廣西廣電基于PID+OTN技術的城域網建設淺析

朱瑩德，王 怡，高 欣

（廣西廣播電視信息網絡股份有限公司，廣西 南寧 530022）

隨著三網融合的進一步發展，廣電網絡用戶對于互聯網寬帶、IPTV、視頻點播、大客戶VPN等雙向互動業務的需求出現了爆發式的增長，而傳統的以MSTP為骨干網絡的傳輸網已經無法應對現實的業務需求。建設高可靠、高速率、高效率、靈活方便部署、易維護的骨干傳輸網已成為廣電網絡業務發展迫在眉睫的需求[1]，同時也是廣電網絡運營商是否能夠向一流運營商轉變的一個關鍵條件。

1 技術特點

1.1 OTN技術簡介

OTN（Optical Transport Network，光傳輸網）是以傳統波分復用技術為基礎的傳輸網絡，繼承了DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波復用）在大容量、超長距、業務透明傳輸等方面的眾多優勢，進一步增加了對于業務“電層”和“光層”的調度功能，從而使得OTN能像MSTP一樣實現對“顆粒”（ODUk，k=0，1，2，3）業務的交叉調度，解決傳統DWDM網絡波長/子波長業務調度能力差、組網能力弱、保護能力弱和SDH在帶寬方面（最高速率≤40 Gbit/s）的問題，是一種非常理想的傳輸網解決技術。

OTN的組成結構如圖1所示。在電層，OTN借鑒了SDH的映射、復用、交叉和嵌入式開銷等概念；在光層，OTN借鑒了傳統WDM技術體系并有所發展。

ITU－T為OTN定義了一套完整的協議體系，產品也在各廠家的努力下趨于成熟穩定。OTN作為下一代傳輸網技術，已經在各大運營商中得到了大規模的應用，各運營商在新建網絡中也逐步采用OTN技術替代DWDM技術，因此整個OTN產業鏈得到了鞏固和發展。

1.2 PID技術簡介

PID（Photonics Integration Device）是一個光電集成器件（OEIC），將原來多個OTU單板和MUX/DMUX板合并到少量單板中，大大提高了設備的集成度，如圖2所示。通過高度集成化的芯片設計和制造工藝，PID單片容量可以達到12×10 Gbit/s。

因此基于PID＋OTN架構的城域網解決方案，具有大容量、高可靠、多業務靈活接入、簡潔易維、高集成、綠色節能等顯著特點，可以成功解決帶寬需求爆炸式的增長以及城域網面臨的帶寬瓶頸和運維瓶頸，并實現城域網“單一網絡、統一承載”的目標，也是下一代城域網的理想選擇。

2 建設規劃

2.1 城域網建設特點介紹

與傳統OTN長途干線網建設要求不同，基于PID+OTN技術的城域網建設具有其特殊性：由于搭建城域網時，站點間跨距在100 km以內，所以城域OTN一般不存在超長距的問題。而城域網又有著其特殊性：組網結構和業務方向不穩定，經常隨著業務需求的發展而發生變動，同時業務側接口也需要靈活多變，以適應不同的業務需求及業務配置變動。那么業務調度的靈活性、業務接口的靈活性及業務保護的靈活性是判斷城域網OTN設備的最關鍵指標[2]。

目前主流廠家的OTN設備均可支持光層和電層的調度功能，而PID+OTN技術的出現更加方便實現業務的靈活調度。支持承載STM－N/GE/10GE（WAN，LAN）/2.5G POS/10G POS/ATM/SAN等業務，具備豐富靈活的業務接口，同時也支持基于ODUk的SNCP等各種保護方式。

在這種形勢下，廣西廣電網絡決定采用PID+OTN技術來打造技術先進、更加靈活的優質傳輸網絡，為三網融合事業做好準備。以下將以廣西廣電網絡玉林地區的PID+OTN網絡為例，具體解析OTN城域網建設方法。

2.2 玉林地區PID+OTN城域網建設情況介紹

2.2.1 玉林廣電網絡現有情況介紹

目前玉林市內用以連接各分前端站點的G.652尾纖基本鋪設完畢，原有業務由2.5 Gbit/s SDH網絡進行承載，其網絡拓撲如圖3所示。

但隨著三網融合業務的快速發展，特別是互聯網寬帶、IPTV、視頻點播、大客戶VPN等業務的發展，帶寬需求呈幾何級數的增長，原有SDH網絡的帶寬被迅速消耗掉，帶寬問題成了制約廣西廣電網絡玉林分公司各項業務工作開展的根本問題之一。

如何解決帶寬傳輸瓶頸，成了網絡設計人員在工作中急需解決的問題。解決的方法有很多，以下將分析各種實現方式的利弊：

1）將原有2.5 Gbit/s SDH網絡升級為10 Gbit/s SDH網絡。利：利用原有光纜將帶寬提高到10 Gbit/s；弊：未根本解決問題，帶寬仍然只有10 Gbit/s。后續如果開通從玉林至各地的GE或者10GE業務，SDH網絡由于帶寬有限，不能很好地支持。而且隨著業務的發展，很快又將形成帶寬瓶頸。

2）新建一張10 Gbit/s SDH網絡。利：總帶寬提高到12.5 Gbit/s；弊：仍未根本解決問題，只能暫時緩解帶寬緊張問題，GE/10GE業務支持仍存在問題，而且占用寶貴的光纜資源。

3）新建一張城域DWDM網絡。利：帶寬提高到10 Gbit/s×40（波），后續可升級為40 Gbit/s×80（波），有效解決了帶寬問題；弊：業務帶寬最小為10 Gbit/s（即使只需要開通一個GE業務通道仍需要占用10 Gbit/s的帶寬通道，而且不能針對GE業務進行保護），不能實現光層和電層業務的調度，組網方式和保護方式簡單，網絡帶寬資源浪費嚴重。

4）新建一張城域PID+OTN網絡。利：除了能像DWDM一樣解決帶寬問題之外，還能靈活接入STM－N，GE，2.5G POS，10GE，10G POS等業務，最小接入業務帶寬為155 Mbit/s，而且能實現對于這些業務的靈活調度，實現對于這些業務的ODUk（k=0，1，2，3）級別SNCP保護。弊：短期投資費用要高于方案1）和2），與方案3）的投資預算基本持平。但從長遠考慮，整體投資要優于以上3個方案。

通過上面的分析，可以得出結論：升級或者新建SDH網絡無法從根本上解決帶寬不足的問題，而新建城域DWDM網絡，雖然能解決帶寬不足的問題，但不能實現業務的靈活調度和保護，資源利用率低下，不適合組建靈活多變的城域網。而建設一張城域PID+OTN網絡，能夠更加有效地實現傳輸網業務的靈活調度，并提供網絡的寬帶寬和高利用率，有效地降低投資成本和維護成本。

2.2.2 業務需求及組網

業務需求描述：

1）開通玉林至各縣市（不包括藤縣）10×GE廣播電視類業務，其中4個GE用于承載IP數字電視業務，6個GE用于承載VOD的IP錄制流業務；

2）開通玉林至縣市（不包括藤縣）1波10GE業務，用于實現玉林到各地骨干IP互聯；

3）開通玉林至縣市（不包括藤縣）2×GE政企客戶專用網絡業務，為政企用戶提供充足的各類專線業務承載通道；

4）依據現有機房情況和業務需求，組建PID+OTN網絡，拓撲圖如圖4所示。

圖4 PID+OTN網絡拓撲

全網采用業界領先的太比特大交叉容量PID+OTN設備進行組網，OADM站點均配置電交叉單板，可靈活上下各類光/電接入業務。

2.2.3 業務實現

客戶側信號接入支路側模塊后，有支路側模塊將客戶側信號映射成ODUk信號，ODUk信號通過交叉模塊交叉至線路側模塊（可雙發以實現保護），線路側模塊將ODUk映射成OTUk信號，然后通過接入合/分波模塊，實現客戶側信號向光層信號的轉變，當光層信號到達目的地之后，采用逆過程將信號還原成客戶側信號，從而實現各種業務的透明傳輸，過程如圖5所示。

2.2.4 PID+OTN網絡特征[3]

1）帶寬瓶頸迎刃而解

由于使用PID光電集成技術，輕易實現了單端口200 Gbit/s（20×10 Gbit/s）的大容量線卡，其線卡容量是10 Gbit/s SDH的20倍，同SDH一樣，只有一對光口。要建立200 Gbit/s的傳送環，只需在每個站點設置兩個PID線卡（東西向）即可。為了提供更大容量，多組PID還可疊加在一對光纖中進行傳輸。采用PID匯聚環和80×40 Gbit/s核心環進行擴容，城域網的帶寬瓶頸問題即可完全解決。

OTN架構采用支線路分離結構，若以PID線卡為線路側，不同的支路盤為支路側，可進行IP數據、廣播電視、語音、專網專線等業務。這樣做的優勢是在城域網絡建設好以后，長期相對穩定，而后期若需要進行其他的業務處理只需增加合適的支路盤即可，無須再進行線路調測、資源規劃等工作。

2）運營維護簡潔容易

傳統波分系統由于各個部件之間通過光纖連接，大量的光線就會出現在機房，且需要調節匹配光功率、色散、OSNR等多個光學參數，網絡才會正常工作。城域網基于業務點分散、業務上下頻繁等特點，需加入OADM，系統配置和調節將會更加復雜。

PID技術集成了最復雜部分，完成各通道的連接只需單根光纖即可，不會存在如傳統波分系統中出現的光纖眾多、設備繁雜、難以維護的問題，簡化了系統配置和運行維護。城域網的相鄰節點間距離較短，且每個節點可提供電再生中繼功能，不需要對光纖模擬參數進行配置，極大減少了各個功能單元間的光纖連接，像SDH架構一樣靈活方便和易維易用。

3）業務擴展靈活方便

基于支線路分離OTN架構，通過線路側的PID線盤來提供大帶寬資源池，還可加入另一組PID線盤實現帶寬池的平滑擴展。業務側可選用不同的支路盤來解決業務數量多、種類多的問題，而不用對線路側進行調整，使系統變得快速、靈活、方便。如果在網絡建成后又有新型業務類型需求，只需要對新開發支路卡進行適配即可，保護網絡投資并大大加速業務提供時間。

4）網絡系統穩定可靠

傳統波分系統如網絡故障多為光纖連接問題引起，如接頭臟污、連接損耗、接頭松動等。PID技術已經將光纖數量和板卡數量大幅度地減少，因此系統產生故障的幾率就下降了，同時提升了網絡的穩定性和可靠性。

除此之外，由于PID＋OTN架構可提供環網保護、1＋1交叉保護、線路保護等在內的業務端到端保護能力，為運營商構建高可靠網絡精品網絡提供堅實基礎。

5）綠色節能、節省空間

通過光電集成技術，將原來多個OTU單板和MUX/DMUX板集成到一個板卡之中，同等容量下設備功耗降低超過40%，空間節省達60%，光纖連接數量大幅減少。可有效地幫助廣西廣電網絡構建一個綠色的網絡，實現企業的社會責任，并可大幅節省各類運維成本。

3 總結與展望

三網融合的出現為廣電網絡的發展提供了機遇，同時也提供了挑戰，在接入層采用CMTS+CM方式接入，最大限度地利用廣電網絡的優勢發展業務。但隨著業務的發展，傳輸網的帶寬出現了瓶頸。采用PID+OTN技術建設城域傳輸網，既能有效解決帶寬，還能實現業務的靈活調配，是一種比較理想的城域網建設方式。

[1]陳翔.三網融合時代廣電光傳輸網絡發展趨勢分析[J].電視技術，2011，35（4）：49－51.

[2]楊京，高欣.滿足三網融合需求的骨干傳輸網絡規劃和建設[J].電視技術，2011，35（12）：1－3.

[3]王健偉.PID技術在城域光傳輸網中的應用探討[J].電信工程技術與標準化，2011（10）：75－78.