OTN在電力通信網中的應用研究

劉 瑋 侯思祖

(華北電力大學，河北 保定 071000)

0 前言

OTN （Optical Transport Network，光傳送網）技術是在 WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復用系統）的基礎上發展形成的，OTN擁有光層與電層的傳送體系結構:光層分別為光通路層(OCh)、光復用段層（OMSn）和光傳送段層（OTSn）[1]；電層在光層之上承載，以OCh為基礎，分為OCh傳送單元 （OTUk）、OCh數據單元（ODUk）和OCh凈負荷單元（OPUk）[2]；各層網絡都具有相應的監控管理機制和網絡生存機制[3]。OTN技術一方面可以有效解決大顆粒度數據業務的承載、調度和保護等問題，另一方面也為網絡提供了靈活的運維管理功能，豐富網絡組網功能，提高了數據業務的生存性和資源利用效率，還可以與ASON技術相結合,使網絡具備智能化特性。因此，OTN技術是建設大容量電力通信光傳輸網的理想技術體制。

1 OTN技術的優勢

多種客戶信號封裝和透明傳輸OTN可以支持多種客戶信號的透明傳送，如SDH、GE和10GE等。OTN定義的OPUk容器傳送客戶信號時不更改其凈荷和開銷信息，而其采用的異步映射模式保證了客戶信號定時信息的透明。

大顆粒調度和保護恢復OTN技術提供3種交叉顆粒，即ODU1(2.5Gbit／s)、ODU2(10Gbit／s)和 ODu3(40Gbit／s)。 高速率的交叉顆粒具有更高的交叉效率，使得設備更容易實現大的交叉連接能力，降低設備成本。完善的性能和故障監測能力OTN引入了豐富的開銷，具備完善的性能和故障監測機制。OTN還可以提供6級連接監視功能(TCM)。對于多運營商／多設備商／多子網環境，可以實現分級和分段管理。

2 設備類型

根據OTN設備的光/電交叉、線路接口與業務接口適配等的功能不同，可以將OTN設備分為終端復用設備、電交叉設備、光交叉設備及光電混合設備四種設備類型。

2.1 OTN終端復用設備

OTN終端復用設備可以支持ODUk和OCh復用，這種OTN設備可理解為具有OTN接口的WDM設備，在WDM系統中引入OTN接口，可以實現對波長通道端到端的性能和故障監測，為未來引入大容量的OTN交叉設備做準備；同時，可以實現10GE等多種客戶信號的透明傳送。因此，標準OTN域間互通接口將是WDM系統進行互通的主要接口形式。目前，國內外主流廠商的WDM系統均支持符合G.709標準OTN接口，可以實現不同系統的互通，但是部分互聯互通方面的標準尚不全面，本文在實驗室測試階段對OTU2及以下速率的互聯互通進行的測試過程中證明，GE以下速率信號通過OTU封裝后進行兩廠商互聯，由于指針定位的定義差異，兩廠商仍然無法實現完全意義的互聯互通。

2.2 OTN 電交叉設備

OTN電交叉設備能夠完成基于ODUk的各種業務顆粒電路的交叉功能，能夠為OTN網絡提供電路調度和網絡保護功能。OTN電交叉設備既可以獨立組網，也可以與OTN終端復用設備混合組網，提供各種業務接口和OTUk接口，實現光復用段和光傳輸段功能

2.3 OTN 光交叉設備

OTN光交叉設備 （即ROADM/PXC）能夠提供OCh層的調度功能，實現整波道的調度和保護恢復，采用光交叉設備組網，可以減少O-E-O轉換環節，從而在一定程度上降低成本。但其組網受保護倒換速度、波長分配沖突、傳輸距離、多廠商設備互聯互通等條件限制，交叉的靈活性有一定限制。目前的各廠商實現光交叉功能多采用可調節波長光開關（WSS）實現，該部件價格昂貴，導致網絡建設成本較高，同時又因為光交叉設備無法實現2.5Gbps以下相對較小業務顆粒的靈活調度，波道資源不能充分利用以及網絡組網半徑和物理參數(如色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)、非線性效應、光信噪比(OSNR)等)限制等因素在妨礙了光交叉設備在長距離光纜線路環境下的組網應用。

2.4 OTN光電混合交叉設備

混合交叉設備是OTN電交叉設備與OTN光交叉的結合，能夠同時提供ODUk和OCh調度能力，規避了各自的光交叉與電交叉設備劣勢。這種大容量的調度設備就是OTN光電混合交叉設備。

3 信號結構與映射

3.1 信號幀結構

基于ITU-T的G.709的OTN幀結構能夠支持多種客戶側業務信號的映射和透明傳輸，如SDH、以太網等。針對不同速率的以太網的支持尚有所欠缺，ITU-TG.sup43為10GE業務實現不同程度的透明傳輸提供了補充建議。

客戶層的信息（載荷）經過適配處理（擾碼/解擾碼、速率適配等）映射到OPU，然后加上ODU的開銷組成ODU信息；ODU加上前向糾錯編碼和OTU開銷后就構成OTU信息。光通道包括OTU和開銷字節，OTU被調制到一個指定波長上，幾個光波長經過波分復用后，加上OMS開銷構成OMS信息；OMS信息加上OTS開銷構成OTS信息。其中OMS開銷和OTS開銷以及光通道的開銷都在光監控信道傳輸。

3.2 映射

OTN實現子波長交叉調度和光層的波長交叉調度的基礎是其特有的信號異步映射過程。在電層，OTN交換技術以ODUk(1.25Gbps、10Gbps、40Gbps或100Gbps等）為顆粒完成子波長業務調度。在光層上，光交叉以波長為調度單位，實現無O-E-O轉換的波長業務調度。

4 總結

基于電交叉的OTN網絡，其保護原理與SDH網絡是相同的，因此可以將OTN的保護方式與SDH中相應方式等同理解。因為OTN是一種波分技術，因此分為了光層和電層保護，因此在一些細節上與SDH系統有所不同。例如，OTN的保護對象是光波或者ODUk顆粒，而SDH保護的是VC顆粒。在檢測機制上，OTN相比較SDH增加了針對光層的檢測。

目前，國內外主流運營商都非常關注OTN技術的發展和應用，多數運營商的WDM傳輸接口已經實現OTN功能。一些廠家正在進行ODU顆粒調度能力的研發，華為和Infinera等公司已經推出了基于ODU1交叉的商用設備并投入市場應用。國內運營商也在長途骨干傳送網以及部分本地傳送網廣泛應用和部署了OTN網絡。因此，為了滿足日益增長的IP業務的承載需求，適應傳送網技術的發展趨勢，我國電力通信行業還應進一步增加OTN技術的推廣應用。

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