浅谈ＯＴＮ的原理与应用 赵 鹏（中国通信建设集团设计院有限公司，北京１￣７９） 【摘要】随着全球经济的蓬勃发展，人们日常工作的节奏也是越来越快，人与人之间的交流变得日益密切，通信传输质量是交流的基本保证。 随着科技水平的日益提高，通信传输网不但需要提供大容量的带宽，用以满足宽带的需求，更要提供高性能端到端网络运行及操作管理 （ＯＡＭ）能力。ＯＴＮ设备融合了ＳＤＨ和ＷＤＭ各自的优势，使得ＯＴＮ具有高性能ＯＡＭ功能，实现大颗粒业务灵活调度及保护，提供超大容量带 宽传送。本文将从ＯＴＮ的原理及ＯＴＮ的应用两个方面进行论述。 【关键词】ＯＴＮ网络技术：骨干网；城域网 【中图分类号】ＴＮ９２９．１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号１ １００６—４２２２（２０１５）０６—００７０—０３ １引言 进入２１世纪后，传统通信网络承载的业务量以及业务类 型发生了很大变化，数据类型业务发展十分迅速。其中，Ｉ Ｖ 和视频业务量的几何式增长对运营商传送网的传输性能提出 了更高的要求。首先，传送网要尽可能满足业务量增长带来的 ２．２ ＯＴＮ技术原理 （１）多种类型信号封装及透明传输 应用ＯＴＮ技术，可以满足多种类型信号进行透明传送．例 如ＳＤＨ、１０ＧＥ等。在ＯＴＮ标准内定义。其传送信号不会更改 信号净荷及开销的信息，同时采用异步映射模式使得信号定 时信息保持透明。相比１０Ｇ ＰＯＳ接口，１０ＧＥ接口成本优势十 带宽需求的增长；其次，传送网在业务调度方面要有灵活快速 的反应速度，提高网络维护管理（ＯＡＭ功能）。现阶段传送网 应用的主要技术是ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ．同步 数字体系）技术和ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，波 分明显．如果路由器采用的是１０ＣＥ接口。在网络建设过程中 也可以减少一部分成本。目前基于ＳＤＨ的ＷＤＭ系统主要传 送的是ＳＤＨ的信号。不能做到对１０ＧＥＬＡＮ信号进行透明传 口的必要条件。 （２）保护恢复及犬颗粒调度 分复用）技术ｌ】Ｉ，但这两种技术都存在不同程度的局限性。ＳＤＨ 送。所以．ＷＤＭ系统中采用ＯＴＮ接口是路由器采用１０ＧＥ接 技术侧重业务电层处理，调度能力灵活，管理和保护能力强， ＯＡＭ功能完善．但由于ＳＤＨ的基本交叉调度颗粒是ＶＣ４并 采用单通道线路，调度颗粒小及容量增长受限。无法满足快速 增长的业务量：ＷＤＭ技术侧重光层处理。采用多波长通道传 输．可以满足大容量传输．但是由于ＷＤＭ采用点对点应用方 ＯＴＮ技术可以提供ＯＤＵ１（２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）、ＯＤＵ２（１０Ｇｂｉｔ／ｓ）和 ＯＤＵ３（４０Ｇｂｉｔ／ｓ）等多种交叉颗粒，高速率交叉颗粒使得交叉 效率更高效．可以使设备实现较大的交叉连接能力，从而降低 了设备成本。实际应用中，相对于ＳＤＨ交叉设备投资，ＯＴＮ交 叉设备的投资更少 ＯＴＮ技术进行大容量交叉的同时．引入 式．导致网络维护管理功能不完善．不能采用不同设备厂家进 行互联。ＯＴＮ技术融合了ＳＤＨ和ＷＤＭ各自的优势，包含了 完整的光层及电层的体系结构．使得每一层网络都具有相对 ＡＳＯＮ智能控制平面，可以有效提高光传送网保护恢复能力。应管理监控机制，解决了ＳＤＨ传输容量的缺陷及ＷＤＭ网络 改善网络的调度能力州 维护管理功能的缺陷。ＯＴＮ具有高性能的ＯＡＭ功能，最多可 以实现６级串联连接监测（ＴＣＭ）功能，同时具有高性能的故 障监测功能 （３）故障监测能力 目前，在基于ＳＤＨ的ＷＤＭ传输系统中，必须依靠ＳＤＨ的 Ｂ１及ＪＯ对传输过程进行故障监测。如果某一条业务通道含 ２ ＯＴＮ原理 ２．１ ＯＴＮ简介 １９９８年，国际电信联盟电信标准化部门（ＩＴＵ—Ｔ）在一次 全体成员会议上正式提出了ＯＴＮ这一概念。在功能方面， ＯＴＮ在通信传输子网内以全光形式进行数据传输．但在通信 传输子网边界处采用的是光一电一光的转换模式。采用这种方 有多个ＷＤＭ系统．会导致无法进行端到端的故障监测，并无 法进行故障的快速定位。ＯＴＮ技术引入丰富开销，并有完善的 故障监测机制。ＯＵＴｋ层的段监测字节（ＳＭ）和通道监测字节 （ＰＭ）可以对电再生段以及波长通道进行故障监测，可以改善 ＷＤＭ故障监测的缺陷。使ＷＤＭ系统具有ＳＤＨ的故障监测 能力。同时．针对于不同运营商的不同设备厂商的不同子网环 式．每个通信传输子网通过３Ｒ再生器进行联接，构成一个完 整光网络 ＩＴＵ—Ｔ在进入２１世纪后制定了许多ＯＴＮ技术的 相关标准．已经逐渐建立相对完善的ＯＴＮ技术标准体系［３１。近 几年，传输业务的栽体已经从原始的ＳＤＨ信号渐渐变为ＩＰ／ 境．ＯＴＮ可以做到６级连接监视（ＴＣＭ），做到分级分段管理。 通过对各级ＴＣＭ进行适当配置．可以监控端到端通道故障监 测并且迅速定位 所以将０ＴＮ接口引入到ＷＤＭ系统中，对于 系统承载任何类型信号均可做到波长通道端到端故障监测． 使得ＷＤＭ网络具有０ＡＭ功能。 ｆ４）ＦＥＣ功能 Ｅｔｈｅｒｎｅｔ业务，相对应的ＯＴＮ标准也进一步完善。ＯＴＮ的标准 化工作内客主要为包含以下内容： （１）满足ＦＣ／ＧＥ等低速类型信号传送的帧结构。 （２）进行透明１０ＧＥ—ＬＡＮ传送。 在ＯＴＮ标准中．Ｇ．７０９针对ＯＴＮ帧结构定义了带外ＦＥＣ 纠错算法．通过ＦＥＣ纠错算法，可以在传输过程中带来最大 编码增益，降低系统ＯＳＮＲ容限，减少站点数量，从而降低建 （３）满足更高速信号的传送 （４）ＯＤＵｋ共享保护环。 设成本。Ｇ．９７５．１进一步定义非标准ＦＥＣ纠错算法，增大了编 码增益，是传送距离变长。但由于编码方式互相不兼容，不同 （５）解决由于ＦＥＣ应用引起的互联互通问题 叠 罨 设备厂商只能依靠ＩａＤＩ接口进行互联。 （５）０ＴＮ设备 以太网接口Ｉ¨ 接 口 ＳＴＭ—Ｎ接［ 。——０ １） Ｌ ｌｋ 交 叉 线 路 接 口 。—— ０ Ｃ ｈ 交 叉 Ｌ一 光 复 光 传 ＯＴＮ设备所具备的功能包含：接口适配、客户接口、线路 接口１５］。 光 通 道 适 配 其 用 段 输 段 ①终端复用设备 ＯＴＮ终端复用设备是指具有ＯＴＮ线路接口和支路接口的 ＷＤＭ设备 采用相同厂家的ＯＴＮ设备进行互联时，接口采用 ＯＴＵｋ接口 ＋ 处 理 Ｌ一 处 理 处 理 处 理 其他高速接口Ｉ一 图３ ＯＴＮ光电混台交叉调度设备的功能模型 主 光 通 Ｇ．７０９所定义的标准ＦＥＣ。采用不同厂家的ＯＴＮ设备进行互 道 联时．应关闭ＦＥＣ方式，采用ＯＴＵｋ接口进行互联，从而代替 ＳＤＨ及以太网等业务接口进行对接，实现波长通道端到端故 障监测。目前国际和国内大部分设备厂商已经在波分系统线 路侧采用ＯＴＮ结构，舍有支持Ｇ．７０９标准的ＯＴＮ业务接口。 ０ＴＮ终端复用设备功能模型见图１所示。 主 光 通 道 骨干网可靠性。在骨干网中应用ＯＴＮ交叉设备不仅能优化ＩＰ 组网结构，更能够减少ＩＰ承载网络建设成本，这是由于ＩＰ网络 中转接业务通过ＯＴＮ设备在传输层完成了转接，导致路由器 一 光复娜段处理 ，＿； ， ～接口数量减小的原因。同时，ＯＴＮ设备具有的灵活保护恢复机 ； ＿ｆ．．．； ． ．．． ．．．㈡㈡ ㈡㈡ 制能解决ＩＰ网中继电路发生的故障及问题，有效的提高网络 以太嘲｛麦口 — ——— 的生存性．减小链路冗余要求。尽可能提高链路的利用效率。 从２０１３年开始．中国的三大运营商：中国联通、中国移动、 中国电信已经开始在骨干网中大规模的使用ｌｏｏＧ的ＯＴＮ系 一一——一 ｊ接 线 光 光 譬 篡 Ｊ理 ——接 路 ¨处 理 Ⅲ 复 段 处 理 传 输 段处 理 主 光 通 统，在大范围使用ＯＴＮ系统中，支持Ｇ．７０９接口１００Ｇ的 ｗＤＭ系统（具有ＯＴＮ接口）是主要建设内容，为适应未来 ＯＴＮ系统的普及．现阶段新建的１００Ｇ非ＯＴＮ系统，也必须满 足能够支持１００Ｇ ＯＴＮ系统升级。 虬他高速接叫 — 道 图１ ｏＴＮ终端复用设备功能模型 ３．１骨干网１００ＧＯＴＮ系统的配置 对于现阶段新建骨干网。基本开始大面积使用１００Ｇ的 ＯＴＮ系统。１００Ｇ传输系统本身对ＰＭＤ、色散等无，导致 １００Ｇ的系统相对于上一代技术４０Ｇ更加简单．可以根据仿真 （２）电交叉设备 ＯＴＮ电交叉设备会完成类似ＳＤＨ交叉设备完成的ＯＤＵｋ 级别的电路交叉功能．可以提供比较灵活的电路调度能力和 电路保护能力。与ＳＤＨ ＤＸＥ设备类似，ＯＴＮ电交叉设备能独 立对外提供多种类型业务接口，同时，也能与ＯＴＮ终端复用 功能进行集成并提供光复用段及光传输段功能进行ＷＤＭ传 输 ＯＴＮ电交叉设备的功能模型见图２所示。 光 ：＾通 出的ＯＳＮＲ数据和Ｑ值计算是否满足传输系统的要求用。同 时，还需要了解系统衰耗和非线性指标。骨干网１００Ｇ ＯＴＮ配 置有以下几个原则 ： （１）当系统传输距离比较长时，由于１００Ｇ是非线性抑制， 应适当控制好入纤光功率，用来减ｄ、入纤光功率高导致的非 线性影响。如果条件允许，建议在传输光缆上选择损耗低的Ｇ． ６５２光纤 以足炳接 ｊ｝・＋ 接 ｌ道 线 路 卜 适 配 ’ ’。’。’Ｈ、０ＴＩ ＾。’ ●Ｊ●ｋ￥●‘●‘●￣¨‘●‘●。●。。。＿。＿。一 ｝一 处 理 。●。。Ｈ 。 。 。。。。。 。 。。。。。●。。。 。。。 ’●’ ’一 光ｊ Ｉ 传 接 口 输ｊ 段： 处 理 （２）在进行项目可行性研究和初步设计时，需要考虑１００Ｇ 系统的ＯＳＮＲ要求。当系统不多于１２跨段时，采用硬判决的 其 处 理 情况下需保持最小ＯＳＮＲ大于１８．５ｄＢ．采用软判决的情况下 需保持最小ＯＳＮＲ大于１６．５ｄＢ；当系统大于１２跨段时。采用 通 道 其他高速接口 ＋ 硬判决的情况下需保持最小ＯＳＮＲ大于１９ｒｉｂ．栗用软判决的 图２ ０ＴＮ电交叉设备的功能模型 情况下需保持最小ＯＳＮＲ大于１７ｄＢ。 （３）现阶段各个设备厂商的无电中继的传输距离在实验室 环境下能达到１５Ｏ０ｋｍ左右．但在项目可行性研究和初步设 计时应保持站间距离在８０ｋｉｎ左右．如果站间距离超过 ⑧光电混合交叉设备 ＯＴＮ电交叉设备能与Ｏｃｈ（ＲＯＡＤＭ或ＰＸＣ）交叉设备集 合．在提供ＯＤＵｋ电层调度能力的同时提供Ｏｃｈ光层调度能 力 不同类型业务经过ＯＤＵｋ或Ｏｃｈ交叉．ＤＵｋ和０ｃｈ交叉 １００ｋｍ，会导致无电中继距离变短．增加了项目投资和后期维 护费用。 （４）目前的１００Ｇ ＯＴＮ设备的０ＵＴ客户侧一般会采用 １００ＧＢＡＳＥ—ＬＲ４／０ＴＬ４．４型光接口和１００Ｇ的路由器进行互 可以互相配合．取长补短，完成不同类型业务的交叉，这也是 ０ＴＮ光电混合交叉设备最大的优势。０ＴＮ光电混合交叉调度 设备的功能模型见图３所示。 ３ ＯＴＮ在骨干网中的应用 近几年．随着ＩＰ网的迅猛发展．ＩＰ业务量有了突飞猛进的 增长．骨干网核心节点需要承栽越来越多的业务量 。在骨干 高网络的运行效率、增加中继电路利用率、提高传输业务相应 ＡＳＯＮ多种类型保护恢复方式应用到ＯＴＮ传榆系统中。增加 联，工作窗口为１３ｌＯｎｍ，此情况下不适宜使用Ｇ．６５５光纤。 ３．２骨干网１００ＧＯＴＮ保护方式 为使无电中继传输距离增加．要根据需要进行部署ＯＬＰ ＯＴＮ系统可以采用基于复用段的ＯＭＳＰ 网中使用ＯＴＮ交叉设备，可以最大限度使用ＩＰ网络资源、提 段落。骨干网１００Ｇ 保护方式，但由于ＯＬＰ会给线路带来插损，多级联会导致 段联合部署ＯＬＰ的方式。通道层面，由于１００Ｇ ＯＴＮ传输设备 的速度。在ＯＴＮ传输系统中加入ＡＳＯＮ智能控制平面，会将 １００Ｇ传输系统性能大幅度降低，所以建议不使用在多个光放 蹲 自带有电交叉，目前应用较广泛且安全可靠的是ＳＮＣＰ保护 优势。城域网的业务需求量近几年呈几何式增长，ＯＴＮ的优势 技术，通过电交叉实现主备路由的灵活切换。对于不同设备厂 家进行互联时．光通道应使用客户侧１＋１的保护模式 也越来越明显：城域网进行带宽扩容时．相对于敷设光纤。 ＯＴＮ的扩容成本更加低廉；在资源占用方面，ＯＴＮ光缆资源 占用较少．ＧＥ或者ｌ０ＧＥ的传输占用ｌ或２个波道即可 在 组网能力方面，ＯＴＮ相对灵活，可实现环网、点对点、链状等多 类型组网方式：在管理能力方面．ＯＴＮ可以灵活的进行业务调 ３－３骨干网ＯＴＮ系统混传方式 由于１００Ｇ ＯＴＮ技术出现前，在骨干网的建设中已经使用 ４０Ｇ平台，为了合理利用资源，减少建设成本，１００Ｇ ＯＴＮ与 ４０Ｇ混传模式将作为技术升级改革的过渡模式。混传模式主 要有两种情况： 度和网络管理，即实现网络和业务的统一管理；在业务类型方 面，ＯＴＮ支撑ＧＥ、１０ＧＥ、ＡＴＭ、ＴＤＭ等多种类型业务；在网络 ＯＴＮ具有灵活网管能力，及时对网 （１）相干１００Ｇ与非相干１０Ｇ／４０Ｇ现有系统混传。目前，大 可靠性方面，出现故障时． 部分１０Ｇ，４０Ｇ系统都是采用线路的ＤＣＭ木块，用来进行系统 络进行调整，满足传输正常进行。在城域网应用的技术中，ＯＴＮ网络部署周期较长、首次组网成 色度色散补偿。在实验室的测试环境下，ＤＣＭ募款对相干 ＯＴＮ也有其自身劣势： １００Ｇ系统额外ＯＳＮＲ上代价比较小．通常情况下不会超过 本较高、设备所占空间较大等。０．５ｄＢ。如果系统０ＳＮＲ参数能够同时满足１００Ｇ以及１０Ｇ／ ４０Ｇ要求，就能够进行相干１００Ｇ与非相干１０Ｇｌ／４０Ｇ现有系统 混传 但是由于ｌ０Ｇ和ｌ００Ｇ编码调制方式的不同．混传时必 须要设置一定数量的波道进行隔离．代价比较大。 ５结束语 本文通过对ＯＴＮ技术原理的分析，阐述ＯＴＮ技术在网络 传输中具有传输容量大、传输业务类型多、恢复能力强，网络 调度能力强、故障监测能力强等优势，介绍了ＯＴＮ设备类型。 同时．从系统配置、保护方式、混传方式三个方面对ＯＴＮ技术 （２）相干１００Ｇ与相干４０Ｇ混传。４０Ｇ相干系统的编码技 术主要有两种：２相位调帝】的ＢＰＳＫ和４相位调制的ＱＰＳＫ。在 在骨干网的应用进行了论述．最后对ＯＴＮ技术在城域网的应 ＢＰＳＫ编码时．码速率和入纤速率与相干１００Ｇ系统比较相 于相干１００Ｇ系统较低．混传时必须要设置一定数量的波道进 行隔离．代价比较大［９１ 用进行了论述。随着宽带需求不断提升，ＯＴＮ作为具有多渡道 ＯＴＮ技术未来将向超大容量、超常距离及智能化方向发展。 似．可以进行混传；在ＱＰＳＫ编码时，码速率和入纤速率相对 光、电混合调度特性的光传输技术，其使用范围必然越来越广， 所以说。如果相干４ＯＧ系统采用ＢＰｓＫ编码，可进行混传； 参考文献 京邮电大学。２０１２． 如果是非相干４０Ｇ系统或是相干４ＯＧ系统采用ＱＰＳＫ编码 【１］李海滨．ＯＴＮ技术在联通国际互联网穿透业务平台的应用研究［Ｄ］．北 时。需考虑传输性能和成本，建议不采用混传模式。 ４ ＯＴＮ在城域网中的应用 相对于ＯＴＮ在骨干网中的应用．ＯＴＮ在城域网中的应用 较为复杂。由于城域网建设可应用的技术比较多，ＯＴＮ技术必 须在多方面脱颖而出．才能成为城域网应用技术的主力军㈣。 ［２１周歆．ＯＴＮ技术在城域网中的应用研究［Ｄ１．北京邮电大学，２０１２． ［３］赖群．浅析ＯＴＮ技术与电力通信【Ｊ］．通信技术，２０１１，１０：８０－８２． 【４］金炜．ＯＴＮ技术在电力通信网中的应用研究【Ｄ１．华北电力大学，２０１４． ［５］于特．ＯＴＮ与 Ｎ联合组网技术研究【Ｄ１．大连海事大学，２０１３． ［６］赵文玉．光传送网（ＯＴＮ）￣－术应用分析叨．通信世界，２００８，３５：５２￣５３． 首先．为了提高光纤利用效率，在城域网建设中使用波分 『７１吕磊．基于ＯＴＮ技术实现广电网络三网融合的应用［Ｄ］．西安工业 系统是必须的选择。目前，基于波长级调度的ＯＡＤＭ／ＲＯＡＤＭ 大学．２０１４． 是可以采用的．但是对于ＧＥ、２．５Ｇ等业务，ＯＡＤＭ／ＲＯＡＤＭ并 【８】刘斌．ＯＴＮ技术特点及应用分析【ＪＪ．广东科技，２００９，０３：７６￣７８． 不能满足传输要求。由于其波长受限、恢复速度比较慢，所以 ［９】张国新．ＯＴＮ技术与组网应用［Ｊ】．光通信技术，２０１０，０４：１５￣１７． 需要其他技术的辅助才能满足城域网在传输性能上的要求。 『１０１Ｙ０刚．ＯＴＮ技术组网及应用研究叨部电设计技术，２０１０，０９：１６－２０． 同时使用０ ｒＮ设备．ＯＡＤＭ／ＲＯＡＤＭ负责波长级调度和保护 任务．ＯＴＮ设备负责ＧＥ、２．５Ｇ等业务调度和保护任务，可以 满足城域网的传输性能要求，ＯＴＮ和Ｒ０ＡＤＭ联合组网示意 图如图４所示 收稿日期：２０１５—３—１０ 作者简介：赵鹏（１９８８一），男，工学硕士，从事通信工程设计专 业工作。 图４ ＯＴＮ和ＲＯＡＤＭ联合组网示意图 ＯＴＮ具有密集波分复用、光放技术、业务交叉调度等优 势．在城域网应用中体现出犬容量、调度灵活、传输距离长等 羲
