100G OTN技术分析及应用策略研究

袁夕征，李 倩，熊 臣，刘 光

（1.北京电信规划设计院有限公司，北京 100048；2.中国联通网络技术研究院，北京 100048；3.北京市电信工程设计院有限公司，北京 100036）

100G OTN技术分析及应用策略研究

袁夕征1，李 倩2，熊 臣3，刘 光3

（1.北京电信规划设计院有限公司，北京 100048；2.中国联通网络技术研究院，北京 100048；3.北京市电信工程设计院有限公司，北京 100036）

本文对100G OTN技术特点和优势进行了研究分析，结合运营商骨干网需求，对100G OTN的部署方案选择、系统配置方案、保护方式选择、系统混传等应用策略给出了建议。

100G系统；光传送网络；应用

1 引言

随着移动互联网、云计算等各类新业务的蓬勃发展，基于IP的数据流量呈现持续快速增长态势，预测未来十年乃至更长时间内，数据流量仍将保持30%以上的年平均增长率，而且，其业务流向、类型更加复杂多样，业务重要程度、业务价值日益重要。这就要求传送网在能够提供海量带宽的同时，还要加强安全保障，更需兼备灵活与智能，因此，100G OTN技术成为了当前传送网特别是骨干传送网的最佳选择。本文将结合技术发展现状和国内运营商的需求，在对100G OTN技术特点和优势研究分析的基础上，对其应用策略进行初步探讨。

2 100G OTN技术现状及优势

2.1 100G OTN技术现状

OTN（光传送网）技术兼有传统SDH和WDM的优势，OTN在光层采用WDM技术，可以实现大颗粒的传送；OTN在电层使用异步的映射和复用，支持ODUk（k=0，1，2，3，4，flex）的交叉连接颗粒。相对于SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要大很多，能够显著提升高带宽数据客户业务的适配能力和传送效率。目前，商用化OTN设备支持的最大电交叉容量已可达12.8T或14.4T，完全可满足当前干线传送网络容量要求。

2.2 100G OTN技术优势

相对于其他传送网技术，当前100G OTN显现出如下如下优势：

⊙ IEEE，ITU-T，OIF等标准组织几乎同步推进并发布100G相关标准，设备厂商也采用了统一的光调制解调方案，从而促进了100G OTN产业链的成熟和规模部署。

⊙ 从网络建设和后期运维的综合成本看，100G OTN解决方案显现出对于10G/40G方案明显的价格优势。根据近两年国内运营商100G OTN技术商用试验的结果分析，100G OTN方案的应用成本在10G成本的5～6倍之间，即每比特成本可降低40%～50%。

⊙ 从业务发展角度看，目前国内运营商已经开始100G路由器的规模部署，未来100GE路由器将成为核心路由器的发展趋势，这也成为100GOTN技术发展演进的最直接驱动力。

⊙ OTN技术对管道和业务的解耦，极大地简化了传送网络的业务逻辑，实现了线路容量的灵活配置、多业务的灵活接入和调度，实现了100G大管道的精细运营，使传送网络真正的可控可管。

⊙ 从网络演进方向来看，100G OTN技术的组合应用顺应了业务层对传送网尤其是骨干网的要求，即大的线路容量、大颗粒调度能力和多业务提供，这也是传送网未来发展的核心价值和长期目标。

3 100GOTN技术特点

3.1 OTN设备形态

OTN设备主要从三个方面来界定：具备OTN物理接口（G.709）；具备ODUk级别的交叉连接能力（OTH(O/E/O)）；具备OCh级别的交叉连接能力（ROADM）。据此，OTN的设备形态大致分为四类：具有OTN接口的WDM设备（DWDM+G.709），具有OTN光交叉的设备（DWDM+G.709+ROADM），具有OTN电交叉的设备（OTH），具有OTN光电混合交叉的设备（DWDM+G.709+ROADM+OTH）。其中，前两类属于OTN在光层的应用形态，第三类属于OTN在电层的应用形态，第四类属于光电联合设备应用形态。

图1 OTN光电混合交叉设备系统功能参考模型

第一类即OTN终端复用设备的架构与DWDM基本相同，惟一的区别只是接口标准的差异。国内外主流运营商在近两年采用DWDM设备建设的骨干网中已经引入了G.709接口标准，运营商在建网思路、技术需求等方面也明确提出了投标设备必须采用OTN技术的要求。图1为同时具备电交叉和光交叉的第四类OTN设备，而第二类设备则没有ODUk交叉模块，第三类设备则没有OCh交叉部分。

目前国内运营商和国内设备市场，主要以接口化的OTN设备和电交叉OTH设备为主，ROADM设备为辅。

3.2 OTN保护方式

目前商用的OTN设备都能提供较为完善的设备级和网络级保护。设备级保护主要包括主控板1+1保护、交叉板1+1保护和电源的1+1保护。网络级保护除了支持传统的光通道保护（OSNCP）、光复用段保护（OMSP）和光线路保护（OLP）外，还支持基于ODUk的1+1和1∶N保护，基于ODUk的环网保护和光波长共享保护（基于光通道的环网保护），其中基于ODUk的环网保护和光波长共享保护主要应用环形拓扑结构，其他保护方式的应用则不受拓扑结构的限制。

4 100G OTN技术应用策略

根据业务的发展情况，100G OTN技术可应用于核心路由器之间的接口互联、大型数据中心间的数据交互及干线大容量长距离传输等方面。

4.1 100G OTN部署方案

以国内运营商为例，中国移动于2013年直接大规模应用100G OTN系统；中国联通和中国电信的布局则更结合其现网需求（如客户侧低速率业务较少），OTN网络部署规模不大，而支持G.709接口的100G WDM系统（即接口化的OTN）将占干线部署主体，然而考虑到100G OTN的后续演进，对于现阶段新建的100G系统，建议原则上能够支持向100GOTN系统的升级演进，以应对未来的业务需求。

4.2 100G OTN系统配置方法

对于新建的100G OTN网络，由于100G对色散、PMD的无限制，使它的系统设计比40G更简单，重点需要关注衰耗和非线性指标，可根据仿真计算的OSNR和Q值来估算是否满足系统传输要求。100G OTN系统配置应遵循以下原则：

⊙ 由于100G非线性抑制，当传输距离较长时，为避免入纤功率过高带来的非线性影响，建议适当控制入纤功率，并在有条件的情况下，优先选择低损G.652光纤。

⊙ 为满足100G系统OSNR指标，小于等于12跨段时，如采用硬判决，则最小OSNR值大于18.5dB；如采用软判决，则最小OSNR值大于16.5dB，大于12跨段时，如采用硬判决，则最小OSNR值大于19dB；如采用软判决，则最小OSNR值大于17dB。

⊙ 目前主流设备厂家的无电中继传输距离基本能达到1000～1500km，但站间距离控制在80km左右为宜，超过100km会大大减少无电中继距离，相应增加投资和建设维护难度。

⊙ 需要注意的是，通常100Gb/s OTU客户侧采用100GBASE-LR4/OTL4.4型光接口与100G路由器互联，其工作是在1310nm窗口，不适宜承载在G.655光纤上。

4.3 100G OTN保护方式选择

由于主要受限于衰减，为了延长无电中继的传输距离，针对需要部署OLP的段落，建议采用基于复用段的OMSP保护方式，避免采用多个光放段级联部署OLP方式（由于OLP盘给线路带来额外插损，多个级联会严重影响100G的传输性能）。

在通道层面，对于带电层交叉的100G设备，成熟可靠并广泛应用的保护技术是SNCP保护，通过电层交叉实现对主备用路由的切换；对于不带电层交叉或主备用路由采用异厂家设备组网时，光通道可采用客户侧1+1保护方式。

5 100G与10G/40G系统混传方式

由于当前各运营商传送网络中存在大量40G平台，为保护投资，100G OTN与40G混传模式将在未来一段时间内长期存在。混传场景主要有以下两种：

早在我国旧石器时代，聪明的远古人就已经会使用和控制火了。在此基础上，火塘成了最古老的取暖工具。火塘一般都设在门口，以此阻挡从门口吹入的寒风。当然，这种方式提供的热量十分有限，难以抵抗严寒。与此同时，人们发现经过火烘烤后的土地能保持较长时间的热度，于是，大家开始想办法在房间里升温取暖。

第一，相干100G（PM-QPSK）和非相干10G/40G既有系统混传。除个别情况外，现有10G/40G系统均采用线路的DCM模块，以实现系统的色度色散补偿。实验室测试表明，DCM模块对相干的100G系统额外的OSNR上的代价很小（不高于0.5dB），影响较小。只需系统OSNR参数能同时满足100G和10G/40G的设计要求，即可实现兼容混传。然而由于10G波分均采用OOK的调制方式，对采用PM-QPSK编码调制的100G系统混传代价相对较大，10G和100G混传时需要设置一定数量的隔离波道。

第二，相干100G和相干40G系统的混传。对于40G相干系统，目前业界有两种主流编码技术，一种采用2相位调制PDM-B/SK，码速率为21.5Gb/s，入纤功率和100G相干接近，是最容易平滑混传的解决方案；另一种40G相干采用4相位调制PM-QPSK，码速率为11.25Gb/s，抗非线性较弱，入纤功率较低，和100G相干混传代价较大，在此场景下混传时需慎重选择，应用时同样也需要设置一定数量的隔离波道。

总之，除非现有40G系统利用率不高并且采用2相位调制相干方案，可选择混传方案组网；其他情况下，为了保证传输系统性能，同时节约系统综合成本，建议最好不采用多速率混传方案。

6 结束语

在现阶段，传送技术正处在向新一代演进的重要阶段，随着IP业务的飞速发展，100G OTN技术展现出了极大的技术、成本优势，标准和设备也基本成熟，100G OTN技术的应用和发展已经成为满足业务需求的最佳选择。

[1] YD 1990-2009-I．光传送网（OTN）网络总体技术要求．http://www.ptsn.net.cn.

[2] YDB 077-2012, N×100Gbits．光波分复用(WDM)系统技术要求．http://www.ptsn.net.cn.

[3] 张成良，韦乐平．新一代传送网关键技术和发展趋势．电信科学，2013年第1期.

美国卫讯实现机载网络在Ku和Ka波段商业卫星之间的切换

美国卫讯公司（ViaSat Inc.）日前宣布，已经成功进行了机载网络在Ku和Ka波段商业卫星之间的切换的演示操作，使用的设备是其创新的双波段终端和新的天线罩。测试飞行使用商务757-200型飞机，于7月和8月进行，途中演示了空中通信先进的宽带技术，飞机在6颗卫星和3个Ku和Ka网络的多个卫星波束间进行通信切换。

“对于航路机载通信，无缝漫游的最佳宽带网络使我们始终能够为客户提供持续的、适应性强的企业网络。”美国卫讯公司政府系统部副总裁Ken Peterman说，“该演示为实现这一目标迈出了重大一步。”

测试验证了美国卫讯的“最佳宽带服务”的设计理念，这是借鉴了移动蜂窝通信的概念。类似于手机在3G和4G或LTE之间的漫游，当性能更高的卫星覆盖扩展到新的区域时，无缝的卫星网络切换让用户以相似的方式受益。测试飞行证明了在Ku和Ka商业卫星之间以及在不同宽带机载网络之间切换的可行性。机载宽带终端集成了美国卫讯的Ku/Ka波段天线和移动宽带调制解调器以及一台第三方调制解调器。

系统测试包含一系列机载通信典型应用，测试展示双波段系统提供了以下高性能通信：

⊙ 各种网络应用如IP电话、高清电视会议、电子邮件、网页浏览、信息发送和超大文件传输可以并发操作。

⊙ 机载链路下载速率高达29Mb/s，终端上行速率7Mb/s，Ku和Ka波段商业卫星包括：SES 1，SES 2，AMC 16，ViaSat 1，WildBlue 1和ANIK F2。

⊙ 使用以下数据协议采集性能信息：UDP，TCP，Web，FTP。

⊙ 视频流媒体包括实时高清电视和高清视频点播电影。

Analysis on 100G OTN Technology and Application Strategy

Yuan Xizheng1,Li Qian2,Xiong Chen3,Liu Guang3
(1.Beijing Telecom Planning & Designing Institute Co.,Ltd,Beijing,100048;2.China Unicom Network Technology Research Institute,Beijing,100048;3.Beijing Telecom Engineering Design Institute Co.,Ltd,Beijing,100036)

Based on the analysis of the key technologies of 100G OTN and application characteristics,combined with the operators backbone demand, it gives the specific suggestions for 100G OTN applicationstrategy, such as scheme selection, system configuration, network protection methods, hybrid transmission.

100G; OTN; Application

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.10.005

TN913.7

A

1672-7274（2014）10-0015-04

袁夕征，硕士，工程师，现工作于北京电信规划设计院有限公司。

李 倩，硕士，工程师，现工作于中国联通网络技术研究院。

熊 臣，工程师，现工作于北京市电信工程设计院有限公司。

刘 光，硕士，高级工程师，现工作于北京市电信工程设计院有限公司。