廣電網絡中的OTN承載網應用策略探討

毛云翔

摘要：NGB和三網融合對廣電網絡的承載網提出了新的要求。通過對OTN技術的分析，探討廣電網絡的OTN承載網絡的應用策略。

關鍵詞：NGB；三網融合；OTN；光交叉；電交叉

1背景

1.1 NGB網絡建設要求

NGB網絡是在有線電視數字化和移動多媒體廣播電視（CMMB）基礎上，以自主創新的“高性能寬帶信息網”關鍵技術為支撐，構建的適合我國國情的、“三網融合”的、有線無線相結合的、全程全網的下一代廣播電視網絡。

NGB的網絡特點是核心傳輸帶寬將超過1000Gbit/s，要求重點建設大容量OTN承載網，承載容量達到T比特每秒。

1.2 三網融合承載要求

隨著三網融合的推進，廣電網絡運營商從原有單純的有線電視網絡運營商轉化為綜合網絡信息服務提供商，從而進入全業務運營階段，通過依靠雙向網絡大力開展高清數字電視業務、付費電視業務、數字電視增值業務、VOD點播、互聯網接入、大客戶寬帶專線業務等，以此來吸引用戶，提升自身競爭力。建設一張統一的可提供多種業務的城域OTN承載網絡的需求日益迫切。一個網絡簡化、設備種類減少、CAPEX和OPEX降低，并且容量充足、組網靈活、保護完善、業務開通快捷、調度靈活、資源利用率高的城域OTN承載網絡，不但可以作為城域數據網、交互電視網和寬帶接入網的公共承載平臺，而且也能滿足后期新業務發展和帶寬不斷擴容的需求。

2OTN技術特點

2.1 OTN技術簡介

光承載網OTN（Optical Transport Network）是由ITU-T G.709、G.870、G.872、G.798等建議定義的一種全新的光傳送技術體制。OTN很好的結合了傳統SDH/SONET和WDM的優勢，對于各層網絡都有相應的管理監控機制和網絡生存性機制。在光域，OTN可以實現大顆粒的處理，提供對更大顆粒的2.5G、10G、40G業務的透明傳送能力，具有WDM系統高速大容量傳輸的優勢；在電層，OTN使用異步的映射和復用，把SDH/SONET的可運營可管理能力應用到WDM系統中，形成了一個以大顆粒寬帶業務傳送為特征的大容量承載網絡。

OTN設備相對傳統WDM設備在業務處理上最大的優勢在于：傳統WDM設備使用TMUX方式將子速率業務直接復用到波道上，只能點到點的傳送，無法兼顧波道帶寬高利用率和端到端的靈活調度，而OTN設備和SDH一樣，支持子速率業務的映射、復用和交叉連接，兩方面均得到滿足。

OTN和傳統WDM在處理子速率業務上的不同見下圖，為了提高波道帶寬利用率，需要在有子速率業務上下的節點對業務波道解復用和重新復用。對Continue業務，傳統WDM設備需要將該業務完全恢復出后跨接到另外的TMUX模塊上，業務初期的提供及后期的擴容，每個節點均需人工參與連接，而OTN設備對Continue業務的跨波道連接可通過網管操作完成，縮短業務提供時間，減少網絡運營成本。

ITU-T在2000年左右已經制定了多個OTN技術相關的標準，建立了比較完善的OTN標準體系。但由于傳輸的業務已經從以SDH信號為主發展到以IP/Ethernet業務為主，相關OTN標準也在不斷修訂當中。2010年10月，ITU-T通過了修訂版本的OTN標準（G.709），增強了OTN對GE/10GE/100GE等以太網業務的支持能力。新標準引入ODU0、ODU4以及可以靈活調整帶寬的ODUflex，并對OTN的復用結構和映射方式進行了完善，使其能夠更好地適用IP/Ethernet業務。

2.2 OTN技術優勢

2.2.1 從靜態的點到點WDM演進成動態的光電一體調度設備

SDH之所以能被廣泛應用，主要在于它具備大顆粒業務交換能力（如E1或VC4），具有比電話交換機更經濟、更易管理的大管道端到端提供能力，大大減少了交換機端口的需求，降低了全網建設成本。如果WDM具備類似SDH的波長/子波長調度能力，并組建一張端到端的WDM承載網絡，就可以實現GE、10GE、40G等大顆粒業務端到端快速提供，加快業務開通時間，減少對路由器端口的需求。

OTN能提供基于電層的子波長交叉調度和基于光層的波長交叉調度，提供強大的業務疏導調度能力。在電層上，OTN設備基于ODUk的交叉功能使得電路交換粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G/100G，在電層上完成子波長業務調度。在光層上，以ROADM實現波長業務的調度，ROADM技術的出現使得WDM能以非常低廉的成本（無OEO轉換）完成超大容量的光波長交換。

2.2.2 支線路分離的設計，適應業務接口變化，保護投資

支路板完成業務接入，線路板完成波長轉換，將兩個功能分開。當業務接口變化時，只需要更換相應的支路板，即可支持業務接入，線路板可以利舊，從而保護投資，降低成本。

2.2.3 提供快速、可靠的大顆粒業務保護能力

電信級業務需要達到50ms的保護倒換時間。在IP+WDM網絡中，路由器邏輯路由一般呈Full Mesh狀分布，而光纖物理路徑則一般呈環或簡單的Mesh狀，一條物理路徑中斷可能引起大量IP邏輯路由中斷，導致路由器FRR保護恢復時間變長，遠遠超過50ms。傳統電信級IP網中引入SDH層面，一個重要原因就是為了提供50ms的保護恢復時間。

基于OTN交換的WDM設備可以實現波長或子波長的快速保護，如1+1、1:1、1:N、Mesh保護，滿足50ms的保護倒換時間。

2.2.4 多業務透明傳送、高效的業務復用封裝

路由器利用POS端口的SDH開銷（Overhead）字節，快速準確地檢測線路傳輸質量，故障后可以快速啟動保護倒換。然而，一個POS端口成本是LAN端口的2倍以上，路由器直接出LAN端口可以大大降低網絡建設成本。通過提供G.709的OTN接口，WDM傳送LAN信號時疊加類似SDH的開銷字節，代替了路由器POS端口的開銷字節功能，消除了路由器提供POS端口的必要性。此外，OTN提供了任意業務的疏導功能，使IP網絡配置更靈活，業務傳送更可靠。

OTN能實現對客戶信號的透明傳送，OTN定義的OPUk容器，可以適配任意客戶業務包含SDH/SONET、ATM、Ethernet、SAN、Video業務而不更改他們任何凈荷和開銷信息，異步映射模式也保證了客戶信號定時信息的“透明”。

2.2.5 良好的運維管理能力

多級的串聯連接監視能力，精細化的管理：OTN定義了豐富的開銷字節，使WDM具備同SDH一樣的運維管理能力。其中多層嵌套的串聯連接監視（TCM）功能，可以實現嵌套、級聯等復雜網絡的監控。

相對于SDH/SONET只能提供1級TCM能力，OTN可以提供6級連接監視功能，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。

2.2.6 支持控制平面的加載

OTN支持GMPLS控制平面的加載，從而構成基于OTN的ASON網絡，可實現端到端、多層次的智能光網絡。

3廣電網絡中OTN承載網的應用策略

3.1 現網中OTN設備類型分析

城域OTN承載網主要為數據業務網服務，OTN承載網絡的網絡組織與所承載的業務網絡特點、業務類型、業務要求等多方面特點息息相關，因此在規劃OTN承載網的組網方案時，需在充分了解承載網的各自特點及發展趨勢后，結合業務網來統籌組織承載網絡。

依據《OTN網絡總體技術要求》（CCSA）的要求，OTN設備包含：

⑴OTN終端復用設備(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T標準和國標對WDM設備的一般要求以外，還應支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同廠商WDM設備對接。

⑵OTN電交叉設備(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力。

主要優勢：

1）支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送；

2）支線路分離架構，實現多業務同波混傳，充分利用帶寬，將備板、備件種類從NxM減少到N+M（N,M>2），節省建網投資；

3）支線路分離架構，保護設備投資，節省備件，業務變化時，只須更換支路板，保護了線路板的100％投資；

4）組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力；

5）節省波長資源，解決波長沖突；

6）天然的電中繼功能；

7）提供豐富的電層保護選擇；

8）實現子波長級別的業務管理。

存在問題：

1）光電波長轉換板的數量較多，同時增加了設備的功耗；

2）對于電層的交叉調度容量要求較高。

⑶OTN光交叉設備(ROADM/OXC)：完成波長級別的調度和保護能力。

主要優勢

1）支持純光域組網，直接實現波長顆粒的業務端到端調度與指配；

2）波長級別交叉；業務透明性更好；

3）無OEO變換，降低網絡成本。

存在問題：

1）波長分配受限問題：光交叉要求光通路全程采用相同的波長，對網絡波長規劃要求較高，網絡節點多、結構復雜時，波長資源有一定的浪費。因此全光交叉的網絡節點數量不宜太多。

2）傳輸物理受限問題：由于光交叉連接只能對光波道進行交叉連接，無法對信號進行再生，所以將受到信噪比、色散、非線性等因素影響，光信號經過多個段落后的功率、色散和信噪比的規劃和設計的要求較高，而在發生保護倒換時，備用路由上信號的OSNR難以保證。

3）保護受限問題：WSS光器件的保護倒換切換時間較長，一般都大于100ms，且WSS板卡無法實現對板卡的保護，板卡故障會造成一個維度的波道全部中斷。全光交叉主要能夠提供重路由的保護方案，保護倒換時間達到秒級以上。

3.2 廣電網絡OTN承載網設備類型應用策略

由于廣電網絡運營商的承載網絡節點數量多、網絡規模大、結構復雜、部分節點的業務的物理距離長、且每節點、每層次的業務速率不一，這就需要實現對各種不同顆粒、不同等級業務的整合和傳送功能，提高波道利用率，靈活調度，業務迅速開通。

采用簡單的OTN終端復用設備 (接口G.709化的WDM)并不能滿足支持ODUk子波長匯聚、交叉和轉接傳送，同時在波長資源的利用和網絡管理上也存在著傳統WDM網絡的缺陷

OTN光交叉設備(ROADM/OXC)，存在著波長分配受限問題、傳輸物理受限問題、保護受限問題等，且目前設備成熟度和應用程度不高，只適合結構簡單，節點數量少、且沒有子波長調度的中小型網絡，并不適合特大型城域承載網。

OTN電交叉設備(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力，支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送，組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力，節省波長資源，解決波長沖突，提供豐富的電層保護選擇，實現子波長級別的業務管理。

4結束語

隨著廣電總局下一代廣播電視網（NGB）和3Tnet的推廣，寬帶中國戰略的實施，為適應未來三網融合業務發展，構建T比特級的OTN承載網是未來廣電行業發展的必然趨勢。OTN系統帶寬高、配置靈活、具有高生存性的特點將為廣電網絡打造一張高可靠的、可控的、電信級承載網，以全面提高廣電網絡的綜合競爭力。

依據《OTN網絡總體技術要求》（CCSA）的要求，OTN設備包含：

⑴OTN終端復用設備(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T標準和國標對WDM設備的一般要求以外，還應支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同廠商WDM設備對接。

⑵OTN電交叉設備(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力。

主要優勢：

1）支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送；

2）支線路分離架構，實現多業務同波混傳，充分利用帶寬，將備板、備件種類從NxM減少到N+M（N,M>2），節省建網投資；

3）支線路分離架構，保護設備投資，節省備件，業務變化時，只須更換支路板，保護了線路板的100％投資；

4）組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力；

5）節省波長資源，解決波長沖突；

6）天然的電中繼功能；

7）提供豐富的電層保護選擇；

8）實現子波長級別的業務管理。

存在問題：

1）光電波長轉換板的數量較多，同時增加了設備的功耗；

2）對于電層的交叉調度容量要求較高。

⑶OTN光交叉設備(ROADM/OXC)：完成波長級別的調度和保護能力。

主要優勢

1）支持純光域組網，直接實現波長顆粒的業務端到端調度與指配；

2）波長級別交叉；業務透明性更好；

3）無OEO變換，降低網絡成本。

存在問題：

1）波長分配受限問題：光交叉要求光通路全程采用相同的波長，對網絡波長規劃要求較高，網絡節點多、結構復雜時，波長資源有一定的浪費。因此全光交叉的網絡節點數量不宜太多。

2）傳輸物理受限問題：由于光交叉連接只能對光波道進行交叉連接，無法對信號進行再生，所以將受到信噪比、色散、非線性等因素影響，光信號經過多個段落后的功率、色散和信噪比的規劃和設計的要求較高，而在發生保護倒換時，備用路由上信號的OSNR難以保證。

3）保護受限問題：WSS光器件的保護倒換切換時間較長，一般都大于100ms，且WSS板卡無法實現對板卡的保護，板卡故障會造成一個維度的波道全部中斷。全光交叉主要能夠提供重路由的保護方案，保護倒換時間達到秒級以上。

3.2 廣電網絡OTN承載網設備類型應用策略

由于廣電網絡運營商的承載網絡節點數量多、網絡規模大、結構復雜、部分節點的業務的物理距離長、且每節點、每層次的業務速率不一，這就需要實現對各種不同顆粒、不同等級業務的整合和傳送功能，提高波道利用率，靈活調度，業務迅速開通。

采用簡單的OTN終端復用設備 (接口G.709化的WDM)并不能滿足支持ODUk子波長匯聚、交叉和轉接傳送，同時在波長資源的利用和網絡管理上也存在著傳統WDM網絡的缺陷

OTN光交叉設備(ROADM/OXC)，存在著波長分配受限問題、傳輸物理受限問題、保護受限問題等，且目前設備成熟度和應用程度不高，只適合結構簡單，節點數量少、且沒有子波長調度的中小型網絡，并不適合特大型城域承載網。

OTN電交叉設備(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力，支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送，組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力，節省波長資源，解決波長沖突，提供豐富的電層保護選擇，實現子波長級別的業務管理。

4結束語

隨著廣電總局下一代廣播電視網（NGB）和3Tnet的推廣，寬帶中國戰略的實施，為適應未來三網融合業務發展，構建T比特級的OTN承載網是未來廣電行業發展的必然趨勢。OTN系統帶寬高、配置靈活、具有高生存性的特點將為廣電網絡打造一張高可靠的、可控的、電信級承載網，以全面提高廣電網絡的綜合競爭力。

依據《OTN網絡總體技術要求》（CCSA）的要求，OTN設備包含：

⑴OTN終端復用設備(接口G.709化的WDM)，除了符合ITU-T標準和國標對WDM設備的一般要求以外，還應支持符合G.709 的OTN；提供白光OTUk接口（IrDI）用于不同廠商WDM設備對接。

⑵OTN電交叉設備(SWXC/OTH)：完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力。

主要優勢：

1）支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送；

2）支線路分離架構，實現多業務同波混傳，充分利用帶寬，將備板、備件種類從NxM減少到N+M（N,M>2），節省建網投資；

3）支線路分離架構，保護設備投資，節省備件，業務變化時，只須更換支路板，保護了線路板的100％投資；

4）組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力；

5）節省波長資源，解決波長沖突；

6）天然的電中繼功能；

7）提供豐富的電層保護選擇；

8）實現子波長級別的業務管理。

存在問題：

1）光電波長轉換板的數量較多，同時增加了設備的功耗；

2）對于電層的交叉調度容量要求較高。

⑶OTN光交叉設備(ROADM/OXC)：完成波長級別的調度和保護能力。

主要優勢

1）支持純光域組網，直接實現波長顆粒的業務端到端調度與指配；

2）波長級別交叉；業務透明性更好；

3）無OEO變換，降低網絡成本。

存在問題：

1）波長分配受限問題：光交叉要求光通路全程采用相同的波長，對網絡波長規劃要求較高，網絡節點多、結構復雜時，波長資源有一定的浪費。因此全光交叉的網絡節點數量不宜太多。

2）傳輸物理受限問題：由于光交叉連接只能對光波道進行交叉連接，無法對信號進行再生，所以將受到信噪比、色散、非線性等因素影響，光信號經過多個段落后的功率、色散和信噪比的規劃和設計的要求較高，而在發生保護倒換時，備用路由上信號的OSNR難以保證。

3）保護受限問題：WSS光器件的保護倒換切換時間較長，一般都大于100ms，且WSS板卡無法實現對板卡的保護，板卡故障會造成一個維度的波道全部中斷。全光交叉主要能夠提供重路由的保護方案，保護倒換時間達到秒級以上。

3.2 廣電網絡OTN承載網設備類型應用策略

由于廣電網絡運營商的承載網絡節點數量多、網絡規模大、結構復雜、部分節點的業務的物理距離長、且每節點、每層次的業務速率不一，這就需要實現對各種不同顆粒、不同等級業務的整合和傳送功能，提高波道利用率，靈活調度，業務迅速開通。

采用簡單的OTN終端復用設備 (接口G.709化的WDM)并不能滿足支持ODUk子波長匯聚、交叉和轉接傳送，同時在波長資源的利用和網絡管理上也存在著傳統WDM網絡的缺陷

OTN光交叉設備(ROADM/OXC)，存在著波長分配受限問題、傳輸物理受限問題、保護受限問題等，且目前設備成熟度和應用程度不高，只適合結構簡單，節點數量少、且沒有子波長調度的中小型網絡，并不適合特大型城域承載網。

OTN電交叉設備(SWXC/OTH)，可以完成ODU0/1/2/3級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力，支持ODUk子波長匯聚、交叉和傳送，組網不受傳送距離限制，支持靈活組網、調度和保護恢復能力，節省波長資源，解決波長沖突，提供豐富的電層保護選擇，實現子波長級別的業務管理。

4結束語

隨著廣電總局下一代廣播電視網（NGB）和3Tnet的推廣，寬帶中國戰略的實施，為適應未來三網融合業務發展，構建T比特級的OTN承載網是未來廣電行業發展的必然趨勢。OTN系統帶寬高、配置靈活、具有高生存性的特點將為廣電網絡打造一張高可靠的、可控的、電信級承載網，以全面提高廣電網絡的綜合競爭力。