浅析OTN技术在汇聚层的应用

李栋

摘 要：在以IP为基础的数据业务大量涌现的背景下，IPoverWDM取代SDHoverWDM成为主流建网模式。文章基于本地网基础业务网络发展变化的基础上，对本地汇聚层各基础网络的现状以及存在的问题进行了分析，总结了汇聚层OTN网络的建设思路。

关键词：G.709 ODUk；MSTP；OLT；LTE

中图分类号：TN919.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0041-03

传输网络发展的根本动力来自于各业务网络对传输带宽、传输距离、传输安全性的要求。

随着云计算、LTE、三网融合、物联网、FTTH等新技术的出现，以及IPTV、高清视频等大量对带宽需求大的新业务的应用，用户对于运营商网络的带宽需求呈现爆炸式增长，这使建立统一的面向IP化的传送网成为必然。

1 当前OTN技术的特点

2001年，OTN核心标准G.709正式发布。OTN技术其具备的丰富的OAM开销、大容量接入调度管理以及灵活的电/光层可扩展能力，代表了传送网发展的主流技术方向。但是，在以IP为基础的数据业务大量涌现的背景下，面向SDH业务开发的OTN技术已开始显得力不从心。主要的两个问题就是10GE接口的速率大于OTN所定义的10G速率级的ODU2单元，导致业务无法透明传送，另一个问题是由于OTN技术最初的目的主要是考虑处理2.5 Gb/s以及以上带宽粒度的客户信号，因此并没有考虑低于2.5 Gb/s的客户信号，特别是目前应用比较多的GE接口。

为了适应新的变化形式，OTN标准向IP化方向演进。2009年底，在ITU-T研究组会议上，包含了OTN演进关键技术特征（ODU0、ODU4、ODUflex、GMP等）的G.709 V3获得通过。OTN设备标准、OTN保护等标准也启动了同步更新的进程，面向IP化演进的OTN标准终于趋于成熟。

2 汇聚层各基础网络现状及对传输网络的需求

传输网发展的根本动力来自于各基础网络对传输带宽、传输距离、传输安全性的需求。下面简要介绍汇聚层面各个基础网络的现状及对传输网络的需求。

2.1 汇聚层光缆网络

汇聚层光缆是连接汇聚节点之间以及汇聚节点与核心节点的光缆，按区域划分又分为城区汇聚光缆和区乡汇聚光缆。

在城区的汇聚光缆主要以管道光缆为主，有以下几个特点：

①路由丰富，通常具备至母局的多路由。

②距离较短，一般在10 km以内。

③安全性高，光缆中断概率较低。

而区乡汇聚节点间的汇聚光缆则主要以架空为主，其特点有：

①路由较单一，个别乡镇汇聚节点由于地形的限制，难以在所属的行政区域内形成双路由。

②乡镇汇聚节点间距离较远，往往串联多个乡镇以形成环路。

③安全性低、由于多为架空光缆，光缆受影响概率大。随着光缆的级联与长度的增加，安全性成倍下降。

2.2 寬带接入网现状及对传输网络的需求

目前宽带接入网包括传统DSLAM、LAN以及PON网络，由于链路大部分是通过光纤直驱的方式进行承载，而且由于纤芯资源和传送距离的限制，增加了网络汇聚层次。这样网络安全没有保障，业务带宽也受到限制。同时带来的另外一个问题就是BARS/SR节点数量的增加，这与大容量、少节点的思路是矛盾的。

随着OLT的大量部署，大量的用户将从传统的DSLAM、LAN上迁移至PON网络。OLT下带的用户越来越多，承载的业务越来越重要，OLT需要更安全的全速率上行方式。本地传输网需要为OLT及汇聚交换机提供汇聚层面的GE/10GE颗粒的传输链路。

2.3 无线网络

目前3G无线网络主要通过MSTP网络进行承载。通常一个IP化的基站绑定10个甚至更多的VC12。无线网络的发展已经从原先主要承载语音向主要承载数据转变，业务带宽需求将成倍增长。目前2G/3G/4G多种制式共存，LTE单基站需求的带宽达到数百兆。

2.4 大客户专网

目前大客户专网主要是通过MSTP网络进行承载，其他接入手段为辅。下一阶段大客专线网络的演进趋势及对传输网络的需求如下：

①对安全性要求高的用户，要能提供具备物理隔离的传输通道。

②传输网要能满足大客专线业务高带宽化、端口IP化的需求，因此需要高效率、低成本的传送网络。

③传输网络的部署要适应大客专线业务随机性强、业务流向不确定的特点。

2.5 IP-RAN

IPRAN路由器由于组网灵活、扩展性好，业务承载方式多样，在满足多点间通信的业务及未来LTE承载的需求方面有较大优势，更能适用于IP化多业务融合承载需求。目前大部分本地网已经部署了IPRAN网络，未来IPRAN网络将在乡镇汇聚层全面部署，将产生大量的GE/10GE链路需求。

2.6 小 结

通过上述业务网络的分析，在汇聚层面，未来网络发展对传输网络的需求有以下几个特点：

①业务接口IP化。

②业务颗粒越来越大。

③业务网络的扁平化的需求。

④业务生存能力的要求高。

⑤链路需求数量大。

OTN技术的引入可以有效解决以上几个问题，同时OTN的系统造价也由于这两年OTN设备的成熟，集采价格不断下降。根据2011年OTN集采价格，以GE为颗粒的链路，在超过10 km的距离上OTN承载的成本已经优于光纤直驱方式。

3 汇聚层OTN网络建设思路

OTN网络既可承载电传送层，也可直接承载业务，OTN网络向下决定光缆网络的架构，向上对IP网络的节点设置和架构等方面提出建议，传输网络分层架构模型如图1所示。

3.1 OTN网络建设的总体目标

①高的传输带宽能够满足各类业务的带宽需求。

②本着“多专业协同，总体最优”的精神，对IP网络的节点设置和架构提出建议，并指导光缆网的建设。

③传送效率要高，能有效收敛、整合业务。

④拓扑结构不拘泥于环型，要向格型、网型演进。

⑤应能充分发挥OTN的调度功能，能实现大范围、大颗粒的业务灵活调度。

3.2 OTN网络及节点规划思路

①分区：以行政区划分为参考，但不唯行政区划分。打破县县之间界限，利用县乡汇聚层光缆和县县中继光缆组网。这样做既能提高传送效率，又增加了安全性。

②分阶段实施：由于构建OTN网络是一项大的系统工程，还必须在实践中逐步探索、积累和完善。因此在目前资金有限的情况下，构建OTN网络不可能一蹴而就、一步到位。必须根据各区域业务量及光缆资源情况，分出轻重缓急，按照目标网络统一规划，分步实施的方式进行，做到有效益的投资。

③网络拓扑：从网络安全性以及最大限度发挥OTN组网的优势等方面考虑，OTN组网时，尽量组成网状网。主要策略为：通往核心节点的路由，应多路由；环网太长时，考虑分裂为“日”形网。

④节点规划：业务量较大的节点设置OTN节点；处于光缆汇聚点的节点设置OTN节点；与邻县有较好的跨县光缆路由的节点设置OTN节点，为业务的跨县调度创造条件；OTN节点间距离原则上应大于10 km，距离小于10 km以内的业务点可以通过光纤直驱的方式就近接入附近的OTN节点。

3.3 OTN網络的系统配置思路

①系统容量：为提高OTN网络的总体容量，且为了今后系统能平滑扩容，在目前光交叉还不成熟的情况下，应采用“背靠背OTM”的站点类型。汇聚层原则上采用40×10 Gb/s的OTN系统（系统应可平滑升级至80×10 Gb/s）。

②OTN网络保护配置：对于业务网络自身提供了保护机制的业务（双归属、负荷分担等），OTN网络仅提供双路由，不提供保护。对于业务网络未提供保护机制的业务，OTN网络提供电层的子波长保护。

③OTM配置：在两个核心节点之间的OTM系统原则上不应有多个。可以通过波道的统筹规划，多个环路共享同一段落的OTM系统，待系统的波道资源紧张时，再实施扩容，提高投资效益，详见表1。

3.4 OTN网络的设备配置思路

①OTN电交叉子架配置原则，原则上一个节点只有一个电交叉子架，以实现不同层面业务的灵活调度。采用“支线分离”，通过提高支路端口的利用率，降低成本。对于业务流向比较明确且固定的业务，可以不进电交叉以节省有限的槽位资源。

②OTU的配置原则，对于中继层节点，尽量采用高密度支线路板卡以节省有限的槽位资源。对于汇聚层节点，应按业务需求进行配置以节省投资。

3.5 工程前期注意事项

①鉴于汇聚层光缆线路条件较为恶劣，因此应在OTN工程建设前，测试拟用光纤的指标，并以该实测值加上一定的余量作为光系统的配置依据。

②工程前期应考虑全系统的光功率、色散、OSNR等指标，应要求厂家提供最长复用段的OSNR指标，并核对其容限。

3.6 投产后使用注意事项

①应合理应用OTN系统资源，但不应完全依赖于OTN系统。在汇聚层已经实现有光缆承载的节点，以及骨干层已经具备其他承载手段的（如传统波分等），新增OTN节点后，不要盲目实施业务迁移，既保护原有投资，又能自然形成两个平面负荷分担、相互保护。

②对于需要割接至OTN系统上的业务，应与相关专业协同，替换下的数据设备及OLT设备长距离光模块应合理调度使用，做到全网投资效益最高原则。

③全网统筹使用原有和新建的OTN系统的波道及端口资源，不为不确定的业务需求预开通电路，充分发挥支线路分离设备的优势，做到按需进行业务时隙交叉配置，最大限度地盘活机盘和模块资源。

④业务紧急调度的问题：结合现网情况并充分利用OTN系统有限的资源制定紧急预案，在可能需要做紧急调度的段落，有效率地做好波道预穿通、尾纤预连接等操作。

参考文献：

[1] 邓宇章.OTN的原理及引入[J].邮电设计技术，2011，（9）.

[2] ITU-T.G.709/Y.1331.Interfaces for the Optical Transport Network[S].

[3] YD/T-2009，光传送网（OTN）网络总体技术要求[S].