光通信高层论坛 电信科学 2008 年第 9 期 协办 OTN 组网应用与进展 胡 卫, 沈成彬, 陈 文 ( 中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122) 摘 要 本文首先介绍了 OTN 技术和标准化情况, 然后阐述了目前 OTN 设备的形态及典型的应用 场 景 , 最后分析了 OTN 技术未来发展面临的挑战。 关键词 OTN; 标准; 设备; 应用 1 前言 目前, 宽带数据业务正在蓬勃发展, 用 户 数 量 飞 速 增 长, 而且以 IPTV 等视频业务为代表的宽带新业务也在迅速 发展, 为了适应海量的多重数据业务的需求, 各电信运营商 迫切需要建设能够同时承载多种业务、大容量、高可靠、高 质量、低成本的电信级网络。 作为下一代传送网发展方向之一的 OTN(optical transport network) 技术, 将 SDH/SONET 的可运营和可管理能力应用 到 WDM 系 统 中 , 同 时 具 备 了 SDH/SONET 和 WDM 的 优 势, 能最大程度地满足多业务、大颗粒、大容量的传送需求, 同时可为数据业务提供电信级的网络保护, 并节省大量的 光纤资源, 能真正满足电信运营商所要求的电信级需求。 2 OTN 技术概述 从功能上看, OTN 在子网内以全光形式传输, 而在子网 边界处进行光—电—光转换, 各个子网通过 3R 再生器联 接, 构成一个大的光网络。图 1 所示为简化的网络模型, 其 中, OCh 为 光 通 道 层, OTS 为 光 传 输 段 , OMS 为 光 复 用 段 , OPS 为光物理段, OTU 为光传送信元, ODU 为光数据信元, 3R 为重新定时、整形、放大, XC 为交叉连接,R 为中继器, LT 为光通道终端, A 为适配。 完整的 OTN 包含电域和光域功能: 从客户业务适配到 光通道层, 信号的处理都是在电域内进行, 在该域需要进行 多业务适配、ODU-k 的交叉调度、分级复用和疏导、管理监 视、故障定位、保护倒换业务负荷的映射复用、OTN 开销的 插入等处理; 从光通道层到光传输段, 信号的处理在光域内 进行, 在该域需要进行业务信号的传送、复用、OCh 的交叉调 度、路由选择及光监控通道(OOS/OSC) 的加入等处理。此外, OTN 扩展了新的能力和领域, 例如提供大颗粒2.5 Gbit/s、 10 Gbit/s、40 Gbit/s 业 务 的 透 明 传 送 , 支 持 带 外 FEC, 支 持 对 多 层 、 多 域 网 络 的 级 联 监 视 以 及 光 层 和 电 层 的 保 护 等 。 OTN 对于客户信号的封装和处理也有着完整 的 层 次 体系, 采用 OPU( 光通道净荷单元) 、ODU、OTU 等信号模块 对数据进行适配、封装, 其复用和映射结构如图 2 所示。 因此, OTN 技术集传送、交换、组网、管理能力于一体, 代表着下一代传输网的发展方向。其技术特点主要有: 能够 1 

光通信高层论坛 图 1 简化的 OTN 网络模型 图 2 OTN 复用和映射结构 实现业务信号和定时信息的透明传输; 支持多种客户信号 封装; 支持大颗粒调度保护和恢复; 具有丰富的开销字节所 支持的完善性能与故障监 测 能 力 以 及 FEC 能 力; 能 够 与 ASON 控制平面融为一体。 3 OTN 标准化进程 OTN 概念和整体技术架构是在 1998 年 由 ITU-T 正 式 提出的, 在 2000 年之前, OTN 的标准化基本采用了与 SDH 相同的思路, 以 G.872 光网络分层结构为基础, 分别从网络 节 点 接 口 ( G.709) 、物 理 层 接 口 ( G.959.1) 、网 络 抖 动 性 能 ( G.8251) 等方面定义了 OTN。此后, OTN 作为继 PDH、SDH 之后的新一代数字光传送技术体制, 经过近 10 年的发展, 其标准体系日趋完善, 目前已形成一系列框架性标准, 包括 G.871～G.875、G.798、G.709、G.664、G.671、G.661、G.662、 G.663、G.959.1, 其标准体系架构如图 3 所示。 目前 OTN 的标准化工作主要集中在以下几个方面: 适 应 FC/GE 等低速信号和 40/100 Gbit/s 以太网等更高速的信 号传送的帧结构, 如 ODU-0、ODU-4; 透明的 10/40 Gbit/s 以 太网信号传送, 如 OTU-2e 超频方式; ODU-k 共享保护环; FEC 应用的互联互通问题等。国内已经制定的标准有《光 传 送 网 体 系 设 备 的 功 能 块 特 性 》、《光 传 送 网 网 络 节 点 接 口 》、《光 传 送 网(OTN)物 理 层 接 口 技 术 要 求 》等 , 这 些 标 准 对 光 层 物 理 参 数 、G.709 封 装 、OTN 设 备 模 型 等 做 了 完 善 的规范。 2 

电信科学 2008 年第 9 期 互联, 通过 OTN 的信号开销 可 以实现对波长通道端到端的性 能和故障监测。其中用于域间 互联的 IrDI 的 FEC 采用 G.709 定 义 的 标 准 FEC, 或 者 关 闭 FEC 方式。 在 WDM 系 统 中 引 入 OTN 接口, 可以实现对波长通道端 到端的性能和故障监测, 为未 来 引 入 大 容 量 的 OTN 交 叉 设 备做准备; 同时, OTN 可实现多 种客户信号的透明传送, 这是 路 由 器 采 用 10 GE 接 口 的 前 提条件。因此, 标准 OTN 域间互通接口将是波分系统进行 互通的主要接口形式。长途 WDM 系统最好采用支持符合 G.709 标准的 OTN 接口。 目前, 国内外主流厂商的波分系统均支持符合 G.709 标准的 OTN 接口, 可以实现不同系统的互通, 并且大多数 厂商的波分设备支持 OTU-2 信号的网管指配选择, 便于对 OTU 应用方式( 上下业务或中继) 进行选择。 4.1.2 OTN 光 交 叉 设 备 OTN 光交叉设备( 也称 OCh 设备) 以 光 波 长 为 交 叉 颗 粒, 支持多种基于光层的保护恢复功能, 交叉容量大。目前 这类设备的形态为 ROADM, 其功能结构如图 5 所示。 采用这类设备组网, 可以减少光—电—光转换环节, 从 图 3 OTN 标准体系架构 4 OTN 设备及应用 4.1 OTN 设备形态 根据 OTN 设备的接口适配、线路接口以及光/电交叉等 功能的不同, 可以分为 OTN 终端复用设备、OTN 光交叉设 备、OTN 电交叉设备 3 种类型。 4.1.1 OTN 终 端 复 用 设 备 OTN 终端复用设备是指支持 OTN 的客户接口、接 口 适配、线路接口处理功能的 WDM 设备, 其功能结构如图 4 所示。 这种 OTN 设备用白光 OTU-k 接口代替传统传送设备 SDH 和以太网等客户业务接口, 实现不同厂商传送设备的 图 4 OTN 终端复用设备功能结构示意 图 5 OTN 光交叉设备的功能结构示意 3 

光通信高层论坛 图 6 OTH 设备功能结构 而在一定程度上降低成本。但其组网受传输距离、保护倒换 速 度 、 波 长 分 配 冲 突 、 多 厂 商 设 备 互 联 能 力 和 不 同 规 格 WDM 线路系统等条件限制, 而且在纯光环境下的交叉不支 持 波 长 的 转 换 , 交 叉 的 灵 活 性 有 一 定 限 制 。 华 为 的 OSN 6800/3800、 阿 尔 卡 特 朗 讯 的 1696MS、 烽 火 的 FONST W1600 等设备都支持 OTN 光交叉, 目前这类设备主要用于 城域网和省内干线层面。 4.1.3 OTN 电 交 叉 设 备 OTN 电交叉设备( 也称 OTH 设备) 的基本特点是以光 通路数据单元( ODU-k) 为交叉颗粒, 支 持 多 种 基 于 电 层 的 保护恢复功能, 交叉容量较大。其功能结构如图 6 所示。 一般来说, OTH 设备可以独立存在, 对外提供各种业务接 口和 OTU-k 接口( 包括 IrDI) ; 也可以与 OTN 光交叉设备相结 合, 同时提供 ODU-k 电层和 OCh 光层调度能力, 波长级别业 务直接通过 OCh 交叉, 子波长级业务经过 ODU-k 交叉, 优势 互补, 这种大容量的调度设备称为 OTN 光电混合交叉设备。 目 前, 受 电 交 叉 芯 片 能 力 和 设 备 背 板 总 线 能 力 的 限 制 , 业 界 的 OTH 设 备 仅 支 持 ODU-1 交 叉 颗 粒 , 交 叉 能 力 为 320 Gbit/s 左右。目前仅华为 OSN 6800/3800 具备 OTN 的 ODU-1 电交叉能力, 该设备还支持基于 ROADM 的 OCh 交叉以及 GE/ANY ADM 的电交叉, 并支持 ASON 控制平面。 4.2 组网应用 针对 OTN 本身的技术特点, OTN 设备主要用在长途骨 干网和城域核心网络。 ( 1) 在长途骨干网的应用 对 于 WDM 系 统 而 言, 采 用 G.709 接 口 ( OTU-1/2/3) 互 联具有以下好处。 · OTN 丰 富 的 开 销 字 节 极 大 地 方 便 了 系 统 的 故 障 监 控和运维管理, 有利于提高业务的 QoS。 · OTU-k 中 G.709 标准的 FEC 可降低系统 OSNR 容限, 延长电中继距离, 减少节点数, 降低系统建网成本。 · 对目前骨干网大量激增的数据业务而言, OTN 能够 透 明 传 送 信 号, 使 路 由 器 不 必 采 用 昂 贵 的 POS 接 4 口, 转而大量采用 10 GE 等数据接口。另外, OTU 层 面的 SNCP 可大大提高数据业务的 QoS。 · 能够与智能平面结合, 有利于将来实现全面的光交叉。 长途骨干网主要是承担业务的上下和传送, 不需要进 行复杂的业务调度和交叉, 因此长途骨干网上使用的 OTN 设备一般应支持 OTU 级别单通道 CLI、全面 的 OTN 开 销 ( 要求符合 G.709 规范) 、OSC 光监控信道管理( 包括公务电 话和 OTS、OMS、OCh 层开销管 理) 、波 长 上 下 功 能 等, 目 前 华 为 、阿 尔 卡 特 朗 讯 、北 电 、烽 火 等 主 流 厂 商 提 供 的 WDM 系统设备基本都支持。 ( 2) 在城域核心网的应用 目前城域核心网普遍存在数据业务激增现象, IP 数据网 和传输网往往分而治之, IP 数据网本身的保护恢复力度不足 以满足业务的需求, 并且数据设备互连消耗了大量的光纤资 源, OTN 光/电交叉设备正好可以解决目前城域核心网的迫切 需求。在城域核心网引入 OTN 设备主要有以下好处。 · 采用 OTN 光/电交叉设备其光交叉 ROADM 等 能 实 现对波长的灵活交叉连接, 电交叉则在电层实现对 子波长的交叉连接, 从而实现灵活组网、波长复用、 保护和端到端业务的调度, 不仅为数据网络提供大 量的带宽资源, 还为数据业务提供了电信级的保护, 大大提升数据业务的 QoS。 · IP 网络的部分转接业务可通过 OTN 设备在传输层直 接完成转接, 从而节约路由器的接口资源并降低对路 由器容量的要求。此外, 有些厂商( 如华为) 设备还能 提供 GE 等更小颗粒业务的处理, 使组网更加灵活。 ·与智能平面结合, 实现 OCh/ODU-k 自动连接配置管 理, 使光传送网动态分配和灵活控制带宽资源, 提供 Mesh 网的保护与恢复等。 城域核心网需要进行波长和子波长级大颗粒业务的交 叉调度, 因此应用于城域核心网的 OTN 设备需支持 OTU 级别单通道 CLI、全面的 OTN 开销( 要求符合 G.709 规范) 、 OSC 光监控信道管理、多方向的波长重构等, 按实际情况可 

光通信高层论坛 电信科学 2008 年第 9 期 协办 WDM 系统基于 OTN 接口的互联互通 * 李俊杰 1, 霍晓莉 1, 杨玉森 2 (1.中国电信股份有限公司北京研究院 北京 100035; 2.中国电信集团公司技术部 北京 100032) 摘 要 本文介绍了新一代波分复用( WDM) 系统基于光传送网络( OTN) 接口的互联 互 通 技 术, 包 括 基 于 TCMi 级联实现的跨域端到端性能监测, 并对多厂商 WDM 系统基于 OTN 接口的互联互通测试及 其未来发展趋势进行简单介绍。 关键词 波分复用; 光传送网络; 级联连接监控 1 光传送网络技术特点和优势 近年来 IP 数据业务的迅速发展, 尤其是 IPTV 等视频 业务的发展对运营商传送网络提出了新的要求: 一方面传 * 国 家 “863”计 划 “支 持 GMPLS 的 OTN 体 系 结 构 与 关 键 技 术 研 究”基金资助项目( No.2007AA01Z244) 送 网 络 需 要 提 供 适 应 这 种 业 务 容 量 爆 炸 性 增 长 的 海 量 带 宽; 另一方面传送网络需要提供快速灵活的业务调度和完 善便捷的网络维护管理( OAM) 能力。传统 SDH/SONET 和 波分复用 ( WDM) 技术面对这些需求都存在一定的问题: SDH/SONET 基于 VC4 颗粒的交叉调度能力和单通道线路 无法提供足够的可扩展性, 过小的调度粒度和严格的同步 选支持 ODU 交叉、ODU-k SPRing 保护等。 5 OTN 面临的挑战 从目前来看, 庞大的 SDH 设备占据了大部分的传输网 络, 人们对传统 SDH 网络的依赖性仍然相当大; 数据网络和 传输网络通常分而治之, 大量数据设备之间采用光纤直连和 纯粹的 WDM 设备来提供连接, 未从整体网络的角度进行考 虑; 大量需求暂未显现, 许多厂商都仅提供具备 OTN 接口的 WDM 设备和 ROADM 来满足光层面的一些需求。未来, 随着 SDH 设备的淘汰和技术的进步, 对智能化更高、能提供更大 交换容量的 OTN 交叉设备的需求将大量涌现出来。 从 OTN 设备在网络中扮演的角色来看, OTN 处理的是 大颗粒业务, 不需要处理类似 VC-4/12 细微颗粒, 因此理论 上 OTN 可以做更大的交换容量, 但受芯片和背板能力的限 制, 目前 OTN 设备电层面的交叉容量最大只有 320 Gbit/s, 相对于庞大的数据业务流量来说交叉容量偏小, 而且国内 目前只有华为的设备能提供 ODU-1 的交叉, OTN 设备成本 偏高, 产业链不完整, 这些都有待于进一步发展和完善。 相信在今后的几年内, 随着技术和网络的进一步发展 和成熟, OTN 技术将与 ASON/GMPLS 形成完美融合的统一 平台, 在 ODU-k 和波长级别加载智能化的 控 制 层 面, 快 速 地响应业务网的传送带宽和网络连接请求, 真正实现光传 送网络面向业务运营的网络转型策略。 ( 收稿日期: 2008- 08- 25) 5