transport Network）系统必然将逐步地规模应用，从干线层面逐步转移到本地网核心层面，同时 OTN系统将逐步下沉到本地网的汇聚层面。在特大型本地传送网当中，由于网络经过多年的建设，网络规模已经相当庞大，因此对于OTN系统的应用必然也会产生很多种模式，只有分析各种应用模式的合理性、可靠性，才能得出在各类应用中适合的结论。本文通过分析在大型本地传输系统之下，各类OTN的实际应用问题，求得出本地网建设的合理性建议。

1 本地网中OTN系统的各种应用

OTN称之为光传送网[2]。是继同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）、波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）之后的新一代数字光传送技术体系，它以多波长传送、大颗粒调度为基础，综合了SDH的优点及WDM的优点，可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度，并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护，形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。大型本地传输网当中，OTN系统的主要应用可以分为以下几个方面:

1）单纯采用的OTN电交叉。

2）OTN电交叉配合自动交换光网络（ASON，Automatically Switched Optical Network）系统的使用。

3）可重构光层分差复用器（ROADM，Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）系统的应用。

4）ROADM系统配合OTN电交叉的综合应用[3]。

OTN的电交叉类似于SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODU0、ODU1、ODU2和ODU3等级别的电路交叉功能，由于电层交叉的引入，为OTN网络带来了灵活的电路调度和保护能力。

ASON系统的应用，则可以和OTN电交叉相配合。ASON系统在传输网中引入了信令，并通过增加控制平面，增强了网络连接管理和故障恢复能力。ASON的拓扑结构主要是网状 结构，在实现传统业务保护的同时，还可以实现业务的动态恢复[4]。并且，当网络多处出现故障时，能尽可能地恢复业务，与传统波分网络相比大大提升了业务的生存能力。

对于ROADM系统，则采用光层的调度方式，则可以大大改善以上出现的问题，ROADM 可以用于多个环之间的波长自由调度，改变了原有背靠背WDM的维护/建设习惯，实现了WDM系统在光层的一次飞跃。当然，在某些情况下，采用OTN电交叉+ROADM的综合应用方式[5]，更能够体现出来网络的优势。

以上简单叙述了 OTN系统在本地网中的主要应用，对于具体OTN技术的原理和实现方式不再在本文累述，以下章节将根据具体的应用实例进行分析。

2 OTN技术在本地网中的应用实例分析

2.1 实例分析1

在大型本地传输网中的核心层，电路类型丰富并且分散。如图1所示的某运营商搭建的本地核心层OTN传送网。

该网络终端设备 OTN电交叉设备，综合考虑OTN电交叉设备的交叉容量、OTU的成本因素和集成度等问题，在建网初期在每个光方向搭建若干个40 G波道形成“线路带宽池”，结合业务部门需求配置GE、2.5 G、10 G支路接口若干。当有新业务需求时可以通过扩容相关支路接口板实现业务的快速提供。待后期线路带宽使用率达到70%再适当扩充线路侧40 G单板。

图1 某运营商的本地OTN传送网

该运营商某期工程提出需求:在A、B、C三点建立一个10 G 速率的SDH转接环路，同时，数据专业也提出了一条A至B局需要带保护的10GE电路需求、两条带保护的GE电路需求。

根据OTN不同速率子波长可以封装到同一线路波长的特性，安排了某波长第1子波长传送数据专业提出的10GE电路；第2子波长传送新建SDH环路的需求；第3个子波长传送数据专业提出的2条GE电路；第4子波长暂时富裕，可为后期工程使用，具体安排如图2所示。

图2 OTN波道安排

与传统波分设备相比，只用一个波道就完成了传统波分设备两个波道才能完成的工作。并且在后期项目中可根据具体新增业务需求来配置还有富裕GE、10GE子波长。避免了因业务需求部门后期新提出不同接口的电路颗粒而导致前期配置富裕的支路和线路资源的不可用。

通过上述分析，在本地网核心层建设一张大容量的OTN网络是一个目前比较理想的选择。

2.2 实例分析2

在大型本地传输网中，汇聚层节点较多，且有丰富的光纤物理网资源，有光纤到楼（FTTB，Fiber to The Building）/光纤到户（FTTH，Fiber to The Home）的预期[6]，并且汇聚层电路调度频繁、开通时间要求高、数据业务具有动态性等特点。故在汇聚层建设OTN网络时引入ASON是有效缩短扩容或新开通业务周期、提高网络的带宽利用率、业务的生存能力的一个选择。图3所示为某运营商的汇聚层OTN网络拓扑。

图3 某运营商的汇聚层OTN传送网结构

该网络共15个节点、每个节点都有3条或更多的光缆路由并且运维部门为了迅速提供电路和后期维护的便利有引入ASON的需求。

为此，专门对该厂家OTN设备的传送平面功能和性能、控制平面功能和性能、管理平面、保护恢复、和传统网络的互通等方面进行了全面的测试，由于几个平面功能的测试基本都能实现预期功能，故本文不在一一讲述。OTN电交叉设备引入ASON可以有效实现缩短扩容或新开通业务周期、与传统波分网络相比大大提升了业务的生存能力。在汇聚层建设一张引入了通用多协议标志交换协议（GMPLS，Generalized Multiprotocol Label Switching）的OTN是伴随着 IP化和 FTTH/FTTB的升入发展一个热点发展趋势。

2.3 实例分析3

某运营商本地网核心层面的网络结构如图4所示。

图4 某运营商的本地核心层OTN系统网络

该网络经过分析有如下特点:

1）节点比较少，仅有5个节点，并且网络已经形成网状化结构。

2）网络业务为分散流向性，任何两个业务节点之间都有存在互通落地业务的可能。

3）为大型本地网超级核心节点，节点之间的业务颗粒多为10 G或者2.5 G大颗粒业务，安全性要求极高，基本不允许有中断。

通过以上分析的特点，在该网络的核心层面，由于对于安全性的要求极高，因此可以利用目前 9为ROADM系统的特点，组建全网状化的1+1钻石级业务自动保护系统，具体分析如下。

以3维和5维为例，对于5个方向的节点，如C、D、E枢纽，采用7维方式（5方向+2个本地落地方向）的方式组建网络，这就构成所有业务的1+1保护，同时在5个方向上任意选择，可以完全保证网络的安全可靠性，并且可以实现自动的保护倒换等一些列的措施。7维方向如图5所示。

图5 本地核心层5+2维方向网络

同理，对于3维方向的节点，如A枢纽，可以采用5维方式（3方向+2个本地落地方向）的方式组建网络，这就构成所有业务的1+1保护，同时在3个方向上任意选择，可以完全保证网络的安全可靠性，并且可以实现自动的保护倒换等一些列的措施。5维方向如图6所示。

图6 本地核心层3+2维方向网络

通过以上方式在核心节点的部署，对于OTN系统来讲，实现了自动1+1全保护，任何光路的N-1次中断，都能保证业务不受影响，大大提高系统的安全性。

2.4 实例分析4

对于较为常见的本地传输网来讲，随着40 G/100 G等高速系统系统的开通，对于子速率汇聚的功能要求是非常强烈的[7]，目前网上大规模应用的还是10 G，2.5 G以及GE的速率，所以OTN的电交叉功能必不可少。同时，针对波长级别的调度，采用ROADM系统有着可以大大节约人力成本等优点，在本地网中有选择的采用 OTN+ROADM共同配合的方式所带来的网络质量提升是完全可现的。如果全部为落地业务，则没有继续增加ROADM系统的必要，如果有部分串通的业务，则仍旧可以增加一套ROADM系统，来保证网络的整体质量。

通过以上分析，也能够得出对于采用OTN电交叉+ROADM系统的具体应用场景:

1）基于波长调度的节点而非基于业务调度的节点。

2）节点中穿通业务所占全部业务比例较高。

3）节点方向数必须大于3维。

4）节点处于物理光缆拓扑中的中间位置而非边缘位置。

2.5 应用场景比较

在OTN系统下，从降低整网成本的角度出发，对于存在多个光方向的WDM节点，引入ROADM可以降低维护与建设成本，但需要综合考虑网络未来的演进模式，对不同场景的下ROADM的应用进行严格界定。经过前述推论，在选择OTN电交叉以及ROADM应用的方式上，可以采用如表1所示的结论。

表1 本地网场景下各种OTN组网方式对比

3 结语

在前述诸多分析中，针对OTN系统在大型本地传输网中的应用，可以得出经验总结:在整个本地网汇聚层面以上，未来会形成OTN占据主导的网络架构。随着网络的不断演进，OTN系统将是本地传输网上层的主要使用方式，并且也会逐步再向网络下层延伸。当然，在本地网的OTN系统和干线网络存在极大的不同，本地网更侧重于灵活的调度，迅速的部署、节约的维护成本，所以4OTN系统在大型本地传输网的应用方面更应该向其本地网所自身具备的特点方向发展。

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[6]北冥.FTTH助力三网融合[J].信息安全与通信保密,2011(10):24-25.

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