第4章 光传送网技术演进

4.1 概述

近年来，数据业务发展非常迅速，特别是宽带、IPTV、视频业务的发展对骨干传送网络提出了新的要求。一方面骨干传送网络要求能够提供海量带宽以适应业务增长，另一方面要求大容量大颗粒的传送网络必须具备高生存性高可靠性，可以进行快速灵活的业务调度和完善便捷的网络维护管理（OAM功能）。

这样OTN作为骨干传送技术，重新被人们所关注。在实现了优化承载IP业务及和现网的互通融合之后，OTN有望焕发新的活力，成为未来传送网的主流技术之一。

相对于传统OTN，未来传送网的发展要满足宽带化、分组化、扁平化以及智能化的需求。

1.宽带化需求

随着互联网的快速发展，互联网用户数、应用种类、带宽需求等都呈现出爆炸式的增长，以中国为例，未来四五年内干线网流量的年增长率预计会高达 60%～70%，骨干传输网总带宽将从64Tbit/s增加到150Tbit/s左右，甚至200Tbit/s以上。随着“宽带中国·光网城市”计划的实施，以及移动互联网、物联网和云计算等新型带宽应用的强力驱动，迫切需要传送网络具有更高的容量。

OTN（光传送网）标准正不断成熟，支持的业务种类不断丰富，从最初的只能支持SDH（同步数字体系）业务传送，发展为支持各种速率的以太网信号的透明传送，甚至能够支持灵活的弹性分组数据流业务，为此OTN标准引入了诸多技术改进：引入1.25Gbit/s级别的光数据单元 ODU0 颗粒以及时钟透明的编码压缩技术支持 GE 业务时钟透明传送；引入 ODU2e颗粒支持10GE业务完全透明传送；引入ODU4颗粒支持100GE业务完全透明传送；以及基于现有的 ODU3，引入时钟透明的编码压缩技术支持 40GE 业务时钟透明传送；与此同时，引入灵活的ODUflex颗粒，支持未来可能的各种客户业务以及分组数据流业务，所有这些标准增强特性很好地适应了客户业务的发展，大大提升了光传送网的业务适配性。

2.分组化需求

所谓分组OTN，指的是分组和光网络互相融合并统一管理的交换平台，其基于通用信元交叉平台实现，通过通用交叉技术，在业务板卡中将分组、OTN等各种业务切成信元，通用交叉矩阵对信元进行交换，可以实现分组和 OTN 在同一交叉矩阵中的灵活交叉。分组 OTN设备的功能模型如图4-1所示。

传统的OTN设备基于电路交换平台实现，只能对业务进行刚性的汇聚和调度，如果客户侧为非满速率业务，将对网络资源造成一定程度的浪费，而分组OTN设备可以认为是对传统OTN设备的增强，具备了更强的灵活性，除了对业务进行刚性的汇聚和调度（OTN功能），还可以对客户侧非满速率的业务进行弹性的汇聚和调度（基于分组功能、统计复用特性）。

对于OTN业务，接入分组OTN设备后，先在客户侧OTN板卡中进行OTN成帧处理，之后将ODU进行信元切片。客户侧 OTN 板卡产生的信元经过背板送到通用交叉矩阵统一进行信元交换，之后通过背板送往线路侧单板。在线路侧单板中，由信元恢复到ODU，最后进行OTN的成帧处理和封装。

对于分组业务，接入分组OTN设备后，先在客户侧PTN板卡中进行分组处理，例如伪线仿真（PW）处理、LSP处理等，之后进行信元切片。客户侧PTN板卡产生的信元经过背板送到通用交叉矩阵统一进行信元交换，通过背板送往线路侧单板。在线路侧单板中，由信元恢复到分组数据，最后进行分组处理，然后完成分组业务到OTN的封装。

分组OTN的线路侧板卡可以有3种：一种是线路侧分组板卡，这种单板只能处理分组业务，分组业务处理后直接封装到高阶ODU，再封装到OTUk上线路传输；另一种是线路侧混合板卡，这种单板既可以处理分组业务也可以处理OTN业务，分组业务可以封装到低阶ODU，再与OTN业务一起映射到高阶ODU，再封装到OTUk上线路传输；第三种则是线路侧OTN板卡，只处理OTN业务。

分组业务在网络中以ODU传输，在不需要下路进行分组处理的站点，直接进行OTN交叉，此时中间站点可采用线路侧OTN单板；在需要分组处理的站点，需要在线路侧分组板卡或混合板卡中将分组业务从ODU解出，之后进行分组处理和分组交换。

3.扁平化需求

随着宽带业务的进一步发展和LTE的部署，核心、汇聚层带宽需要进一步提升，PTN/IP RAN核心、汇聚层线路速率向40GE发展、接入层线路速率向10GE发展，以满足LTE基站的带宽需求。业务发展也对 OTN 线路单波速率提出了更高的要求，40G、100G 系统可以有效利用现有网络基础设施和已经部署的优质光纤，进一步降低设备空间占用和功耗。

而随着PTN/IP RAN和OTN在城域网的进一步部署，网络层次向扁平化发展，网络业务调度更加高效，运维更加便捷，大致可以划分为两种组网方式，叠加组网和对等组网模型，如图4-2所示。

模型1，目前 OTN和PTN/IP RAN完全独立，属于两层网络，采用PTN/IP RAN Over OTN的叠加组网模型，并不是融合型的网络，网络资源利用效率和调度效率相对较低。

模型2，OTN和PTN/IP RAN网络功能和定位上融合，PTN/IP RAN和OTN采用对等组网模型（对接为NNI方式），而不再是PTN/IP RAN over OTN的叠加模型（对接为UNI方式），实现PTN/IP RAN和OTN的全网端到端的运维管理。网络真正实现扁平化的目标，使得OTN和PTN/IP RAN可以相互协同，资源做到统一规划和调度，借助于设备网关的功能达到业务端到端配置、资源统一协调。网关设备完成PTN/IP RAN的PW与OTN的ODUk/ODUflex的业务转换，实现PTN/IP RAN与OTN的无缝融合、业务跨域互通、网管互通、端到端OAM和保护功能，提升网络快速运维能力和电信级网络可用性。

模型 3，采用 PTN/IP RAN 和 OTN 的融合型设备进行组网，在融合的平台上同时传送TDM、Packet和波长业务，而不再采用OTN、PTN/IP RAN两款设备组网，使得网络更加精简、高效。目前业界融合型设备发展趋势分为两种：在城域OTN设备上增强分组化能力或者在PTN/IP RAN设备上增强大颗粒业务与光层业务调度能力，从而实现业务的统一承载。

大容量、分组化已经成为城域传送网当前最为突出的两大需求，城域的分组传送网、OTN、城域数据网分别有着不同的功能定位，但随着OTN在城域的进一步部署，不可避免地会涉及与PTN/IP RAN传送网的网络层次重叠和功能重合的问题。OTN与PTN/IP RAN的融合型网络必将成为未来城域传送网的发展趋势。网络层次扁平化，网络调度效率的提升，将会直接降低网络投资，提升运维效率，并提升业务服务质量。

4.智能化需求

传统SDH传输网业务调度颗粒小，传送容量有限，对于大颗粒宽带业务的传送需求显得力不从心。传统WDM只解决了传输容量，没有解决节点业务调度问题；同时，作为点到点扩展容量和距离的工具，WDM组网及业务的保护功能较弱，无法满足大颗粒宽带业务高效、可靠、灵活、动态的传送需要。为了摆脱这一困境，新一代基于OTN的智能光网络（OTN-based ASON）应运而生。

OTN是继PDH、SDH之后的新一代数字光传送技术体制，它能解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题。从1999年至今，经过15年多的发展，OTN标准体系已日趋完善。OTN以多波长传送（单波长传送为其特例）、大颗粒调度为基础，综合了SDH的优点及WDM的优点，可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度，并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护，形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。

在OTN中采用ASON/GMPLS控制平面（λ/ODUk/GE调度颗粒），即构成基于OTN的ASON。基于SDH的ASON与基于OTN的ASON采用同一控制平面，可实现端到端、多层次的智能光网络。

基于OTN的智能光网络可通过控制平面自动实现OCh/ODUk连接配置管理，从而使光传送网可动态分配和灵活控制带宽资源、快速生成业务、提供Mesh网的保护与恢复、提供网络动态扩展扩容能力、提供多种服务等级，并最终使光传送网成为一个可运营的业务网络。目前，有公司在 GE/10GE 的 G.7 09 映射机制的基础上，提出了 GE 交叉调度及 GEADM/GEMADM的概念，从而使OTN设备具备多层面的调度能力，包括波长调度、ODUk调度、GE调度。同时，还具备对以太帧的二层处理能力，实现基于VLAN/MAC的二层汇聚/交换。具体到设备上，多层调度平面—ODUk-GE 是可裁减组合，如 λ-ODU1、λ-GE、ODU1-GE、ODU1、GE等，都可按需要进行组合，以满足不同的应用需求。

多层面调度的互相配合与统一控制，使OTN实现更加精细的带宽管理，提高调度效率及网络带宽利用率，满足客户不同容量的带宽需求，增强网络带宽运营能力。同时，可实现不同层面的通道保护或共享保护。目前，基于OTN的智能光网络将为大颗粒宽带业务的传送提供非常理想的解决方案，它主要包括国家干线光传送网、省内/区域干线光传送网、城域/本地光传送网等应用领域。

总之，OTN的主要优点是完全的向后兼容，它可以建立在现有SONET/SDH管理功能的基础上。另外，提供了存在的通信协议的完全透明，例如IP、PoS和GFP，特别是FEC的实现，使网络运营商的网络运营既经济又高效。构筑面向全 IP 的宽带传送网（BTN），需要集成多种新技术（如WDM、ROADM、40G/100G线路传送、ASON/GMPLS、集成的Ethernet汇聚能力等），而OTN成为整合多种技术的最优化的框架技术。OTN为WDM提供端到端的连接和组网能力；为ROADM提供光层互联的规范并补充了子波长汇聚和疏导能力；OTN有能力支持40Gbit/s和未来的100Gbit/s线路传送能力，是真正面向未来的网络；OTN为GMPLS的实现提供了物理基础，扩展ASON到波长领域；OTN成为Ethernet传输的良好平台，是电信级以太网有竞争力的方案之一。可以预计，在不久的将来，光传送网技术会得到广泛应用，将成为运营商营造优异的网络平台、拓展业务市场的首选技术。