OTN在干線網中的規劃思路及優勢

龍 泉

烽火通信科技股份有限公司

當前通信網業務的主體已經由傳統的TDM業務轉為IP業務，為了更好地承載IP數據業務，光傳送技術一直在發展各種IP承載技術，如PTN、IPRAN等。在干線傳輸網層面，傳統的DWDM在組網能力和波長業務調度方面均比較固定，靈活性遠不能真正高效地承載IP業務，OTN（光傳送網）技術則可以較好地解決大顆粒IP業務的靈活承載問題。

OTN技術是DWDM的發展與面向全光網技術的過渡技術，在產品形態上以DWDM為基礎平臺，增加了OTH交換模塊和G.709接口。在工程應用中，早期的OTN設備主要應用于本地網、城域網。近一年來，隨著OTN設備在電交叉能力上的提升，在一些省級干線中也開始使用具備電交叉能力的OTN設備。據有關方面的數據顯示，經過多年的發展，OTN設備已經基本取代了傳統的DWDM設備。即使是在國家一級干線中，也基本上采有了簡化版的OTN設備，即不支持電交叉功能、具備G.709接口功能的OTN設備。

1 OTN應用于干線傳輸網的規劃思路

干線傳輸網的主要作用就是完成各業務節點的業務在長途網絡中的傳送，為了實現OTN在干線傳輸網的合理規劃，主要考慮的因素包括中繼段設計、網絡容量選擇、設備選用、保護方式選擇和波長分配，各因素的規劃思路簡要闡述如下。

1.1 OTN中繼段的設計

OTN源于DWDM的技術體制，在光域上與DWDM基本沒有差異，所以OTN在中繼段的設計完全可以照搬DWDM成熟的經驗，重點需要考慮的是線路的衰減、色散、系統的非線性效應、OSNR預算以及不同波長速率的系統容限等，同時也要結合實際的線路條件和各節點的機房條件。當然，由于OTH電交叉單元的加入，OTN中大量的業務在OTN節點上完成了天然的電再生過程，所以OTN干線的中繼段設計往往比傳統的DWDM更簡單。

1.2 網絡容量選擇

網絡容量的選擇一方面要確定波長數，另一方面要確定單波長的速率。用一句話來概括，“網絡容量的選擇，要結合現有業務的速率、網絡中最大復用段的波長數量以及面向未來的可擴展能力進行多方面考慮”。

1.3 各節點OTN設備選用

OTN設備的選用需要分別從光層和電層能力上進行考慮。光層能力主要依據網絡容量來確定，如40×10 Gbit/s的網絡容量，就必定要求選擇支持至少40個波長和單波10 Gbit/s速率的OTN設備。而對電層能力的考慮有兩個思路：一個是直接按滿容量來預算電交叉容量的需求，如40×10 Gbit/s的環網節點，滿容量的交叉能力需求就是2×40×10 Gbit/s=800 Gbit/s；另一個是按各節點需要完成的現有業務電層交叉所需要的容量來預算，同時考慮給予一定擴容空間。最好的辦法是兩者相結合，先看最大可能需要的電交叉容量，然后再對現有業務的容量進行分析，綜合分析兩種容量需求后，最終確定在各節點上需要采用什么能力的OTN設備。

1.4 保護方式選擇

OTN的保護方式非常豐富，在工程應用中，最主要的保護方式有基于業務層的保護，基于光層的OCh（1+1）、OMSP和OLP（1:1、1+1）保護以及基于電層的ODU k SNC（1+1）和ODU k SPRing保護。不同的保護方式特點不同，在選擇OTN的保護方式時，一定要分析業務對于保護的需求是什么。一般的規律是：SDH業務 （如10 Gbit/s、2.5 Gbit/s環網業務）采用基于業務層的保護，集中式專線業務 （如GE、10GE、2.5 Gbit/s專線業務）采用電層ODU k SNC（1+1）保護，分布式專線業務采用電層ODU k SPRing保護。當然，考慮到電交叉單元容量的問題，也可以適當地選用光層的OCh和OMSP保護。

1.5 波長規劃思路

OTN的波長規劃思路與DWDM類似，但有所不同，總的來說，OTN波長規劃綜合了DWDM波長規劃和SDH時隙規劃兩者的特點。筆者通過多個工程設計的實踐，總結了一套較為容易掌握的規劃思路。

OTN波長規劃可以從速率的級別、保護方式和是否跨環業務3個維度來逐級規劃各類業務在OTN中的分布，基本規律如下。

·速率的級別：按由高到低的順序，即既有10 Gbit/s又有2.5 Gbit/s的時候，先規劃10 Gbit/s業務波道。

·保護方式：按業務層保護、復用段環保護（如ODU k SPRing）和子網連接保護（如ODU k SNC（1+1））的順序進行規劃。

·是否跨環業務：按先環內業務再跨環業務的順序進行規劃。

通過以上思路進行的波道規劃，不論是在設計環節還是在工程應用環節均較為清晰，不易出現波長混亂的問題。同時由于一個工程往往是分多期建設，在實際工程設計中可以考慮給不同的業務類型按波長編號進行預留式規劃，如1~10號波長規劃為10 Gbit/s SDH業務，11~15號波長規劃為10GE業務，16~20號波長規劃為2.5 Gbit/s波長租用業務，其余波道規劃為GE業務。

2 OTN應用于干線傳輸網的優勢

OTN在傳送能力、保護能力以及業務承載能力方面相對于DWDM均有明顯的優勢，主要表現在以下3方面。

（1）傳送距離更遠，組網能力更強，且線路設計更簡單

傳統的DWDM沒有定義G.709接口，其傳輸距離的提升主要依靠光放大器實現，但光放大器的疊加，會迅速累積噪聲，造成OSNR的下降，所以其傳輸距離有限，一般在網絡規劃時每600 km就要考慮電再生以延長傳輸距離。而OTN一方面具備了G.709接口，在OSNR容限上要優于DWDM；另一方面，由于引入了OTH電交叉模塊，在每個節點上所有波長均經過了天然的光-電-光的過程，所以在傳輸距離和組網能力上均優于傳統的DWDM網絡。在干線傳輸網的規劃設計中，OTN對于OSNR的預算的復雜性要比DWDM少得多，從而大大簡化了干線傳輸網的設計工作。

（2）保護能力更完善

OTN支持基于電層的ODU k SNC（1+1）和SNRing保護方式，電層的保護在判決條件方面非常豐富，包括ODU k層面的各類告警信號，如RS-LOF、RD-SD、OTN-LOF、ODU k-AIS、PM-BIP8-SD等，而DWDM只支持基于光層的保護，倒換主要依賴于光功率的判決，所以采用OTN，可以給干線傳輸網更全面的保護。尤其在有多個環網（環切環、環套環）的情況下，對于單個跨環業務信號，DWDM無法做到完善的端到端保護，而OTN采用電層的ODU k保護則可輕松實現。

（3）業務承載能力更強，業務調整規劃更簡單

在干線網絡中，往往存在波長速率大于業務速率的問題，如采用10 Gbit/s的波長速率來承載GE或2.5 Gbit/s接口。在傳統的DWDM系統中，由于所有的波長業務均為點對點開通，所以GE和2.5 Gbit/s業務在DWDM網絡中的承載只有兩種方案，一種是直接調制，此方案簡單易實現，但單個波長的速率與業務速率相同，對于網絡容量是一個極大的浪費；另一種是多個業務接口采用T-MUX的方式復用為一個完整的波長速率，此方式解決了容量浪費的問題，但靈活性極差，尤其是在多個節點之間均有少量的GE或2.5 Gbit/s業務時，每個節點經過復用和解復用后才能充分利用波長速率，且保護極難于規劃。而OTN采用了基于ODU k的電交叉模塊，所有的業務接口只需要接入OTN設備的支路接口單元，就能夠通過ODU k交叉單元復用到線路單元進行傳送，一方面業務的規劃簡化了，另一方面業務保護也易于實現，且大量地減少了建網成本。

3 烽火通信OTN產品在干線傳輸網中的優勢

作為全球領先的光通信設備供應商，烽火通信科技股份有限公司（以下簡稱烽火通信）在新一代IP業務承載技術方面做了很多有效的工作，全系列OTN產品更是在多次運營商測試中成為行業的標桿。目前烽火通信已經形成全系列的產品，包括干線傳輸網的FONST 5000和FONST 4000、面向匯聚層的FONST 3000產品以及面向接入層的FONST 1000產品。在干線網絡中應用烽火通信OTN產品的優勢包括以下幾個方面。

（1）完善的保護機制

烽火通信OTN系統支持基于光層的復用段、光通道的1＋1和1∶N保護，支持基于電層的ODU k SNCP和SPRing保護。

設備對于關鍵單元同樣支持1+1保護，如核心交叉時鐘盤、網管盤、電源盤等。

（2）超長距離的傳輸功能

烽火通信具有豐富成熟的超常規長距離DWDM系統工程應用實例和經驗，也承擔了國家“863”項目“ULH超長距離無電傳輸項目”研發課題，在實驗中利用拉曼光纖放大器、超強FEC技術及功率色散管理實現無電傳輸大于3 000 km，并成功通過“863”項目專家組和中國電信集團公司的驗收。

烽火通信全系列OTN設備支持G.709封裝，采用FEC和SFEC技術，可提高系統編碼增益，使其達到3 dB和9 dB，提高系統的信噪比容忍能力，保證系統容量，以支持高速率長距離傳輸。

（3）完善的OTN開銷配置

烽火通信OTN產品引入了豐富的開銷，具備完善的故障監測機制。通過對SM字節（OTU k層的段監測字節）各開銷位的配置，可以對電再生段進行性能和故障監測；通過對PM字節（ODU k層的通道監測字節）各開銷位的配置，可以對端到端的波長通道進行性能和故障監測。

（4）獨特的功率控制技術

系統采用智能光功率控制、VOA（自動光功率調節）等技術，保障網絡的長期穩定，提高了網絡維護效率，降低了網絡維護成本。

（5）易維護的光網絡

系統集成了智能的光功率及色散調整技術，可保證系統接收端各通道OSNR、BER的一致性，方便業務的快速開通及維護。線路接口速率為40 Gbit/s時，支持自動色散補償。

系統可提供內置的光譜分析單元，可在線對多個方向光信號的波長、功率、OSNR進行監測并給出圖形化結果；提供內置OTDR功能的板卡，實現對鏈路光纖的老化預警、光纖故障初步定位等；可提供集成維護系統，方便系統故障的定位和維護。

（6）強大的網絡規劃工具OTNPlanner

烽火通信經過多年的研究和開發，研究實現了一批關鍵技術，推出了OTNPlanner智能波分網規劃系統，讓用戶輕松完成OTN以及OTN與配套傳輸網（MSTP、PTN等）的網絡規劃設計；通過OTNPlanner與網管數據的實時交互，在第一時間內提出網絡潛在風險以及改進建議。