OTN在移动城域网组网中的应用

摘要：通信业务在互联网技术和服务领域的激烈角逐下，呈现出多元化、带宽需求爆发的趋势，可以说，宽带服务的新时代已经到来。由于现有的城市传输网容量较大，现有的城市传输网技术难以适应业务发展的需要，建立一个能够保证快捷稳定的业务调度机制和完善的OAM服务系统是非常有意义的，而OTN技术就被应用到了新一代的传输网。

关键词：OTN技术；中国移动；域网组网

在通信公司改组后，三足并立的格局逐渐成形，全面经营业务模式已经是目前通信运营商发展的必然选择。在中国移动，面临着一个完全商业运作但只有单一经营能力的城市传输网络问题，该怎样建设一全业务运营的城市传输网络，是当前迫切需要解决的问题。应当根据客户的需要，综合已有的资源及自身的优点，进行最大限度的优化和开发，加强企业的创新能力，建立差异化、全方位的中国移动服务模式，同时在工程项目建设中，要综合考虑投资的有效性、风险性、业务质量、业务兼容性和网络稳定性。为了适应今后2-3年的全业务运行模式和IP化传输网络的要求，必须建立一种新型的服务外包式城市传输网络。

一、OTN技术介绍

OTN（OpticalTransportNetwork）是基于WDM技术在光层上构建的传输网，是新一代的主干传输网。

（一）产生的背景及时代要求

近几年，随着通信业务的快速发展，对传输网的需求越来越大。为了满足日益增加的容量需求，传输网必须具备迅速、灵活的服务能力和健全方便的网络维护管理机制。当前传送网络主要采用的是SDH技术、分组传输技术和WDM技术，但这些技术都有明显的自身缺陷。目前5G网络技术不断推广，并主要应用在行业专网和企业专网两个方面，作为社会公共安全和基础设施领域的重要通信途径，OTN技术要最大限度地保障传输速度和通信质量，同时也要满足带宽要求较高、通信延时较低的通信用户需求。行业专网用户能够极大程度体现5G网络通信的优势，同时满足物联网的需求，并且其发展的根本目的是提升人民生活质量，促进社会经济稳定发展。目前企业专网的需求并不能得到有效满足，OTN技术的设备及通信体系架构仍需要进一步完善。目前5G网络应用环境多变，需要多层级网络承载，在应用过程中也会有部分应用持续在线，需要满足低延时、快速响应的需求，网络调度模式要灵活多变。5G网络的广泛普及也需要层次化的网络切片来支撑，保证满足不同行业、不同需求的通信业务。虽然5G发展迅速，但实际生活仍离不开4G网络，因此要保证通信架构的智能协同和混合承载，保证多种类型应用的兼容运行以及两种网络的混合运行。

（二）OTN技术的优势

1.多种客户信号封装和透明传输

OTN能够实现SDH、GE、10GE等多种用户的数据传输。OTN所规定的OPUk在不改变负载数据容量的情况下传输多种用户信号，同时它还使用了一种非同步的映射方式来确保用户信号的透明。

2.大颗粒调度和保护恢复

OTN技术可以实现ODU4等多种大颗粒调度，高速的交错粒子传输速度越快、越高效，越容易提供大规模的跨线容量，从而减少了装置的投资费用。经计算，采用OTN技术进行的网络投入比以SDH为基础的网络投入要少。基于大规模的OTN交叉，采用ASON智能控制方案，可以有效地增强光链路的防护修复性能，并优化其调度性能。

3.完善的性能和故障监测能力

当前SDH的WDM技术主要依靠SDH中的B1和JO来实现对数据的分割和失效监控。OTN具有良好的失效监控机制，OTUk层段监听字节（SM）能够监控电气再生部分的运行和失效，ODUk层的信道监控字节（PM）能够监控端点到端波信道的工作和失效情况，使得WDM具有与功能和故障监控功能，弥补了SDH技术的缺点，有更为良好的实际运行表现。并且OTN技术具有极强的灵活性，能够满足未来运营商运营方向的改变，在三层静态路由使用方面，OTN技术适应性很强，并且其更为科学的网络架构使得在通信网络组建过程中层次性更为明显，表现更具优势。

（三）OTN网络拓扑

OTN基于单向点到点、双向点到点、单向点到多点的方式，可以根据不同的拓扑结构，如线形、环形、树形和网状等构建数据运输体系。

二、OTN在城域网中的应用

（一）城域OTN应用定位

由于城域网络中的环境较为复杂，因此在局域网中建立一个波分通信网络，以增加光缆的使用量。在城市网络中使用OTN交叉装置，通过OADM/ROADM来进行波段的分配与防护，通过OTN的交叉装置来进行分波长的分配与防护，是较为切合实际的一种方法。

（二）城域OTN组网模型

1.中小城镇应用场景

OTN在中小城镇的城域网中得到了广泛的运用，它的网络拓扑结构是以两个中心为中心的多个集合环为基础，从中心环至市及县环。它们的服务主要集中在城市的中心，这是一种聚集式的服务，没有太多的跨区域服务，也不需要太多的网络资源。在我国中小城镇局域网中，GE服务是最为主要的，而各大城市的结点必须具备ODUO的交互性。

2.大型城市应用场景

在大规模的热门区域中，城域的规划由三个方面组成：城域核心、城域汇聚、城域接入。在核心节点间建立了一个城市的主干网，用于管理核心业务，其核心网可以是环状网，也可以是MESH，当波道紧张时，为了减轻波道压力，提出了MESH的方案。该系统采用了双结点连接模式，实现了SR与CR的數据传输，解决了光缆、带宽、数据安全等问题，并能满足大用户的数据传输要求。

三、城域光传送网现状

当前的城市传送网以网格网和SDH环网为主导，并且由于技术和应用要求的提高，城域光网从原来的基本传送网向基本的传输和服务型传输系统转型。

现阶段城域光传送网主要应用有以下几种特点：

（一）覆盖范围及业务

目前在城域光传送网主要覆盖城市、郊区及小规模的县市级行政区域，能够为城域的通信业务提供综合性的通信网络平台，一般将光传送网络作为基础结合多种传输技术，为多种通信业务及通信协议提供综合信息传输平台。城域光传送网主要与省级通信线路连接，并且完成综合通信业务，包括企业内部、商业区、居民区等的业务通信以及通信线路出租等。

（二）网络动态性及扩展性

城域传送网动态性较强，能够满足多种通信业务的需求，并且符合目前通信网络的发展趋势。越来越多的用户需要更高带宽，更加灵活的通信业务，需要简便快捷的业务配置，并且基于QOS的价格将来还会出现带宽按需分配的措施。

（三）自动交换光网络（ASON）

ASON是一个以服务为导向的网络，其服务的供给功能非常强大，可以在光级上进行服务的多样化，可以在光层次上进行动态的服务指派，这样既能加快企业的部署速度，又能有效地利用网络的资源。

（四）现有技术的不足

目前最为重要的OTN和PTN通信技术，广泛应用于各个领域和地域，包括核心层、接入层乃至省内二干、一干等网络运输架构。随着5G时代的到来，通信网络的数据流量在不断增长，通信运营商也在不断探索更快速的数据处理模式以及通信解调技术，同时面临着香农定理的限制，构建高质量光域传送网络仍然是解决网络带宽需求问题的重要环节。随着物联网、智慧家居、光纤到户等通信行业发展趋势，城域传送网络接入点也在不断增加。运营商目前也在寻求着高效精细的传送网，在满足带宽需求的同时能够简化工程建设程序。随着近年来我国通信运营的业务发展，已经开启了PON时代，传送网的数据流量快速增长及5G前传技术在不断推动传统传送网技术的发展，在众多环节引入技术，带来传送网负荷的同时要寻求城域光传送网的发展方向。

四、OTN城域网规划和建设过程中的关注点

（一）清晰的网络结构

目前已经提出了“主干+中心+城市融合+城市连接”的管理方式，提高了网络的可管理性和可维护性。针对具有多个核心节点的网络，其内部的海量服务可以由核心级网络来承担，且具有OTNASON特性，并具有多重中断功能，能够确保核心结构的安全性和稳定性。融合层使用双重归并模式访问核心级，通过最短路径返回到中心节点，以确保整个网络具有明确的架构和服务载体。各个层次的网络化工作，使得经营计划条理分明，此外，为了使核心网与汇流层的频宽相匹配，采用40*40Gbit/s或80*40Gbit/s，并对其进行优化，以确保整个网的带宽利用率处于合理的状态。

（二）系统容量设计满足实际业务发展

由于城市通信的不均衡，使得各中心的网络中出现了40/80波段的情况，有时还会出现40G/s的单波段。一般的聚合回路可以按服务需求选用40/80波段的方式，也可以采用120/200G/s的SDH波分网络。在运输能力的规划上，可以根据不同地区的网络发展状况，选择不同的网络容量，提高网络的投资回报率。

（三）合理考虑光层简化

实际操作中发现OTN技术节点数量多、距离短，因此，在不需要传输能力的情况下，通过建立120/200Gbit/s“小系统”（采用PID技术），降低了网络的跳跃，增加了系统的集成程度。

（四）关注业务快速开通

核心层、汇聚层组成一个完整的OTN调度载体。在核心节点与节点之间，使用了带宽控制和ODUk的调度方式，实现了对终端服务的连接，提高了服务的启动响应速度。在大规模的光层体系中，可以考虑使用PID技术，简化波分结构，减少对光纤仿真参量（OSNR、功率、色散）的考虑，优化TM流程。

（五）网络安全性与可靠性需求

在目前的波分级和ODUk-SNCP的基础上，在服务层次上实现对ODUk-SNCP的保护，并保证其在实际应用中的稳定性与安全性。提出IP化城市网络业务采用“双管齐下”的策略，提高了城市网络中的高端用户和宽频业务的安全性和可靠性，并在此基础上，考虑增设多维路由，以满足优质业务需求的智能化链接，并实施等级保障。通过分支路径隔离，利用ODUk-SNCP的安全机制，在ODUk粒子基础上，保证服务进行快速交接。

（六）业务调度需求

OTN层次从一个管线到一个可操作带宽的转变使得服务规模变大，GE/10GE就变成了一个需要被分配的服务，而这个服务通常是由一个波分装置来完成的，所以要提高它的调度性能。对于各种需求的服务，管线的带宽具有相同的容量，而多服务的传输则需要各个节点具有灵活性的调度功能。对于不同的服务，管线的带宽具有相同的容量，而多个服务的传输则需要各个节点具有灵活的调度功能，以适应因多种服务需求而产生的网络调节。近几年，由于OTN的不断完善，WDM所展现的调度性能已成为各个电信公司对OTN网络的基础需求。在一个核心节点，有6个以上的光路，一般都是80个波段，所以，为了满足多个不同类型的服务，需要有足够的带宽。而在汇聚层面，则要求各结点具有360Gbit/s的跨接容量，利用TOM单板等小型业务单板来实现高集成性，提高单个器件的调度性能。

（七）多业务统一承载

OTN的宽带与服务端分离，转变了之前复杂的服务方式，服务粒子也从一个单一的管线中分离出来，使得服务端具有不同的粒子访问功能，并且可以最大限度地支持任意服务进程，在网片上的零件和界面种类的减少，提高了网络的普遍性。当前，可以利用多通道服务板卡（例如TOM单板）实现100Mbit到2.5Gbit/s的多个服务，实现集成板件、光模块、统一单板多种业务共同承载，保证更换业务不需要更换波分端口，保护原有资源。

（八）具備综合时钟传送能力

目前OTN装置具有同步时钟和同步时间的能力，在项目建设前期，根据光纤的实际状况、数据保护模式等，选择较为适合的1588v2方式承载。OTN以OTN频段为基础，为1588V2的时间服务，并且1588v2工程中应重视补偿仪表的要求，尽可能采用免仪表、免补偿的建网模式，提高线路的开通速度。

五、OTN在移动传送网建设中的发展过程

随着城市OTN的不断推广，节点间的通信能力得到了极大的提高，而PID技术也得到了极大的进步。

（一）业务需求使得通信业务增加

随着宽带网络的快速发展，网络带宽的要求也越来越高。目前，家用宽带的访问正在由2Mbit/s到30Mbit/s向1000Mbit/s转变。由于高清晰度和即时游戏等服务所产生的独特的流量模式使得整个互联网服务都向着高质量、高速度的服务方向发展，带宽大、收敛比低是不可避免的。从对服务的频宽要求来看，今后的接入层将会有较长时间的发展，而核心级的频宽也会相应增加，这就导致了OTN频段调度在传输网大流量支持中的应用是不可避免的，而在考虑到最终客户的服务需要后，也会逐渐向下层服务方向移动，形成统一的传送平台。

（二）OTN促进城域网络扁平化发展

随着网络的频宽要求得到充分的 提高，网络的组织架构将会更加平坦。在主干层次，采用T-bitOTN技术，建立了一个集成的大粒子光传输系统，从而提高了系统的扩展性、可维护性和可信性，减少了网络的成本和能耗。由于现有的数据网存在着系统质量低、防护和安全性低等问题，所以将原有的五级架构改为三级架构，针对较大的服务要求，降低了IP路由间传送所引起的延迟，使整个系统更加稳定，但是在此过程中，由于光纤的调度和接口的聚集，技术要求会大大提高，从而产生了新的问题。在网络的构建方面，中国移动在各城市之间进行OTN的布局，使得城市内部的路由装置更加的集中化，从而解决了由于网络的扁平而造成的传输长度问题。此外，通过OTN器件L2的聚合，可以将GE/10GE服务与10GE服务之间的接口汇集，从而降低了网络中心节点的网络负载。

（三）移动回传网络需求

中国移动主要针对TD-SCDMA和LTE网络，其网络IP网络带宽又有了更大的扩展，OTN的应用已在核心层达到10Gbit/s的服务，但是随着新基地和频宽的需求，以及网络容量呈几何倍数增长，OTN的布局也在汇聚层中进行，每一个10Gbit/s的服务都可以进行端到端的服务进程排布。

由于LTE的高频段要求，GE/10GE的服务粒子在汇聚接入级和接入级PTN器件中都得到了有效的收敛，因此具有充分的带宽和较少的数据使用压力。由于采用了路由技術，在核心级和汇聚级之间会产生较多的接口，同时也会消耗IP网络中的大量资源，从而产生服务冲突。

在此基础上，利用OTN技术构建了核心与汇聚的移动回传网，并在终端进行IP的传输，在OTN中进行传输。终端接入后，直接由OTN传输到核心层进行调度处理，而在汇聚层分组的带宽分流则由OTN直接传输到RNC机房，从而使LTE基地台的回传系统更加稳定。

六、结束语

当前，随着网络传输IP化进程的推进，通信网IP技术的发展越来越快，新型技术也在不断地被开发出来。城域光网是通信网的基本结构，并逐渐向集成型传输平台发展，可以预见，OTN技术将更大程度地适应于将来光纤传输网的发展需要，并将会成为通信企业服务建设的第一选择。

作者单位：李小燕 中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司

参  考  文  献

[1]李娅.OTN技术在5G传送网中的应用[J].电视技术，2022，46（08）：120-123.

[2]徐子怡.OTN技术在电力通信系统中的应用[J].集成电路应用，2022，39（07）：96-97.

[3]吕永强.试论OTN的保护方式及应用研究[J].中国新通信，2022，24（12）：58-60.

[4]高立坡，康伟，郝军魁，等.基于OTN技术的电力通信网络业务路由优化算法[J].自动化技术与应用，2021，40（11）：75-79.

[5]张一铭，成雪敏.基于otn技术的电力通信传输网络优化策略探讨[J].信息记录材料，2021，22（11）：61-62.