OTN在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究

劉 瑋 侯思祖

(華北電力大學(xué)，河北 保定 071000)

0 前言

OTN （Optical Transport Network，光傳送網(wǎng)）技術(shù)是在 WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復(fù)用系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，OTN擁有光層與電層的傳送體系結(jié)構(gòu):光層分別為光通路層(OCh)、光復(fù)用段層（OMSn）和光傳送段層（OTSn）[1]；電層在光層之上承載，以O(shè)Ch為基礎(chǔ)，分為OCh傳送單元 （OTUk）、OCh數(shù)據(jù)單元（ODUk）和OCh凈負(fù)荷單元（OPUk）[2]；各層網(wǎng)絡(luò)都具有相應(yīng)的監(jiān)控管理機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)生存機(jī)制[3]。OTN技術(shù)一方面可以有效解決大顆粒度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載、調(diào)度和保護(hù)等問題，另一方面也為網(wǎng)絡(luò)提供了靈活的運(yùn)維管理功能，豐富網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)功能，提高了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的生存性和資源利用效率，還可以與ASON技術(shù)相結(jié)合,使網(wǎng)絡(luò)具備智能化特性。因此，OTN技術(shù)是建設(shè)大容量電力通信光傳輸網(wǎng)的理想技術(shù)體制。

1 OTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

多種客戶信號(hào)封裝和透明傳輸OTN可以支持多種客戶信號(hào)的透明傳送，如SDH、GE和10GE等。OTN定義的OPUk容器傳送客戶信號(hào)時(shí)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(hào)定時(shí)信息的透明。

大顆粒調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)OTN技術(shù)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(shè)備更容易實(shí)現(xiàn)大的交叉連接能力，降低設(shè)備成本。完善的性能和故障監(jiān)測(cè)能力OTN引入了豐富的開銷，具備完善的性能和故障監(jiān)測(cè)機(jī)制。OTN還可以提供6級(jí)連接監(jiān)視功能(TCM)。對(duì)于多運(yùn)營(yíng)商／多設(shè)備商／多子網(wǎng)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)和分段管理。

2 設(shè)備類型

根據(jù)OTN設(shè)備的光/電交叉、線路接口與業(yè)務(wù)接口適配等的功能不同，可以將OTN設(shè)備分為終端復(fù)用設(shè)備、電交叉設(shè)備、光交叉設(shè)備及光電混合設(shè)備四種設(shè)備類型。

2.1 OTN終端復(fù)用設(shè)備

OTN終端復(fù)用設(shè)備可以支持ODUk和OCh復(fù)用，這種OTN設(shè)備可理解為具有OTN接口的WDM設(shè)備，在WDM系統(tǒng)中引入OTN接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)通道端到端的性能和故障監(jiān)測(cè)，為未來(lái)引入大容量的OTN交叉設(shè)備做準(zhǔn)備；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)10GE等多種客戶信號(hào)的透明傳送。因此，標(biāo)準(zhǔn)OTN域間互通接口將是WDM系統(tǒng)進(jìn)行互通的主要接口形式。目前，國(guó)內(nèi)外主流廠商的WDM系統(tǒng)均支持符合G.709標(biāo)準(zhǔn)OTN接口，可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的互通，但是部分互聯(lián)互通方面的標(biāo)準(zhǔn)尚不全面，本文在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段對(duì)OTU2及以下速率的互聯(lián)互通進(jìn)行的測(cè)試過(guò)程中證明，GE以下速率信號(hào)通過(guò)OTU封裝后進(jìn)行兩廠商互聯(lián)，由于指針定位的定義差異，兩廠商仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全意義的互聯(lián)互通。

2.2 OTN 電交叉設(shè)備

OTN電交叉設(shè)備能夠完成基于ODUk的各種業(yè)務(wù)顆粒電路的交叉功能，能夠?yàn)镺TN網(wǎng)絡(luò)提供電路調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)功能。OTN電交叉設(shè)備既可以獨(dú)立組網(wǎng)，也可以與OTN終端復(fù)用設(shè)備混合組網(wǎng)，提供各種業(yè)務(wù)接口和OTUk接口，實(shí)現(xiàn)光復(fù)用段和光傳輸段功能

2.3 OTN 光交叉設(shè)備

OTN光交叉設(shè)備 （即ROADM/PXC）能夠提供OCh層的調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)整波道的調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)，采用光交叉設(shè)備組網(wǎng)，可以減少O-E-O轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，從而在一定程度上降低成本。但其組網(wǎng)受保護(hù)倒換速度、波長(zhǎng)分配沖突、傳輸距離、多廠商設(shè)備互聯(lián)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(shí)現(xiàn)光交叉功能多采用可調(diào)節(jié)波長(zhǎng)光開關(guān)（WSS）實(shí)現(xiàn)，該部件價(jià)格昂貴，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較高，同時(shí)又因?yàn)楣饨徊嬖O(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)2.5Gbps以下相對(duì)較小業(yè)務(wù)顆粒的靈活調(diào)度，波道資源不能充分利用以及網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)半徑和物理參數(shù)(如色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)、非線性效應(yīng)、光信噪比(OSNR)等)限制等因素在妨礙了光交叉設(shè)備在長(zhǎng)距離光纜線路環(huán)境下的組網(wǎng)應(yīng)用。

2.4 OTN光電混合交叉設(shè)備

混合交叉設(shè)備是OTN電交叉設(shè)備與OTN光交叉的結(jié)合，能夠同時(shí)提供ODUk和OCh調(diào)度能力，規(guī)避了各自的光交叉與電交叉設(shè)備劣勢(shì)。這種大容量的調(diào)度設(shè)備就是OTN光電混合交叉設(shè)備。

3 信號(hào)結(jié)構(gòu)與映射

3.1 信號(hào)幀結(jié)構(gòu)

基于ITU-T的G.709的OTN幀結(jié)構(gòu)能夠支持多種客戶側(cè)業(yè)務(wù)信號(hào)的映射和透明傳輸，如SDH、以太網(wǎng)等。針對(duì)不同速率的以太網(wǎng)的支持尚有所欠缺，ITU-TG.sup43為10GE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不同程度的透明傳輸提供了補(bǔ)充建議。

客戶層的信息（載荷）經(jīng)過(guò)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(cuò)編碼和OTU開銷后就構(gòu)成OTU信息。光通道包括OTU和開銷字節(jié)，OTU被調(diào)制到一個(gè)指定波長(zhǎng)上，幾個(gè)光波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)波分復(fù)用后，加上OMS開銷構(gòu)成OMS信息；OMS信息加上OTS開銷構(gòu)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(jiān)控信道傳輸。

3.2 映射

OTN實(shí)現(xiàn)子波長(zhǎng)交叉調(diào)度和光層的波長(zhǎng)交叉調(diào)度的基礎(chǔ)是其特有的信號(hào)異步映射過(guò)程。在電層，OTN交換技術(shù)以O(shè)DUk(1.25Gbps、10Gbps、40Gbps或100Gbps等）為顆粒完成子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度。在光層上，光交叉以波長(zhǎng)為調(diào)度單位，實(shí)現(xiàn)無(wú)O-E-O轉(zhuǎn)換的波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度。

4 總結(jié)

基于電交叉的OTN網(wǎng)絡(luò)，其保護(hù)原理與SDH網(wǎng)絡(luò)是相同的，因此可以將OTN的保護(hù)方式與SDH中相應(yīng)方式等同理解。因?yàn)镺TN是一種波分技術(shù)，因此分為了光層和電層保護(hù)，因此在一些細(xì)節(jié)上與SDH系統(tǒng)有所不同。例如，OTN的保護(hù)對(duì)象是光波或者ODUk顆粒，而SDH保護(hù)的是VC顆粒。在檢測(cè)機(jī)制上，OTN相比較SDH增加了針對(duì)光層的檢測(cè)。

目前，國(guó)內(nèi)外主流運(yùn)營(yíng)商都非常關(guān)注OTN技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的WDM傳輸接口已經(jīng)實(shí)現(xiàn)OTN功能。一些廠家正在進(jìn)行ODU顆粒調(diào)度能力的研發(fā)，華為和Infinera等公司已經(jīng)推出了基于ODU1交叉的商用設(shè)備并投入市場(chǎng)應(yīng)用。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商也在長(zhǎng)途骨干傳送網(wǎng)以及部分本地傳送網(wǎng)廣泛應(yīng)用和部署了OTN網(wǎng)絡(luò)。因此，為了滿足日益增長(zhǎng)的IP業(yè)務(wù)的承載需求，適應(yīng)傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)電力通信行業(yè)還應(yīng)進(jìn)一步增加OTN技術(shù)的推廣應(yīng)用。

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