MS—OTN關鍵技術研究

馬敏 李永嫚 周楠

摘 要：傳送網絡的本質是提供真正優質的管道滿足業務傳送需求，當業務的傳送需求變得越來越高，傳統網絡已難以滿足時，MS-OTN應運而生。文章分析了MS-OTN的系統架構，并對MS-OTN的大容量線卡和MPLS-TP兩個關鍵技術進行了分析和研究。

關鍵詞：MS-OTN；系統架構；大容量線卡；MPLS-TP

近年來，隨著視頻業務的快速增長、移動互聯網的飛速發展、云計算等新業務的快速應用，對網絡帶寬的需求不斷增大；同時網絡新應用對傳送網管道的品質要求也越來越高。傳統網絡為了滿足業務的傳送需求，不斷增加各種設備，如交換機、路由器、SDH和WDM等[1]。發展至今，己帶來如設備的不斷堆疊，導致光纖資源不足；端到端業務跨越的設備種類和數量不斷增多，業務開通與調度十分緩慢；端到端業務在相互隔離的不同技術平面上處理，運維管理難度越來越大；帶寬無法靈活分配，資源浪費等問題。單一技術層次的設備都己無法滿足需求。對于網絡的下一步演進，業界的共識是新型傳送設備能夠融合LO（光層）/Ll （TDM層）/L2 （ETH/MPLS層），多平面協同工作，提升傳送效率，從而獲得更大帶寬、更高品質、更低成本的傳送網絡[2]。

多業務光傳送網（ Multi-Service Optical TransportNetwork，MS-OTN）順應傳送網絡的發展趨勢，融合OTN，TDM和分組3個平面的技術，使LO/L1/L2協同工作，其先進的網絡架構、由L2帶來的更高的帶寬承載效率、簡單的運維管理可完全滿足帶寬、品質與成本方面的綜合要求，是構建面向未來傳送網絡的理想選擇[3]。

1 MS-OTN系統架構

MS-OTN的核心理念是“All in One”。MS-OTN的三大特點為：（1）多業務接入。能夠接入任意速率的任意業務（SDH， SONET， PDH， ETH， FC，SDI，PON，SAN，CPRI……）。（2）統一交叉。融合LO+L1+L2技術，可提供基于λ，PKT，ODU和VC的統一交叉調度。（3）統一傳送。各種業務可以映射到最匹配的管道中，任意匯聚到大容量的波長中統一傳送[4]。

MS-OTN的系統架構如圖1所示，其交叉可以分為電層交叉和光層交叉兩個部分。

電層交叉調度能夠處理PKT，ODU和VC平面任意顆粒的業務，這也就要求MS-OTN必須具備足夠大的交叉容量，以保障海量業務無阻自由調度。應用于網絡核心節點的MS-OTN設備，單子架交叉容量需要達到12.8 Tbit/s，并具備擴展至20 Tbit/s以上的能力。

光層交叉使用ROADM（可重構光分插復用器）技術實現波長的動態調度。ROADM由WSS（波長選擇開關）組成，支持調度的波長數量最多可達80波，調度維度為1維至9維。

MS-OTN的實現融合了眾多領域的技術，包括大容量線卡，MPLS-TP，OAM，保護，同步，QoS，ASON，可視化運維。MS-OTN支持的功能與特性主要由IEEE，ITUT，IETF，MEF4個標準組織定義。其中大容量線卡和MPLS-TP技術是MS-OTN的關鍵技術，使MPLS-TP及分組交換最終能與傳統OTN系統實現真正的融合[5]。

2 大容量線卡技術

大容量線卡是MS-OTN的管道帶寬資源池，任何業務的傳送都需要占用管道帶寬。對于管道帶寬資源，大容量和高利用率是最核心的要求[6]，

2.1大容量

為了保證海量業務的傳送，MS-OTN必須具備足夠大容量的線卡。當前單波10G速率線卡己擴展應用至接入層，單波40G/100G速率的大容量線卡已經在骨干/城域網上廣泛商用。

相干通信是實現大容量線卡的關鍵線路傳輸技術。它利用相干光的特性對光信號進行調制和檢測，極好地解決了常規光通信使用的直接調制一強度檢測（如ODB）和差分相移鍵控調制（如DPSK，DQPSK）技術中遇到的色度色散（Chromatic Dispersion，CD）和偏振模色散（PolarizationMode Dispersion，PMD）容限小的問題，保汪了在單波長上傳送高速率業務的傳輸性能。

相干通信由發送端的相干發送和接收端的相干接收兩部分組成。

在100G相干通信中，相干發送的主流調制技術是ePDM-QPSK（增強型偏振模復用四相移鍵控）。它利用光的正交偏振特性，通過偏振分光器將光分為X和Y兩個偏振方向相互垂直的偏振光。此后，在兩個偏振光上分別進行QPSK調制后通過偏振合波器完成偏振光的合波，使單波長傳送的業務速率達到100 Gbit/s。

相干接收利用同頻同相的本振激光器與接收光信號進行相干，從接收信號中恢復幅度、相位及偏振狀態信息，完成解調制。同時，模數轉換器（Analog to Digital Converter，ADC）對解調制后的信號進行高精度模擬一數字轉換，得到數字碼流。數字信號處理器（ Digital Signal Processor，DSP）則通過高速數字處理，去除色散、噪聲、非線性等干擾因素，還原出100G信號。

2.2高利用率

獲得管道帶寬高利用率需要具備兩個要素：（1）能夠根據業務的速率劃分出最匹配的傳送管道帶寬。（2）管道帶寬能夠在不同業務（OTN，SDH，PKT）之間靈活自由分配。

在MS-OTN設備上，得益于統一交換架構，使得大容量線卡能夠同時實現上述兩點要素，從而使帶寬利用率得到極大的提高。這一類線卡由于能夠同時混合承載OTN，SDH，PKT當中兩種以上業務，被稱之為混合線卡。混合線卡上的管道分配如圖2所示，混合線卡上的管道類型如表1所示。

3 MPLS-TP技術

隨著傳送網絡向All IP轉型，面臨的問題主要有：如何實現大帶寬數據業務的低成本傳送？如何實現移動網絡的電信級傳送？如何繼承積累多年的傳送網維護經驗？能否充分利用現網設備部署分組業務平滑升級？為了解決以上問題，MPLS-TP （MPLS Transport Profile）技術應運而生。

3.1 MPLS-TP技術演進

MPLS-TP起源于T-MPLS。2005年ITU-T（國際電信聯盟電信標準分局）在IP電信化的趨勢下提出T-MPLS，2008年兩大國際標準組織ITU-T及IETF（國際互聯網工程任務組）重新評估T-MPLS的需求得出結論：ITU-T傳送需求可以通過擴展IETF MPLS架構來實現，并更名為MPLS-TP，對MPLS的改進如表2所示。

MPLS-TP基于現有的MPLS技術實現簡單高效的分組傳送，簡化了MPLS技術中與傳送無關的3層技術，增強了OAM和保護機制，彌補了其不足以支撐傳送網絡的缺點。MPLS-TP技術的演進過程如圖3所示。圖3 MPLS-TP技術演進過程

3.2 MPLS-TP的優勢

將MPLS-TP技術應用于現有傳送網絡有以下優勢：（1）繼承MPLS面向連接的特性，增強網絡安全性，減少網絡延時。（2）支持類似SDH的環形、線性保護，滿足電信級保護倒換要求。（3）支持類似SDH的層次化OAM，實現分層快速故障檢測和定位，提升網絡可靠性。（4）支持網管集中管理設備和靜態配置，無需了解復雜的三層協議，符合傳送運維習慣。

4結語

MS-OTN可以提高承載網質量，優化網絡架構，較好地解決傳輸網絡從低速固定帶寬向高速可變帶寬過渡期間多業務承載問題，最大限度利用原有資源，滿足網絡帶寬、質量和成本要求。

[參考文獻]

[1]聶磊.SDH向MS-OTN的網絡演進[Jl.廣東通信技術，2017 （6）：2-5.

[2]蔣風文，何曉卉，周楠，等.城域波分新技術部署策略研究[J]現代傳輸，2016 （2）：69-73

[3]百度文庫華為MS-OTN新手上路一精華版[EB/O Ll.（ 2013 -08-20） [2017-12-04l.https：，/wenku.baidu.com/view/blf766b7da38376baelfae16Mnl.

[4]華為技術有限公司.華為MS-OTN統一業務承載平臺助力廣電全業務轉型[J].廣播與電視技術，2015 （3）：156

[5]謝吮.利用MS-OTN建設大容量傳輸調度平臺應用研究[J].通信與信息技術，2015 （6）：51-54

[6]王輝.下一代OTN架構探討[J]電信技術，2015 （8）：77-79.