PTN 和OTN 傳輸設備的優劣勢及發展趨勢

萬福瑞

（中國移動通信集團紹興分公司，浙江 紹興 312000）

0 引 言

分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）具有靈活性高、可擴展性強等特點，適用于大規模數據傳輸與網絡管理。光傳輸網絡（Optical Transport Network，OTN）帶寬利用率高、可靠性好，適用于遠距離和大容量傳輸。隨著云計算、物聯網等新技術的迅猛發展，人們對傳輸設備提出越來越高的要求。PTN 朝著智能化和虛擬化的方向不斷發展，滿足多種業務需要。OTN向著更大容量和更低成本的方向發展，提供更高的傳輸效率和更優的服務質量。

1 PTN 和OTN 的基本概念與架構

1.1 PTN 概述

PTN 是一種基于分組交換的傳輸網絡，廣泛應用于數據、視頻等多種類型的通信服務。PTN 以結合了網際互連協議和多標簽交換技術的網絡通信技術（Internet Protocol/Multi-protocol Label Switching，IP/MLS）為基礎，可實現對數據的分組轉發和交換。PTN 主要分為分組傳送信道層（Packet Transport Channel，PTC）、傳送通路層（Packet Transport Path，PTP）以及傳送網絡傳輸媒質層（Transport Network Transmission Medium，TNTM）3 個子層。此外，PTN的接口類型主要有用戶網絡接口（User Network Interface，UNI）和網間網絡接口（Network to Network Interface，NNI）2 種。其中，UNI 是PTN 設備與用戶設備之間的連接點，提供同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）等多種業務的接口選擇[1]。

1.2 OTN 概述

OTN 是一種基于光纖技術建立的傳輸網絡系統，主要用于大規模和高速率的通信應用場景。OTN支持多種通信流傳輸，且提供較強的網絡管理與維護功能。根據ITU-T 國際電信聯盟規定，OTN 分為7 層結構，分別為客戶信號層、光通道凈荷單元（Optical Channel Payload Unit，OPU）、光通道數據單元（Optical Channel Data Unit，ODU）、光通道傳送單元（Optical Channel Transport Unit，OTU）、光通道層（Optical Channel layer，OCH）、光復用段層（Optical Multiplex Section layer，OMS）、光傳輸段層（Optical Transmission Section layer，OTS）[2]。

2 PTN 和OTN 的特點及其技術原理

2.1 技術特點

PTN 具有傳輸速率高和延遲低2 個特點。一方面，PTN 采用先進的傳輸技術，如端到端的偽線仿真（Pseudo-wire Emulation Edge to Edge，PWE3）技術、多業務承載技術等，可以實現更高的傳輸速率和傳輸可靠性。這意味著當傳輸數據量較大時，PTN 可以提供較快的傳輸速度，以滿足用戶對實時數據的需求[3]。另一方面，延遲越低表示數據傳送越快。延遲是指數據從發送到接收的間隔時間。在要求實時傳輸、即時通信的情況下，低延遲是維持數據及時、準確傳送的關鍵。PTN 優化傳輸技術與網絡架構，可以實現更低的數據傳輸延遲。

OTN 被認為是一種高效的數據傳輸手段，擁有眾多的優點和獨特的性質。第一，OTN 擁有較大的傳輸帶寬。它采用光纖通信技術可以實現高速傳輸，以滿足人們對數據越來越高的要求。第二，OTN 誤碼率低。利用光纖通信技術的穩定性，OTN 進行數據傳輸時很少出錯，保證數據的可靠性。第三，OTN靈活性大。用戶可按需調整網絡配置，實現快速部署與擴展，滿足不同的業務需求。第四，OTN 具有優秀的網絡管理能力。運營商能夠通過高級管理系統實時監測網絡狀態，迅速判斷問題并快速反應，確保數據的可靠傳輸。

2.2 技術原理

PTN 使用分組交換技術將用戶數據進行分組并封裝成若干個數據包進行傳送，提高傳輸的可靠性。另外，PTN 能夠針對不同需求進行數據優先級排序和流量控制，確保重要的通信流擁有更好的傳輸質量和更高的服務水平[4]。

OTN 采用點對多點的傳輸方式，在傳輸過程中通過在線路上插入多個站點來實現多個通信流的傳輸。該傳輸方式可以同時支持多個通信流，能夠充分利用網絡資源，提高傳輸效率和帶寬利用率。OTN 分組業務處理技術可以將數據劃分成若干小塊傳送，通過將中繼站點插入網絡實現傳輸路由的選擇和轉發。該技術具有高靈活性和高擴展性，可用于構建各種有特定需求的通信網絡。

3 PTN 和OTN 的優劣勢比較

3.1 傳輸效率

PTN 利用分組傳送技術將數據封裝后重新發送，提高傳輸效率。OTN 則是先將數據由電信號轉換為光信號，再利用光纖進行傳輸，能夠實現遠距離傳輸，且抗干擾性更好。綜上，OTN 具有傳輸速率高、容量大以及可靠性高等特點，而PTN 具有傳輸效率高和可擴展性好等特點。

3.2 可靠性

PTN 和OTN 在可靠性方面的表現如表1 所示，主要從各自具有的功能和引入的技術2 個方面進行闡述。

表1 PTN 和OTN 在可靠性方面的特點

3.3 靈活性

靈活性是指系統或者技術對各種應用場景、各種需求的適應能力。在網絡通信領域中，PTN 和OTN在靈活性方面存在著差異。例如，PTN 具有高靈活性，支持多種接口類型和協議，能滿足不同應用場景下的數據傳輸需求。不管是語音、視頻還是數據等其他業務，PTN 均能提供有效和穩定的傳輸路由。此外，PTN 具有可編程的特點，可根據實際需求進行動態調節，進一步提高其靈活性[5]。相較而言，盡管OTN 具有波分復用功能和出色的容錯性，但在適應各種接口類型和協議方面的靈活性稍遜于PTN。

4 適用場景現狀分析

4.1 工業互聯網

PTN 和OTN 在工業互聯網中扮演著重要角色。PTN 的一個重要作用是實現工業設備間數據的實時傳輸。例如，在制造業中，機床或傳送帶等工業設備可以通過PTN 連接起來，進而實時傳送數據或執行操作指令等。這有助于企業智能化管理生產過程，以提高生產效率和產品質量。OTN 是工業互聯網中主要應用于大數據傳輸與存儲的技術。以物聯網應用為例，利用OTN 能夠快速將采集的大量數據傳輸至云平臺進行處理并對其予以保存[6]。

4.2 廣播電視傳輸

廣播電視傳輸是指從攝像機或錄音機向錄播室、演播室、其他場所傳送視頻、音頻及其他數據。PTN技術的應用使得廣播電視節目能夠以更快的速度傳輸，有效減少網絡擁堵等問題對節目播放的干擾，給受眾帶來更好的收看體驗。PTN 采用分組交換技術，將音視頻信號分成小數據包發送。這樣可以有效降低傳輸時延，并允許多段廣播電視節目同時發送，提高傳輸效率。另外，PTN 可以綜合運用前向糾錯、流量控制以及擁塞管理等優化技術，保證廣播電視傳輸穩定可靠。OTN 帶寬利用率較高，容錯能力較強，能夠滿足廣播電視行業對優質視頻的傳輸要求，且具有很強的適應性，能靈活處理各種傳輸需求，為廣播電視節目提供可靠和有效的傳輸途徑。

4.3 5G 網絡

對于5G 網絡而言，提升高速數據的傳輸性能是改善用戶體驗和滿足大范圍連接要求的關鍵。PTN 技術采用先進的傳輸算法和優化路由選擇機制，可以有效增強數據傳輸效率與網絡穩定性，實現5G 基站間的高速數據傳輸，使用戶更快地獲得信息，實現實時交互。5G 網絡對高速率和大容量數據傳輸需求越來越強，而OTN 有效而可靠的光傳輸技術可以滿足5G網絡對大帶寬和低時延等方面的要求。另外，OTN能提供靈活多樣的網絡配置與管理功能，支持5G 網絡使用邊緣計算、網絡切片等新興技術，并能滿足各種網絡切片要求，實現邊緣節點之間的快速互聯，提高網絡性能與服務質量。

5 通信傳輸發展趨勢分析

5.1 全光網絡

隨著光纖技術的發展，全光網絡將成為一種主流。全光網絡可以在降低網絡復雜性與故障風險的前提下實現高速、大容量的數據傳輸。與傳統銅線傳輸相比，光纖傳輸信號衰減小、傳輸速度快，可支持較長距離的數據傳輸。開發全光網絡能增強網絡的穩定性與可靠性，給用戶帶來更佳的通信體驗。PTN 是建立在分組交換技術基礎上的網絡技術之一，能夠很好地與全光網絡數據傳輸速度快、靈活性高的特點相匹配。借助PTN，能夠有效管理全光網絡的資源，靈活分配全光網絡的服務，創造更加個性化和高質量的通信體驗。OTN 也能在全光網絡中發揮重要作用，如靈活管理多類波長，利用更高的網絡利用率進行更可靠的數據傳輸等。

5.2 軟件定義網絡

軟件定義網絡（Software Defined Networking，SDN）是今后通信傳輸的一個重要發展趨勢。通過對網絡設備控制平面與數據平面進行拆分，可以對設備進行編程與定制，使其適應各種網絡環境與應用場景，提升網絡的靈活性和可維護性。SDN 技術能夠通過集中式控制器管理與分配整個網絡，簡化網絡管理流程并降低運維成本。另外，SDN 技術能夠根據網絡流量變化動態調整網絡拓撲結構，提高網絡的利用效率和網絡性能[7]。SDN 技術結合PTN 和OTN 技術能夠進一步提高網絡性能及效率。SDN 擁有靈活智能的管理功能，結合PTN 和OTN 技術的高效傳輸，使其能夠為通信網絡提供更高級、可靠的應用方案。

6 結 論

PTN 和OTN 傳輸設備在網絡領域具有各自的優勢與特點。在未來的發展中，PTN 和OTN 傳輸設備需要不斷優化和升級，以適應新的網絡需求和技術趨勢。PTN 應繼續改進分組交換技術，提高網絡的靈活性和可管理性。OTN應加強光傳輸技術的研究和創新，進一步提高網絡的傳輸效率和容量。同時，兩者之間可以進行技術融合和協同發展，實現更加高效、可靠以及安全的網絡傳輸。