OTN网络结构-otn通信设备
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引言
近年来，通信网络所承载的业务发生了巨大的变化。宽带数据业务正在蓬勃发展。用户数量飞速增长，以IP交换为基础的分组业务大量涌现。对运营商的传送网络提出了新的要求目前广泛应用的传送中。MSTP/SDH技术偏重于业务的电层处理，具有良好的调度、管理和保护能力，OAM功能完善。但是，它以VC4为主要交叉颗粒，采用单通道线路，其交叉颗粒和容量增长对于大颗粒、高速率、以分组业务为主的承载逐渐力不从心。WDM技术以业务的光层处理为主，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的天然优势。但是，目前的WDM网络主要采用点对点的应用方式，缺乏灵活的业务调度手段。作为下一代传送网发展方向之一的OTN(optical transport network)技术，将SDH的可运营和可管理能力应用到WDM系统中。同时具备了SDH和WDM的优势，更大程度地满足多业务、大容量、高可靠、高质量的传送需求，可为数据业务提供电信级的网络保护，更好地满足目前电信运营商的需求。
1 OTN技术的体系结构及发展历程
OTN概念和整体技术架构是在1998年由ITU.T正式提出的，在2000年之前，OTN的标准化基本采用了与SDH相同的思路。以G.872光网络分层结构为基础，分别从网络节点接口(G.709)、物理层接口(G.959.1)、网络抖动性能(G.8251)等方面定义了OTN。
此后，OTN作为继PDH、SDH之后的新一代数字光传送技术体制。经过近lO年的发展其标准体系日趋完善，目前已形成一系列框架性标准。 OTN技术包括了光层和电层的完整体系结构，各层网络都有相应的管理监控机制。光层和电层都具有网络生存性机制。OTN技术可以提供强大的OAM功能，并可实现多达6级的串联连接监测(TCM)功能，提供完善的性能和故障监测功能。OTN的主要优势包括：多种客户信号封装和透明传输，支持SDH、ATM、以太网。其它业务也正在制订中：大颗粒的带宽复用、交叉和配置，可以基于电层ODU(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s1)和ODU3(40Gb/s)，远大于SDH 的VC12和VC4，强大的开销和维护管理能力，增强了组网和保护能力。
作为新型的传送网络技术，OTN并非尽善尽美。最典型的不足之处就是目前不支持2.5Gb/s以下颗粒业务的映射与调度，相关标准正在制定之中。另外，OTN标准最初制定时并没有过多考虑以太网完全透明传送的问题，导致目前通过超频方式实现10GELAN业务比特透传后，出现了与ODU2速率并不一致的ODU2e颗粒，40GE也面临着同样的问题。这使得OTN组网时可能出现一些业务透明度不够或者传送颗粒速率不匹配等互通问题。
目前OTN的标准化工作主要集中在以下几个方面：①适应FE/GE等低速信号传送的帧结构，如最近提出的ODU0;②透明的10GE—LAN的传送，如OTU2e超频方式等;③更高速的40GE/100GE信号的传送，如正在定义的ODU4;④O-DUk共享保护环;⑤多种FEC的应用导致的互联互通问题。 国内几大运营商已经开展OTN技术的应用研究与测试验证，而且部分省内或城域传送网也局部部署了基于OTN技术的网络，组网节点有基于电层交叉的OTN设备，也有基于ROADM 的OTN设备。目前在国内得到应用的支持OTN电交叉的设备主要有华为的OSN 6800/OSN 8800、中兴的ZXMPM800和烽火FONST3000等设备，部分设备的电交叉能力已经达到了Tb/s量级。
2 OTN技术特点及应用
随着电信网向分组化和宽带化发展，All-IP已经成为业务网演进的趋势.根据预测，在未来5年内，带宽将以每年50%以上的速度增长，20lO年，骨干网截面带宽流量将达到50T以上，其中97%以上为数据流量。 带宽流量的飞速增长以及业务的All-IP趋势驱动光传送网进入转折期。作为基础承载网的光传送网，如何顺应All-IP的发展趋势，高效承载IP业务，同时降低网络建设和运维成本，成为运营商在传送嘲建设中最关注的问题。一个高质量、配置灵活、具有高生存性的传送网已经成为运营商的迫切需求。 随着IP承载网所需的电路带宽和颗粒度的不断增大，以VC调度为基础的SDH网络首先在扩展性和效率方面呈现出了明显不足，在光层上直接承载IP的扁平化架构已经成为大势所趋。IP over WDM组嘲架构对光层设备提出了新的需求，原本由SDH网络完成的组网、端到端电路监控管理和保护功能将逐渐由帅M层面承担。此外，数据业务发展的不确定性要求光层网络具备更多的智能性，以便在网络拓扑及业务分布发生变化时能够快速响应，实现业务的灵活调度。
2.1 0TN技术的特点
OTN，通常也称为0TH( 0ptical Transport Hierarchy)，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。由于在网络上传送的IP业务和其他基于包传送数据业务的爆炸式增长，对传输容量的要求在不断迅猛增加，密集波分复用(DWDM)技术和光放大器(0A)技术的成熟和应用使传送网正在向以光联网技术为基础的光传送网发展。基于OTN的传送网的出现将使人们期望的智能光网络逐步变为现实，为网络运营者和客户提供安全可靠、价格有效、客户无关、可管理、可操作、高效的新一代光传送平台。作为G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代光传送体系。OTN综了SDH的优点和DWDM的带宽可扩展性，集传送和交换能力于一体，是承载宽带IP业务的理想平台，代表了下一代传送网的发展方向。 从电域看，0TN保留了许多SDH的优点，如多业务适配、分级复用和疏导、管理雌视、故障定位，保护倒换等。同时OTN扩展了新的能力和领域，例如提供大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送，支持带外FEC，支持对多层、多域网络进行级联监视等。 从光域看，OTN将光域划分成Och( 光信道层)、OMS( 光复用段层)、OTS( 光传送段层)三个子层，允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM(运行、管理、维护)功能。为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两层控制管理开销。
2.2 0TN技术的优势 0TN的优势主要体现在以下几个方面：
2.2.1 从静态的点到点帅M演进成动态的光调度设备
SDH之所以能被广泛应用，主要在于它具备大颗粒业务交换能力(如El 或VC4)，具有比电话交换机更经济、更易管理的大管道端到端提供能力，大大减少了交换机端口的需求，降低了全网建设成本。如果WDM具备类似SDH的波长/子波长调度能力，并组建一张端到端的邪M承载网络，就可以实现GE、10GE、40G等大颗粒业务端到端快速提供，加快业务开通时间，减少对路由器端口的需求。 0TN能提供基于电层的子波长交叉调度和基于光层的波长交叉调度.提供强大的业务疏导调度能力。在电层上，OTN交换技术以2.5G或10G为颗粒，在电层上完成子波长业务调度。采用0TN交换技术的新一代WDM只在传统WDM上增加一个交换单元，增加的成本极少。在光层上，以ROADM实现波长业务的调度，ROADM技术的出现使得WDM能以非常低廉的成本(无OEO转换)完成超大容量的光波长交换。 基于子波长和波长的多层面调度，将使WDM网络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，满足客户不同容器的带宽需求，增强网络带宽运营能力。
2.2.2 提供快速、可靠的大颗粒业务保护能力
电信级业务需要达到50ms的保护倒换时间。在IP+WDM网络中，路由器逻辑路由一般呈Full Mesh状分布，而光纤物理路径则一般呈环或简单的Mesh状，一条物理路径中断可能引起大量IP逻辑路由中断，导致路由器FRR保护恢复时间变长，远远超过50ms。传统电信级IP网中引入SDH层面，一个重要原因就是为了提供50ms的保护恢复时间。 基于OTN交换的WDM设备可以实现波长或子波长的快速保护，如l+1、l:l 、l：N、Mesh保护，满足50ms的保护倒换时间。
2.2.3 多业务透明传送、高效的业务复用封装
路由器利用POS端口的SDH开销(over head) 字节，快速准确地检测线路传输质量，故障后可以快速肩动保护倒换。然而。一个POS端口成本是LAN端口的2倍以上，路由器直接出LAN端口可以大大降低网络建设成本。通过提供G.709的OTN接口，WDM传送LAN信号时脊加类似SDH的开销字节，代替了路由器P0S端口的开销字节功能，消除了路由器提供POS端口的必要性。此外，OTN提供了任意业务的疏导功能，使IP网络配置更灵活，业务传送更可靠。OTN能接IP、SAN、视频、SDH等业务，并日益实现业务的透明传送。 2.2.4 良好的运维管理能力 OTN定义了丰富的开销字节，使WDM具备同SDH一样的运维管理能力。其中多层嵌套的串联连接监视(TCM)功能。可以实现嵌套、级联等复杂网络的监控。 2.2.5 支持控制平面的加载 0TN支持G聍Ls控制平面的加载，从而构成基于OTN的ASON网络。基于SDH的ASON剐络与基于OTN的ASON网络采用同一控制平面，可实现端到端、多层次的智能光网络。
2.3 0TN技术的应用
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的问题;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。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储、营销、呼叫中心等各类系统。因此，建立数据仓库。对原始数据进行转换、处理、加载，形成统一的接口和交换模式，就成了这蝗数据顺利应用的前提。 应用支撑层：应用支撑层通过选择适的数据挖掘技术和方法向物流应用服务层提供所需的各种服务，如数据交换服务的统一接口、和统一交换等;同时用户权限和日志管理服务也归入这个层次。服务支捧层的目标是为应用服务建立一个支撑环境：一方面可以为应用系统的开发提供帮助，另一方面，通过一致的应用支撑层的建设，可以为建成系统的统一性、一致性提供保证。应用支撑层的实现内容：应用支撑层需要实现的功能包括数据挖掘、数据访问、消息服务、事务处理、日志处理等。 应用服务层：以浏览器/服务器(B/s)模式部属了物流应用服务，并通过IE浏览器提供表现层访问。应用服务包括物流调度管理系统、物流作业管理系统(一号工程、仓储、分拣、送货)、物流管理系统(日常管理、安全管理、费用管理、绩效管理)、分析决策系统( 各类预案管理、监控预警、分析决策) 等。 表现层：该层次提供系统使用人员访问应用服务的接入方式，实现界面显示逻辑和集成。比如信息在不同终端浏览器等设备上展现。 与传统的烟草物流信息管理系统相比，应用数据挖掘技术的烟草物流综管理系统有以下优势：
1.传统的烟草物流信息系统通常就是将涉及到的卷烟物流环节划分成各个功能模块，模块间信息相对独立，信息交互能力差，存在大量的信息孤岛，无法为用户领导决策提供帮助。应用数据挖掘的烟草物流综管理系统，通过采用数据仓库和数据挖掘技术来抽取、处理、挖掘整个烟草物流环节的信息，统一组织管理数据，并且将业务部门、物流部门以及上游供应商( 烟厂) 等信息综在一起，实现了整个炳草供应链信息的高度共享和快速反应。
2.传统的烟草物流信息系统考虑到系统的运行效率，对于历史数据一般不会保存太久，通常的做法是将历史数据另库存放，如果要查询历史信息，需要选择历史数据库才能查询，作同比和环比分析时非常麻烦。而应用数据挖掘的烟草物流综管理系统由于使用了数据仓库，因此具有长时间的历史数据存储。这为数据的趋势分析，同比分析以及模型预测提供了基础，也为决策者决策提供了长期的数据支持。 3.应用数据挖掘的烟草物流综管理系统由于对原始数据都进行了统一的处理加工。因此具有非常强的可扩展性。如果物流综管婵系统有新的需求需要用到其他系统的数据，那么只要根据统一的接口规则，将数据导入到数据仓库中进行处理、加工。然后通过事先定义好的挖掘方法就可以根据用户的需求展现给用户。 3 OTN技术的组网应用 OTN技术目前主要承载GE颗粒以上电路，综考虑现有传送网络的分层关系和传送业务颗粒分布特征，以及0TN设备存在的不同形态，OTN设备应用在长途传送网或城域传送网的核心层具有更加明显的优势。下面就对OTN的两种组网方式在实际工程中的应用进行探讨。
3.1 在省内长途传输网的应用
(1)应用背景。随着长途传送网承载的业务量越来越大以及大客户业务颗粒的逐渐增大，网络业务的灵活调度和生存性问题日益突出。为了提高网络运行质量.更有效地使用传送网络资源。提高中继电路的利用率，在长途骨干节点中.有必要应用超大容量作为调度枢纽。超大容量的OTN交叉设备内嵌了ASON/GMPLS分布式控制平面后，能够提供多种保护恢复方式和优先级抢占功能，极大地长途传送网的可靠性。利用大容量OTN交叉设备，可以实现大颗粒波长通道业务的快速开通，提高业务响应速度;采用线路和业务支路分离的OTU模式，形成“带宽池”，有效提高网络带宽利用率.通过电交叉方便后期业务传送波道调整;OTN能够透明传送信号，使路由器不必采用昂贵的POS接口，转而大量采用10GE等数据接口。
(2)建设思路。省内长途传送网主要是为数据网络路由器间的骨干链路以及省内SDH网络提供波长信道，承担业务的上下和传送，不需要进行复杂的业务调度和交叉，因此，使用的OTN设备应支持OTU级别单通道CLI、全面的OTN开销(要求符G.709规范1、OSC光监控信道管理(包括公务电话和OTS、OMS、OCh层开销管理)、波长上下功能和OLP系统保护等。
3.2 在城域核心网的应用
(1)应用背景。在城域网范围内，IP网络设备多采用光纤直连方式互连。随着IP网带宽不断增长，骨干设备端端口甚达到10Gb/s速率。采用光纤直连承载大颗粒业务模式的缺点逐步显露出来。首先，路由器10Gb/s接口的价格随着传输距离的增加成倍提高;其次，可管理性和安全性比较弱，光路故障的处理耗时、耗力。因此在距离较长的局点间建设城域波分(WDM)系统，局部替代光纤，可以解决大颗粒IP业务的传送问题。
虽然WDM 系统极大地提高了光纤传送效率。能够支持大颗粒业务的传送，但是受波分技术限制，波长以点对点形式进行配置，无法进行动态调整，资源利用率不高，业务调整灵活性不够，一旦业务的流向发生变化，调整起来非常复杂。WDM在业务调度、网络管理和安全性方面不如SDH。WDM业务间的调度主要依赖ODF上的物理调度，网管只有对光层的性能进行监控，排查故障手段较少，维护难度较高。
OTN以多波长传送、大颗粒调度为基础，综了SDH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。在城域网中采用OTN交叉设备，由OADM/ROADM实现波长级的调度和保护，由OTN交叉设备完成子波长级(GE，2.5Gb/s)的调度和保护是一种比较可行的应用方式。
(2)建设思路。目前的OTN在
波分层面的功能相互兼容，同时具备ODU1、ODU2、ODU3级别的交叉能力和保护能力，可以承载40Gb/s、10Gb/s及2.5Gb/s速率的业务。由于目前40Gb/s的颗粒无法直接进行交叉，因此40Gb/s速率业务进行交叉时需要先将40Gb/s转换为4*l0Gb/s颗粒，然后进行10Gb/s颗粒的交叉。
OTN承载GE速率业务具有优势，通过网管配置，能够实现灵活业务调度和端到端电路的可控性，但对于更细颗粒的性能监测和故障管理能力不足，所以OTN在城域网内可以替代波分承载GE以上的大颗粒业务。为了促进互联网业务的发展，有效提高网络业务疏通能力，建立传输业务直达通路。引入OTN技术，建设OTN网络，以满足数据网络扁平化的需求。
引人OTN的策略主要是为了配置OTN的线路系统，与具有ODU1/OCh交叉连接功能的节点共同组建OTN和WDM，为IP网传输承载高速链路(GE、10GE)。在OTN典型网络结构图中，该网络核心层组成MESH网络结构，系统容量可配置为80*40G，采用10G/40G通道混传方案;汇聚层采用环形网络结构，所有环网均按片区双节点下挂于核心层网络，系统容量可配置为80*l0G。跨环业务按照电交叉设计，做到全网无阻塞任意调度，为业务快速开通和灵活调整提供硬件基础。可承载10GE、GE和10G POS等多种业务。业务保护方式主要采用ODU1 SNCP。
4 结束语
OTN技术作为全新的光传送网技术，继承并拓展了已有传送网络的众多优势特征。是目前面向宽带客户数据业务驱动的传送技术之一。从OTN技术应用定位上来看，OTN技术及设备目前已基本成熟，主要可应用于城域核心及干线传送层面;而对于OTN设备组网选择来说，则应根据业务传送颗粒、调度需求、组网规模和成本等因素综选择。通过引入OTN，可以传输网络对高带宽JP业务的承载、调度和管理能力，解决光纤传输距离问题。另外，现有SDH网络的逐渐淡出并不意味着SDH网络原有功能的消失。OTN网络将更为完善地支持这些功能，同时NG—OTN的进一步讨论也不会阻碍现有OTN技术的应用。
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