OTN智能光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究

陳 越

（公誠管理咨詢有限公司，廣東 廣州 510610）

0 引 言

在以光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)為支持的智能光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，通過應用控制平面技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)OCh和ODUk之間的連接配備與管理。OTN網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬資源的動態(tài)分配與靈活控制，而且具有生成業(yè)務(wù)速度快、能夠?qū)崿F(xiàn)Mesh網(wǎng)的保護與恢復以及存在多個服務(wù)等級的作用和優(yōu)勢，在實際應用中可以實現(xiàn)向可運營業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換[1]。此外，智能光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)對智能光網(wǎng)絡(luò)性能的高低有著決定性的影響，在智能光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中具有非常重要的作用[2]。

1 OTN技術(shù)的結(jié)構(gòu)組成和特點分析

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，利用波分復用技術(shù)進行信息傳送。在光層組織網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)過程中通過引進并應用ROADM、G.709封裝、OTH以及控制平面等技術(shù)，有效解決其存在的組網(wǎng)能力和保護能力較差以及WDM網(wǎng)絡(luò)無波長/子波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力較弱等問題[3]。此外，以GE/10GE的G.709映射機制為基礎(chǔ)，通過研究和應用GEADM/GEMADM與GE交叉調(diào)度等有關(guān)的技術(shù)理論，為OTN設(shè)備多層面調(diào)度能力地實現(xiàn)提供了較好的支持。其調(diào)度能力包含波長調(diào)度、ODUK調(diào)度以及GE調(diào)度等[4]。同時，在上述技術(shù)理論的支持下也能夠?qū)崿F(xiàn)以太幀的二層處理，從而滿足有關(guān)光通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中對VLAN/MAC二層匯聚與交換的需求。

分析OTN技術(shù)特點可知，全光組網(wǎng)過程中會受一些關(guān)鍵技術(shù)不夠成熟等條件的限制。隨著OTN技術(shù)的研究與發(fā)展，使其逐漸成為傳送網(wǎng)組網(wǎng)建設(shè)中應用的主要技術(shù)手段之一。以O(shè)TN技術(shù)為支持的光傳送網(wǎng)建設(shè)是以全光組網(wǎng)為最終目標，通過對子網(wǎng)內(nèi)部進行全光處理和在子網(wǎng)的邊界進行光電混合處理等手段來滿足全光組網(wǎng)的目標需求[5]。對OTN技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)置，主要包含光通道層、光復用段層以及光傳送段層3個結(jié)構(gòu)層面[6]。其中，光通道層面又可以劃分出光通道傳送單元（OTUK）和光通道數(shù)據(jù)單元（ODUK）兩個子結(jié)構(gòu)層，該子層劃分與SDH技術(shù)中段層和通道層的結(jié)構(gòu)功能較為相似。從技術(shù)本質(zhì)層面看，OTN技術(shù)是對SDH技術(shù)與WDM技術(shù)的有效繼承與組合設(shè)計，并在實現(xiàn)與業(yè)務(wù)傳送需求相適應的組網(wǎng)功能擴展基礎(chǔ)上，形成了OTN技術(shù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和功能特征。

2 OTN智能光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究

分析OTN技術(shù)的結(jié)構(gòu)組成與特點可知，OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括智能控制平面技術(shù)、多業(yè)務(wù)透明映射技術(shù)、光通路路由狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、波長變換技術(shù)、OTN生存性技術(shù)、傳輸技術(shù)、光放大技術(shù)以及OTN管理技術(shù)等[7]。

2.1 智能控制平面技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)中，由于OTN設(shè)備具有波長與子波長級光信號交叉連接功能，因此需要通過加載應用控制平面來實現(xiàn)光傳送網(wǎng)絡(luò)的智能化。控制平面在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計中的引入應用，不僅能夠促進IP業(yè)務(wù)在OTN中的靈活傳送，還能夠促使ASON/GMPLS控制平面技術(shù)逐漸向OTN甚至是分組傳送的多層統(tǒng)一可擴展技術(shù)方向發(fā)展。其中，OTN技術(shù)支持的智能光網(wǎng)絡(luò)控制平面是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電層與光層等多層之間相互統(tǒng)一的控制技術(shù)。此外，控制平面技術(shù)在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計中的引入應用，使其在具體應用中圍繞光層智能控制及與光和電的統(tǒng)一控制等核心問題進行研究和設(shè)計。OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中的智能控制平面技術(shù)應用和實現(xiàn)，是以自動發(fā)現(xiàn)、路由計算、信令控制、業(yè)務(wù)調(diào)度以及多層保護恢復協(xié)調(diào)機制等為關(guān)鍵技術(shù)[8]。

2.2 多業(yè)務(wù)透明映射技術(shù)

OTN技術(shù)的主要映射方式包含ATM over OTN、SDH over OTN以及ATM over SDH over OTN等[9]。其中，SDH over OTN作為OTN技術(shù)的一種映射方式，不僅具有SDH所具有的OA&M功能，而且具有較高的保護與恢復能力，以SDH為基礎(chǔ)進行各種業(yè)務(wù)的綜合處理和分析應用，在實際應用中也能夠結(jié)合波長的發(fā)展需求進行容量擴展。但該映射方式的缺陷也比較突出，使其在實際中應用存在一定的局限性影響，主要表現(xiàn)為進入SDH的各種業(yè)務(wù)信號并不具備ATM中的QoS保證。而ATM over OTN作為OTN技術(shù)的一種主要映射方式，雖然在實際應用中具備ATM與OTN的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)端與端之間的QoS保證，但由于缺少SDH技術(shù)的支持，再加上其中的OTN技術(shù)本身所存在的局限性，導致缺乏相應的保護、恢復以及網(wǎng)管能力。目前，在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計中，ATM over SDH over OTN是現(xiàn)階段最為完善的映射方式。在實際應用中為滿足各項具體需求，可以通過將以太網(wǎng)信號直接映射至OTN來滿足廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)以及城域網(wǎng)之間的有效連接組網(wǎng)，從而降低其組網(wǎng)設(shè)備的復雜性，控制組網(wǎng)設(shè)計的成本。但值得注意的是，這種方法在實際應用對故障檢測與性能管理功能的支持存在一定的不足，同時也缺少相應的倒換保護能力。

2.3 光通路路由狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，光通路路由狀態(tài)的監(jiān)測是指監(jiān)測進入節(jié)點的光通路路由狀態(tài)，包含對光通路連通狀態(tài)的判斷、根據(jù)要求進行光通路路由正確配置、對光通路未連通情況下的故障點進行判斷以及對配置不合理問題的具體表現(xiàn)進行識別等。由于光通路路由狀態(tài)監(jiān)測對OTN存在較大的影響，因此在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計中，對光通路路由狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的合理設(shè)計和應用十分重要。

現(xiàn)階段，OTN智能光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計中所應用的光通路路由狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，主要包含間接監(jiān)測技術(shù)、全網(wǎng)范圍的標記與監(jiān)測技術(shù)以及節(jié)點內(nèi)標記、監(jiān)測與去標記方法等。由于各監(jiān)測技術(shù)在具體應用中均具有各自不同的特征和優(yōu)勢，因此需要結(jié)合實際情況進行合理選擇與應用，從而有效滿足OTN智能光網(wǎng)絡(luò)的光通路路由狀態(tài)監(jiān)測需求。

2.4 波長變換技術(shù)

波長變換技術(shù)在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中的應用，能夠針對不同鏈路通過對不同波長的光通道創(chuàng)建來實現(xiàn)波長的再利用。通過更加靈活的選擇路由，來減少光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)阻塞情況，避免光通道中發(fā)生波長沖突，從而促進光傳送網(wǎng)的靈活性與可擴充性得到有效改善和提升。現(xiàn)階段，實際應用中比較常見的波長變換技術(shù)主要包括光/電/光型波長變換技術(shù)、利用半導體光放大器的交叉增益調(diào)制特性所實現(xiàn)的波長變換技術(shù)、以光控激光器為支持的全光波長變換技術(shù)、采用半導體光放大器的交叉相位調(diào)制特征所實現(xiàn)的波長變換技術(shù)以及以半導體激光器或者是光纖四波混頻效應/不同頻率產(chǎn)生的全光為基礎(chǔ)的波長變換技術(shù)等多種不同類型。

2.5 OTN生存性技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，隨著各業(yè)務(wù)信號要求的不斷提高，對OTN智能光網(wǎng)絡(luò)的可生存性要求也更高。為滿足這一要求，通過在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中采用光信號保護與恢復技術(shù)，逐漸實現(xiàn)了對OTN生存性技術(shù)的引進和應用。OTN生存性技術(shù)在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中的應用，不僅能夠滿足光傳輸段層、光通路層以及光復用段層等不同層次的保護需求，而且通過對子網(wǎng)連接保護與路徑保護兩種保護方案的特點，在具體應用中能夠有效滿足OTN生存性要求中的恢復與保護需求。OTN的兩種保護方案中，光路徑保護是一種端與端之間的保護機制，在各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中均有較高的適用性，其工作開展形式包含單向與雙向兩種，在OTN光復用段層與光通道層保護中均能夠應用。OTN生存性技術(shù)中的恢復技術(shù)是以光通道交叉連接為基礎(chǔ)，其網(wǎng)絡(luò)恢復原理和SDH技術(shù)原理具有較高的相似性，但具有更快的恢復速度與更大的容量。

2.6 傳輸技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，最為適宜的傳輸技術(shù)即為WDM傳輸技術(shù)。現(xiàn)階段，主要通過提升各通道的基礎(chǔ)速率、采用波段進行擴展以及減小通道間隔同時增加復用通道數(shù)量3種方法和措施，增加WDM傳輸技術(shù)支持的傳輸系統(tǒng)容量。

在上述3種方法中，通過提升各通道的基礎(chǔ)速率，來提升WDM傳輸系統(tǒng)容量的設(shè)計中，各通道的基礎(chǔ)速率可由開始的2.5 Gb/s與10.0 Gb/s提升至40 Gb/s，利用波段實現(xiàn)WDM傳輸系統(tǒng)的容量擴展，則是通過從C波段向L波段擴展來實現(xiàn)，通過通道間隔的減小和復用通道數(shù)量增加來實現(xiàn)WDM傳輸系統(tǒng)容量擴展中，通道間隔可以從200 GHz和100 GHz逐漸減小到50 GHz和25 GHz上，而復用通道數(shù)則可以從16與32增加至80、100以及200個上[10]。此外，OTN中所采用的全光再生中繼與光電變換再生中繼兩種方式中，光電變換再生中繼只能在光通道層中應用，而全光再生中繼則能夠在光通道層、光復用段層以及光傳輸段層中應用。

2.7 光放大技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，光放大技術(shù)也是一種非常關(guān)鍵的技術(shù)形式，OTN中所采用的光放大技術(shù)是通過光放大器實現(xiàn)的。在具體設(shè)計應用中，為保障系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，需要通過應用增益預均衡技術(shù)或?qū)掝l帶和低噪聲光放大器等技術(shù)設(shè)備來實現(xiàn)。現(xiàn)階段，OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中所采用的寬頻帶和低噪聲光放大器類型較為多樣，包括以光纖光柵為濾波器進行串接以實現(xiàn)與雙芯光纖相類似作用的光放大器、雙芯光纖放大器、采用光濾波器以實現(xiàn)增益不平坦性抑制的光放大器以及光纖拉曼放大器等。各放大器的具體性能和作用均存在一定的差異，因此在具體設(shè)計和應用中，需要結(jié)合實際情況進行合理選擇，以確保其應用效果。

2.8 OTN管理技術(shù)

OTN智能光網(wǎng)絡(luò)中，OTN的網(wǎng)絡(luò)管理功能，在結(jié)構(gòu)和功能層面與SDH存在較大的相似性，二者均是以分布處理與面向目標的技術(shù)為基礎(chǔ)。但是，與SDH技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理相比，OTN管理更需要具有獨立的管理信息結(jié)構(gòu)與開銷方案，而且要求與光層管理特點相互對應。此外，OTN的網(wǎng)絡(luò)管理還能夠?qū)崿F(xiàn)SDH、ATM以及IP網(wǎng)絡(luò)支持，并與電路層信號進行獨立設(shè)計等，更能滿足OTN智能光網(wǎng)絡(luò)的管理需求。

3 結(jié) 論

研究OTN智能光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，有利于在OTN智能光網(wǎng)絡(luò)建立中，準確把握各項關(guān)鍵技術(shù)的運用，從而通過合理的技術(shù)選擇和應用，建立更加完善與高效的OTN智能光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，推動光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及其有關(guān)技術(shù)研究的不斷發(fā)展和提升，具有十分積極的作用和意義。