OTN 技术在长途传输网中的应用探讨

邮电设计技术/2012/12

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收稿日期：2012-11-03

李

勇（中国联合网络通信集团有限公司，北京100140）

Li Yong （China United Network Communications Group Co.，Ltd.，Beijing 100140，China ）

OTN 技术在长途传输网中的应用探讨

关键词：

光传送网；长途传输网；应用中图分类号：TN914

文献标识码：A

文章编号：1007-3043（2012）12-0071-05

摘要：阐述了OTN 技术的基本概念、特点及优势、设备的类型、商用情况及组网模式，论述了OTN 技术在长途传输网中的应用需求、应用模式及引入策略。Abstract ：

It discusses the basic concept of OTN technology,features and advantages,equipment type,commercial situation and net-working mode,expounds the application demand on OTN in long distance transmission network,application mode and intro-ducing scheme.

Keywords ：

Optical transport network;Long distance transmission network;Application

0前言

通信业务的持续快速发展，对传送网提出了更高的容量和质量要求。面对IP 业务的下一代光传送网大容量、分组化、智能化的发展趋势，许多新传输技术应运而生，而光传送网（OTN ）技术是其中一大亮点。

1OTN 技术分析

1.1OTN 技术的基本概念

OTN 也称OTH ，是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T 建议所规范的新一代“光传送体系”。OTN 跨越传统的电域（数字传送）和光域（模拟传送），成了管理电域和光域的统一标准。OTN 处理的基本对象是波长级业务，它将传送网推进到了真正的多波长光网络阶段。OTN 综合了光域和电域处理优势，提供了巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接及电信级保护，是传送宽带大颗粒业务的最优技术，因而受到了业界青睐。

1.2OTN 技术特点

OTN 是为克服SDH 与WDM 网络不足而提出的新的光传送技术。它除具有SDH 与WDM 网络优势（既可像WDM 网络那样提供超大容量带宽，又可像SDH 网络那样可运营管理）外，还具有路由和信令功能，能为业务提供更为安全的保护策略和更高的传输效率。

a ）大容量调度能力。相对SDH 网络只能通过VC 调度提供Gbit/s 级带宽而言，OTN 的基本处理对象是波长，可进行大颗粒调度处理、提供Tbit/s 级带宽容量。

b ）强大的运行、维护、管理与指配能力。OTN 定

Discussion on the Application of OTN in the Long Distance Transmission Network

义了一系列用于运行、维护、管理与指配开销（随路与非随路开销），可对光传送网进行全面而精细的监测与管理，能为用户提供一个可运营管理的光网络。

c）完善的保护机制。OTN具有与SDH相类似的一整套保护倒换机制（如：1+1、1∶N路径保护，1+1、1∶N子网连接保护及共享环保护等），可为业务提供可靠保护，大大增强了网络的安全性与健壮性。

d）利用数字包封（DW）技术承载各种类型业务。OTN可利用DW技术承载各种类型的用户业务信号（如SDH、以太网、IP、ATM及视频业务信号等）。

e）多级串联连接监控能力。相对SDH网只能提供1级串联监控而言，OTN可提供多达6级高阶通道串联连接监控（TCM）功能，并支持虚级联与嵌套连接检测，可适应于多运营商、多设备商、多子网工作环境。f）前向纠错（FEC）功能。OTN帧中专门有个带外FEC区域，通过FEC可获得5～6dB增益，从而降低了光信噪比（OSNR）要求、增长了系统传输距离。

随着OTN技术的发展和引入，传送网络转型所面临的问题都会有相应的解决方案。如：ROADM解决了光层业务调度问题，OTH解决了大颗粒业务调度和端到端业务管理问题；在波分网络中引入GMPLS控制平面，极大地提高了波分网络保护能力、可管理性、带宽利用率，使WDM/OTN网络能真正实现可运营管理。

1.3OTN技术优势

a）客户信号封装和透明传输。G.709的OTN帧结构支持多种客户信号映射（如SDH、ATM、GFP、虚级联、ODU复用信号、以太网及自定义速率数据流等）。b）大颗粒带宽复用、交叉和配置。OTN定义的电层ODUk颗粒为ODU1/2/3（2.5/10/40Gbit/s），光层颗粒为波长。相对于SDH VC-12/4的颗粒处理，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要大得多，对高带宽业务的传送效率有显著的提升。

c）强大的开销和维护管理能力。OTN能提供与SDH类似的开销管理能力，光通路（OCh）层的OTN帧结构大大增强了OCh层的数字监视能力。另外，OTN 还能提供6层嵌套TCM功能，OTN组网时使端到端和多个分段同时进行业务性能监视成为可能。

d）增强了组网和保护能力。OTN帧结构和多维ROADM的引入，大大增强了光层组网能力，改变了目前WDM主要是点到点地提供传送带宽现状；采用FEC 技术则显著增加了光层传输距离（采用标准G.709 FEC编码，OSNR容限可降低5～7dB）；另外，OTN将提供更为灵活的基于电层和光层的业务保护功能（如：基于ODU层的SNCP保护，共享环网保护和基于光层的光通道或复用段保护等）。

2OTN设备现状与组网模式

2.1OTN设备类型

a）OTM设备。OTN OTM支持电层和光层终端复用功能，但不支持电层和光层交叉连接功能。实际上，现网WDM设备支持G.709帧接口时就为OTN OTM设备，也是目前应用最为普遍的OTN设备类型（见图1）。

b）OTH设备。OTH设备除支持电/光层终端复用外，还支持电层以ODUk（k=1，2，3）为颗粒的交叉连接和业务分插复用功能。目前商用OTH交叉颗粒为ODU1，可接入容量为280Gbit/s的业务。虽现提供商用OTH设备的厂家较少，但会逐渐增加。OTH设备结构见图2。

c）ROADM设备。ROADM设备除支持电/光层终端复用外，还支持光层以波长为颗粒的交叉连接（重构）和业务分插复用功能。目前ROADM设备的线路方向为2/4/8维，单方向波长数为40/44波，通路间隔为100GHz，可实现全波长上下。ROADM结构见图3。

图1OTN OTM设备结构

图2OTH 设备结构

ODU

OMU

G.709接口

客户接口

OTU/TMUX

ODUk

ODUk交叉矩阵

客户接口G.709接口

ODU

OMU

2012/12/DTPT

邮电设计技术/2012/12

d ）OTH+ROADM 设备。OTH+ROADM 设备除支

持电/光层终端复用外，还支持电层以ODUk （k=1，2，3）为颗粒和光层以波长为颗粒的交叉连接和业务分插复用功能，集成了OTH 和ROADM 设备功能。目前OTH+ROADM 设备支持以ODU1为颗粒的电层调度和波长为颗粒的光层调度。OTH+ROADM 设备结构见

图4。

2.2OTN 设备商用情况

当前多数主流厂商均推出了OTN 设备，并在运营商搭建的实验室环境下进行了单机性能、组网能力、厂商间互联互通相关测试。总体上看，OTN 设备目前已基本成熟，经试商用后可逐步引入到实际网络中。目前OTN 设备有：华为的OSN 6800、OSN8800，中兴的ZXONE 8500、ZXONE 8300CX30，烽火的FONST4000、FONST3000，阿朗的1830PSS 64、1870TTS ，德天祥的

TN320等。现阶段OTN 设备有以下特点。

a ）仍以电交叉为主。OTN 设备主要包括基于电

交叉的OTH 设备和基于光交叉的ROADM 设备。目前各厂商已推出了基于电交叉的设备且已基本成熟，而基于光交叉的OTH 设备厂家较少，功能虽较完善，但在系统损伤管理和优化、OSNR 与BER 性能管理、维护

管理等方面尚待进一步完善。

b ）10G OTN 电交叉连接设备已基本成熟并具有

商用市场环境，但在功能实现上各厂商仍有所差异。

从测试结果来看，新型OTN 设备已基本成熟，在

OTN 核心开销、光交叉和网络保护功能等方面支持较好。除少数不支持ODU0功能外，多数厂商都支持ODU0/1/2/3交叉连接。

c ）OTN 网管系统基本成熟。OTN 网管系统均为

传统WDM 网管升级版本。除原基本功能外，还增加了对OTN 相关功能的管理。目前各厂家均能实现基

本配置、故障、性能和安全管理，但在波长/子波长端到端管理及OTN 告警、性能、开销管理方面还存在差异。d ）各厂商可基本实现OTN 域间的OTUk 互通、以

太网业务封装和基于TCM 的多厂家管理，但局部功能尚需进一步完善。

各厂家均可实现STM-64业务基于域间OTU2接口实现的异厂家互通。各厂商在STM-16通过OTUk 映射实现方式上虽有所差异，但可实现正常互通。

对于以太网业务封装，各厂商GE 板卡因采用不同方式映射到OTN 帧中，GE 业务还暂无法实现异厂商互通。10GE LAN 可实现基于ODU2e 超频非标准封装方式的不同厂商间互通，采用标准封装的10GE LAN 部分厂商可实现彼此互通。

基于TCM 的端到端管理是OTN 关键特征之一。目前各厂商基本具备对TCM 字节开销的支持和不同厂商间的互通。一般情况下，各厂商能实现基于不同层面的TCM 故障定位，但存在着因软件的不完善而导致的一些异常情况（如TCM 在管理段边界不终结、基于TCM 的STAT 字节管理不完善等）。基于多厂商的TCM 管理，仍有待在实际应用中予以进一步完善。

e ）OTN 的智能化功能还相对较弱。目前基于

OTN 的路由自动计算、基于控制平面的保护和智能邻居发现，仅有部分厂家可实现一些基本功能，且对于与

光通道相关的色散、OSNR 、功率等还没有作为选路条件，智能化功能仍旧较弱，基于OTN 的智能光网络总体上还处在初步发展阶段。

图3ROADM 设备结构

线路n

线路2

线路1

线路m

波长交叉矩阵

本地下路

本地上路客户接口

G.709接口

OTU/TMUX 图4OTH+ROADM 设备结构

线路1线路2

线路n

本地上路

本地下路

OTU/TMUX

波长交叉矩阵

客户接口G.709接口

OTU/TMUX 73

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2.3OTN 组网模式2.

3.1OTM 组网模式

传统OTM 组网模式见图5。其优点是支持G.709

接口、增强管理维护能力、与传统WDM 技术有机融合、具备成熟的商用基础、支持大容量长距离传输等，缺点是调度能力不足、仅适用于点到点传输、与智能控

制平面较难结合、无法发挥

OTN 技术优势等。

2.3.2ODUk 交叉组网模式

ODUk 交叉组网模式见图6。优点是支持ODUk

调度、业务流向

可方便调整、彩光侧备波效率较高、支持多种ODUk 保护功能、支持OTN G.709丰富的管理开销、与智能

控制平面容易

结合等，缺点是调度能力不足、仅适用于点到点传输、与智能控制平面较难结合、无法发挥OTN 技术优势、应用于长途传输网时节点处理容量有待提升及最小容器为ODU0，小粒度业务（<1G ）的承载效率不高等。2.3.3光交叉组网模式

光交叉组网模式见图7。优点是支持OTN 丰富管理开销、容量大，支持波长级业务调度，业务流向可方

便调整，彩光

侧备波效率

高，支持局部子波长调度，易与智能控制

平面结合等；

缺点是长途传输组网环境下

距离受限及波

长冲突、调度、保护速度等问题。2.3.4光电混合交叉组网模式

光电混合交叉组网模式见图8。优点是支持OTN 丰富管理开销，容量大，支持波长/子波长级业务调度，

调度方便，彩光侧备波效率较高、易与控制平面结合等，缺点是组网结构复杂、成本较高、存在多层网络协调问题（尤其是增加智能控制平面后）。

3OTN 技术在长途传输网中的应用

3.1OTN 技术的应用需求

OTN 技术是解决大颗粒宽带业务传送问题的理想方案，其设备的逐步成熟和长途IP 业务的快速增长，为OTN 在长途传输网中的应用创造了有利条件。

a ）长途IP 业务的爆炸式增长。随着网络及业务的IP 化、新业务的开展及宽带用户的迅猛增加，各运营商省级传输网的IP 流量剧增、带宽需求连年成倍增长。目前，IP 业务主要采用IP over WDM 承载模式，由IP 层实现业务保护。通过采用双平面设计、引入BFD 检测机制、IGP 快速路由收敛、IP/LDP/TE/VPN FRR 等技术，可实现业务层50ms 的故障恢复，达到了SDH 的电信级故障恢复水平。但在IP 层的海量业务下，这种保护方式的控制复杂性和成本的经济性都无法得到保障。不仅如此，FRR 的实施条件十分苛刻，配置过程十分复杂，必须分段（跨段）地寻找保护路由，而实际测试结果也并没有达到50ms 要求，且在这种保护方式下，IP 层业务只能做到轻载，网络效率不高。

b ）长途传输网络规模急剧膨胀。为满足IP 业务的飞速增长，长途传输网络规模在急剧膨胀。以中国联通为例，新一轮电信重组后拥有了原网通和原联通两张覆盖全国的光缆网，至2010年底共建有华为、中兴、烽火、上海贝尔阿尔卡特、原北电和诺基亚西门子等多厂家多制式的DWDM 系统200多个，波道利用率也非常高，70%以上的带宽都用于承载大颗粒的IP 业务，且传输网络的规模还在不断扩大。

c ）长途WDM 网络效率急需提高。目前DWDM 网络系统间的业务转接是通过手动尾纤跳接完成的。规模庞大且仍在高速扩张的长途传输网络，给运营商

图8光电混合交叉组网模式

图5OTM 组网模式

客户接口

OTH+ROADM

客户接口

A B C

ODUk

ODUk ODUk ODUk

图6ODUk 交叉组网模式

图7光交叉组网模式A

D E λλ

的业务调度和日常维护工作带来了巨大压力，导致了运维成本虽不断增加而网络效率却在不断下降的局面。因此，为提高中继电路利用率及网络运行质量，在长途传输网中有必要应用大容量的OTN交叉设备。

长途WDM传输网络已具备OTN组网条件。近年来，国内各大运营商都密切地跟踪着OTN技术的发展，长途WDM传输网也配置了大量OTN OTM设备，如引入OTH大容量交叉设备，就能实现大颗粒波长通道业务的快速开通和业务的响应速度，加载ASON智能控制平面后，还可提供基于ASON的多种保护恢复方式、提高骨干传送网的可靠性。

3.2OTN在长途传输网中的应用模式

基于长途业务大容量、IP化、长途传输网节点局向多、复用段距离长及光交叉组网模式距离受限、波长冲突情况严重等实际情况，OTN技术目前还不宜在长途传输网中普遍应用；基于电交叉技术的OTN设备交叉容量尚小，还不能完全满足长途WDM传输层的海量IP业务调度需求，实际应用中也还存在瓶颈问题。

考虑到上述因素，现阶段OTN设备在长途传输网中主要采用传统OTM组网+ODUk交叉组网模式，即：长途传输网节点均配置OTN电交叉设备，各WDM段落大部分波道采用传统OTM方式，少部分波道接入电交叉矩阵。鉴于长途传输网的大部分业务是可预测的，所以这部分业务采用传统OTM波道承载是更为经济合理的；鉴于突发业务和维护调度用波道要求快速灵活提供带宽，因此通过OTN电交叉设备进行波道组织，可提高业务的响应速度和故障的处理效率。

目前，各设备厂商正在积极研发大容量OTN交叉产品。例如，阿尔卡特朗讯公司2010年2月发布的交叉容量就达4T，并可平滑地升级至8T的OTN产品（1870TTS）新版本。随着交叉容量问题的解决，OTN 设备在长途WDM传输网中的应用将会更加广泛。3.3OTN组网技术的引入策略

OTN是下一代光传送网络的主流技术，在承载大颗粒带宽业务、提升光层网络组网、管理维护能力及灵活性等方面具有明显优势。目前，OTN技术已逐步成熟，各个制造商都在推出功能较完备的商用设备。因此，近期运营商应开始考虑在现网中逐步引入OTN技术，并在实际应用中不断积累经验、细化具体要求，以进一步引导设备商完善和增强OTN的相关功能。

引入OTN技术初期需考虑以下几个问题。

a）整体规划、分步实施、逐步演进。OTN技术的引入必须采取整体规划、分步实施、逐步演进的发展策略。根据业务和网络发展需要，并结合现点到点结构和网络现状，分阶段逐步地过渡到OTN网状网结构。

b）确保技术、标准和网络的后向兼容性。OTN技术及其标准化目前还在发展中，特别是相关行业标准的制定工作还没有最终完成。现阶段运营商应采用已成熟的OTN技术，密切跟踪OTN标准化进展情况，并随着新标准的完善和设备的实现，逐步应用OTN的新型功能，以确保OTN技术的后向兼容性。

c）保护现有网络投资，实现经济过渡。应充分利用现有网络资源，在保护现有投资的前提下，实现最为经济的过渡。要合理引入OTN技术和开展新业务运营管理模式，力求做到少投入、多收益。对于已有的规模较大的WDM承载SDH的光传送网络，在向OTN演进中，必须实现良好的兼容和业务的平滑过渡。d）合理选择OTN技术，构建最优化的OTN。OTN 设备包括OTM、OTH和ROADM、OTH+ROADM等4种形态。应根据承载业务、网络层面和网络结构特点，选择合适的OTN设备和网络拓扑结构。除侧重于OTN 接口丰富的维护管理开销应用外，还应考虑光层和电层交叉的组网调度能力、保护能力、互通能力。而对于多域组网，则应支持多层串联连接监视能力。在OTN 应用初期，OTN的智能功能并不是必选功能，但应要求其具备平滑的升级能力。

4结束语

随着大颗粒带宽业务的持续强劲驱动和OTN设备的逐渐应用，OTN将沿着解决OTN技术缺陷、持续增强OTN技术优势和逐步提升OTN设备功能性能的方向发展。不断发展完善中的OTN技术，在长途传输网络中将有着更为广阔的应用前景。

参考文献：

［1］刘国辉.光传送网原理与技术［M］.北京：北京邮电大学出版社，

2004.

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