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(通信企业管理)现代通信
网概论作业:.
光传送网关键技术及应用
随着传送网络承载的主要客户类型由语音转向数据的变化,基于光同步数字
体系(SDH)以VC-12/VC-4(WDM)多波长传输为带宽调度颗粒结合点到点波分复用
的网络结构面临着严峻挑战。首先是数据业务量大导致传送带宽颗粒产生的低效
适配问题,如对于路由器的千兆比以太网(GE)或10GE接口,若采用目前典型结
构来传送,则需要多个VC-12/VC-4通过连续级联或虚级联的方式来映射,适配
和传送效率显著降低。其次是WDMWDM网络的维护管理问题。目前的网络主要检
测SDHB1J0[1],对于信号于WDM帧结构的字节和字节等开销网络传输中的性
能和告警等功能检测较弱。最后是WDMWDM网络的组网能力问题。网络目前仅仅
支持点到点或者环网拓扑,于光域基本没有或支持有限的组网能力。因此,针对
这些需求,国际电联(ITU-T)基于光域数字处理尚不成熟的技术现状,从1998年
左右开始提出了基于大颗粒带宽进行组网、调度和传送的新型技术——光传送
网(OTN)的概念,同时持续对于关联标准进行了规范,截至到目前已经规范了网
络结构[2]、网络接口[3]、设备功能接口[4]、管理模型[5]和抖动[6]等。OTN技
术是综合了SDHWDM和优势且考虑了大颗粒传送和端到端维护等新需求而提出且
实现的技术,关联规范同时涵盖了未来全光网的范畴,是光网络极有发展潜力的
新型技术,将于后续的网络中逐渐引入和应用。
OTNSDHWDM技术继承了和技术的诸多优势功能,同时也增加了新的技术特征。
(1)多种客户信号封装和透明传输:.
基于ITU-、异步转发帧结构能够支持多种客户信号的映射,如的
模式(ATM)、以太网等。目前对于SDHATM和可实现标准封装和透明传送,但对
于以太网则支持有所差异。例如对于GEOTN尚未规范具体的映射方式,各客户,
设备厂家采用不同的方式实现GE客户透传,导致客户业务无法互通,同时由于
10GEOTNOTN10GE接口的规范完成晚于标准框架规范,对于的透明传送程度有
所差异,目前ITU-T23[7],解决了点到点提出了种标准方式和种非标准方式
透明传送10GE的问题。
(2)大颗粒带宽复用、交叉和配置
OTN(ODUk,k=1,2,3),即目前定义的电域的带宽颗粒为光通路数据单元
ODU1()、ODU2(10Gb/s)以及ODU3(40Gb/s),光域的带宽颗粒为波长,相
复用、交叉和配置的颗粒明显要大很多,对于SDHVC-12/VC-4OTN的的处理颗粒,
对高带宽客户业务的适配和传送效率显著提升。
(3)强大的开销和维护管理能力
OTNSDHOTN(OCh)层的OTN提供了和类似的开销管理能力,光通路帧结构大大增
强了OChOTN6(TCM)功能,层的数字监视能力。另外仍提供层嵌套串联连接监视
这样使得OTN组网时,端到端和多个分段同时进行性能监视成为可能。
(4)增强了组网和保护能力
通过OTN(ROADM)[8]的引入,大大增强了光帧结构和多维度可重构光分插复用器
传送网的组网能力,改变了目前WDM主要点到点提供传送带宽的现状。而采用前:.
向纠错(FEC)技术,显著增加了光层传输的距离(,
光信噪比(OSNR)容限可降低5dBFEC,光信噪比(OSNR)容左右,采用其他增强型
限降低等多[9])。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ODUk(SNCP)和共享环网保护、基于光层的光通道或层的光子网连接保护
复用段保护等,但目前共享环网技术尚未标准化。
(5)OTN支持多种设备类型
鉴于OTNOTN4[10],即OTN技术的特点,目前支持种基本的设备类型终端型设
备、基于电交叉功能的OTNOTN设备、基于光交叉功能的设备和基于光电混合交
叉功能的OTNOTNOTN设备。目前大多数厂家支持的产品主要以终端设备和基于
光交叉功能的OTNOTN设备为主,基于电交叉功能和光电混合交叉功能的设备也
有部分提供,于具体应用时可根据实际需求综合考虑选择哪种或哪几种OTN设备。
(6)OTN目前不支持小带宽粒度
,
。随着客户需求的发展变化,基于
更低带宽颗粒()的需求出现,ITU-T也加大研究力度,目量级及以下
前正于根据各成员提案讨论如何规范具体的带宽粒度规格和参数,同时研究基于
多种较小带宽颗粒的通用映射规程(GMP)。
:.
OTN技术包括很多关键技术,主要有接口技术、组网技术、保护技术、传输
技术、智能控制技术和管理功能等等。
OTN的接口技术主要包括物理接口和逻辑接口俩部分,其中逻辑接口是最关键的
部分。对于物理接口而言,ITU-,而对于逻辑接
口,ITU-,如光通路传送单元
(OTUk)、ODUk(含光通路净荷单元(OPUk))等,以及光域的管理维护信号。其中OTUk
相当于段层,ODUkODUk6相当于通道层,而又包含了可独立设置的个串联连接
监视开销。
,电层的开销支持程度较好,壹般均设备实现中,基于
可实现大部分告警和性能等开销的查询和特定开销(含映射方式)的设置,而光域
的维护信号由于具体实现方式未规范,目前支持程度较低。
OTNODUk交叉和波长交叉等功能,具备了于电域、光域或技术提供了接口、
电域光域联合进行组网的能力,网络拓扑可为点到点、环网和网状网等。目前OTN
设备典型的实现是于电域采用ODU1交叉或者光域采用波长交叉来实现,其中不
同厂家当中采用电域或电域光域联合方式实现的较少,而采用光域方式实现的较
多。目前电域的交叉容量较低,典型为320Gb/s(维度)可量级,光域的线路方向
支持到2~840×10Gb/s个,单方向壹般支持的传送容量,后续可能出现更大容
量的OTN设备。:.
于电域和光域可支持不同的保护恢复技术。电域支持基于OTNODUk的子网连接保
护(SNCP)、环网共享保护等;光域支持光通道1+1(含基于子波长的1+1保护
保护)、光通道共享保护和光复用段1+1保护等。另外基于控制平面的保护和恢
复也同样适用于OTNOTNSNCP网络。目前设备的实现是电域支持和私有的环网
共享保护,而光域主要支持光通道1+1(含基于子波长的1+1)、光通保护
道共享保护等。另外,部分厂家的OTN设备于光域支持基于光通道的控制平面,
也支持壹定程度的保护和恢复功能。随着OTN技术的发展和逐步规模应用,以光
通道和ODUk为调度颗粒基于控制平面的保护恢复技术将会逐渐完善实现和应用。
大容量、长距离的传输能力是光传送网络的基本特征,任何新型的光传送网络均
必然不断采用革新的传输技术提升相应的传输能力,OTNOTN技术也不例外。除
了采用带外的FEC技术显著地提升了传输距离之外,而目前已采用的新型调制编
码(含强度调制、相位调制、强度和相位结合调制、调制结合偏振复用等)结合色
散(含色度色散和偏振模色散)光域可调补偿、电域均衡等技术显著增加了OTN网
络于高速(如40Gb/s)大容量配置下的组网距离。及之上
OTNSDH(ASON)类似基于控制平面的智能控制技术包含和基于的自动交换光网络
的要求,包括自动发现、路由要求、信令要求、链路管理要求和保护恢复技术等。
基于SDHASONOTNSDHASON网络。和基于的关联的协议规范壹般可应用到的网:.
络的关键差异是,智能功能调度和处理的带宽能够不同,前者为VC-4,后者为ODUk
和波长。
目前的OTN设备部分厂家已实现了基于波长的部分智能控制功能,关联的功能正
于进壹步的发展完善当中。后续更多的OTN设备将会进壹步支持更多的智能控制
功能,如基于ODUk颗粒等。
的管理除了满足通用要求的配置、故障、性能和安全等功能之外,仍需满足OTN
技术的特定要求,如基于OTNODUk/波长的调度和管理、基于的开销管理、基于
波长的功率均衡和控制管理、波长的冲突管理、基于OTN的控制平面管理等等。
目前的OTNWDM网管系统升级,除了常规的管网络管理系统壹般均基于原有传统
理功能之外,可支持OTN相应的基本管理功能。
随着传送网客户信号带宽需求的进壹步驱动、OTNOTN技术的逐渐发展和设备功
技术如何应用日益成为业界探讨的焦点,也即何时什能实现程度的显著推进,OTN(
么时候)、何地(什么网络层面)、以什么方式(选择什么功能)引入OTN进行组网
以及实际应用时存于哪些障碍或缺陷。因此,文章主要从OTNOTN应用时机、应
用网络层面、OTNOTN应用功能以及应用关联问题等角度进行分析。
:.
OTN是否能够很好地引入应用主要应从传送网客户信号的驱动、技术的完善
程度、OTNOTN设备的实现程度以及网络运维人员的技术认知程度等多个角度考
虑。
首先,目前传送网客户信号主要为IP/以太网,而IP/以太网的高速发展导致大
带宽粒度传送和调度的需求增长非常迅速,基于VC-12/VC-4的带宽颗粒的适配
和调度方式显然满足不了传送网客户信号对于大颗粒带宽的传送和调度需求。其
次,从OTNOTN技术的完善程度来见,虽然目前标准系列仍于进壹步修订和讨论
(如规范ODU0ODU4ODU1e、ODU2e),颗粒,统壹基于超频方式工作的和容器等等
而OTNITU-T几年前定稿,即使后续部分内容有的主要标准框架和功能要求已由
所更新,但目前的规范内容至少必须要继承和兼容,因此,对于OTN技术目前能
够说是基本完善。第三,对于OTNOTN设备的实现程度来见,目前的设备已经基
本支持了OTN技术的主要特征,如多速率映射和透明传送、大颗粒带宽的调度和
处理、OTNOTN帧结构的开销实现和处理、的组网和保护等,同时实现了对于这
些OTNOTN技术特征的管理。因此,从设备实现上而言,设备已经具备了初步应
设备相应功能。最后,用的功能特征,但具体应用时要根据多种需求综合选择OTN
网络运维人员对于OTN技术认知过程和其他任何新技术壹样,均需要壹个逐渐了
解、深入和掌握的过程。因此,网络运维人员初期对于OTN技术的不熟悉且不是
OTN引入和应用的障碍,而应该是应用时所必须要准备的前提条件之壹。
因此,从传送网客户信号的驱动、OTNOTN技术的完善程度、设备的实现程度等
方面来见,OTN技术的引入和应用目前应该具备了基本的条件,可于综合考虑其:.
他非技术因素的基础上逐步引入和应用OTN技术,以增强传送网络的传送能力和
效率,适应客户信号的高速、动态发展。
由于光传送网络的范畴较大,包括城域光传送网(含核心层、汇聚层和接入层)、
干线传送网(省内干线和省级干线)等多个层面。不同网络层面的特点不同,因而
是否能够引入OTN技术的结论对于不同网络层面且不完全壹致。
对于城域光传送网而言,汇聚和接入层主要是承载的是汇聚型客户业务,客户信
号的带宽粒度较小,基于ODUkOTN调度的业务可能性较小,而且目前暂未标准
化ODU1()以下的带宽粒度,因此,目前的OTN技术于城域汇聚和接入层
引入和应用的优势且不明显。
对于城域传送核心层和干线传送网络而言,客户业务的特点主要为分布型,客户
信号的带宽粒度较大,基于ODUkOTN和波长调度的需求和优势明显,技术特点应
用的优势比较适宜发挥。
因此,目前OTN技术的引入和应用主要应侧重于城域核心层和干线网络。
OTN3OTNODUk3种:技术的典型应用功能目前可分为接口、交叉和波长交叉种。
综合考虑客户业务需求、OTNOTN技术完善程度、设备实现程度等多种因素,应
于不同的网络层面应选择不同的OTN功能。:.
首先,于城域传送网核心层层面,由于节点调度和处理要求中等,网络规模较小
但调度需求较大,目前壹般可根据实际网络的典型需求选择ODUk交叉和波长交
叉或者ODUkOTN和波长混合交叉功能,同时提供对于接口功能的支持;后续可
根据OTN设备的实现程度选择新型功能。第二,于省内干线层面,由于节点调度
和处理要求较大,网络规模较大,调度需求较大,目前壹般可根据实际网络的典
型需求选择波长交叉或者仅选择OTNOTN接口功能;后续可根据设备的能力的提
交叉、波长交叉,或者升和客户业务需求等选择ODUkODUk和波长混合交叉功能。
第三,于省级干线层面,由于节点调度和处理要求很大,网络规模大,调度需求
壹般,目前壹般可根据实际网络的典型需求选择OTN接口功能,特殊需求可局部
选择波长交叉功能;后续可根据OTNODUk设备的能力提升和客户业务需求等选择
交叉、波长交叉,或者ODUk和波长混合交叉功能。
技术组网时,最典型的关联问题是现有网络如何升级、现有网络和实际引入OTN
OTN怎么互通以及后续的如何演进等问题。
,原则上网络的彩色接口壹般均提供了基于的
可考虑直接升级或启动OTNWDMOTN接口功能。由于现有设备的接口的支持程度
差异较大,而且涉及到现网运营、维护、技术的更新和成本等因素,如何升级为
,是个综合多种因素需要深入分析的问题,不同接口的
的场景应选择不同的解决方案。:.
对于互通问题,,因此,新网络支持的
建的OTNWDMSDH(如SDH/网络和已有或者网络互通时,应优先选择客户侧接口
以太网等)进行互通,待OTNOTN网络规模逐渐扩大以后,不同子网之间可采用基
于OTUk的域间接口互通,逐渐实现端到端的维护和管理。
引入和应用后的后续技术演进,应于积累前期运维经验的基础上扩大关于OTNOTN
网络规模的同时,从客户业务需求、OTNOTN技术发展和设备实现程度等多方面
紧密跟踪关联进展,以便适时适度地引入更多的OTN新功能,最终实现光传送网
络范围内真正意义上端到端灵活的调度、维护和管理,使OTN的应用网络层面覆
盖到城域传送网核心、接入和汇聚层以及干线网络。
:大容量、分组和智能化
光传送网技术近年来于大量的业务需求驱动之下,也于不断地发展和演进过
程中,主要呈现三个方面的发展趋势:壹是大容量光传送系统,如DWDM、ROADM、
等;第二是分组传送,面向更小颗粒的处理技术;第三是智能化的发展方向,OTN
主要于于控制平面的发展基于前俩个方面述及的技术作为传送平面。
从大容量光传送系统来见,40Gb/sDWDM的高速传输技术已经逐步商用化,
可是面临着成本,色散补偿和PMD补偿等方面提出更优化解决方案,以便能够更
好适应现网的应用,于现网的10Gb/sDWDM系统的基础上进行升级,同时克服
40Gb/s系统面临的更大的非线性效应限制,从应用来见,技术壹方面能
够解决高速业务的传送,同时能够通过子速率复用器;国外对于100Gb/s或者更
高速率的系统也于研究当中,当然面临的传输瓶颈会更加难以克服;从光的领域:.
来见,超长距离传输的技术逐步成熟,且走向商用化,ROADM技术经过几年的发
展,采用的核心技术有波长阻塞器(WB)、平面波导(PLC)和波长选择开关(WSS)等,
目前普遍认为WSS50/100GHzDWDM技术较有前途,支持间隔的系统,同时具有
很强的方向扩展性,但它也面临着于初期下路波长较少的情况下成本较高的问题,
从应用的角度来见,ROADM是壹种增加网络灵活性的技术,于目前的省际和省内
干线网上,受多厂家环境影响和现有网络业务相对较稳定等因素的影响,ROADM
通常和长距系统结合,灵活上下波长,下壹步的发展目标才是网状组网,同时仍
需要克服光传输系统网状组网后对于光层物理传输限制,如衰耗、色散等的自适
应补偿等问题,于城域传送网范围内,通常为单厂家环境,更加容易灵活组网和
实现,有壹定的应用空间;基于ODUOTN交叉的技术近来有壹定的发展,可是受
到单芯片交叉容量最大为320G的影响,对于更大容量交叉矩阵的支持和多种速
率以太网业务的传送解决方案均于进壹步的研发当中。
分组传送网(PTN)作为传送网满足下壹代网络分组传送需求的解决方案,目前
主要关注的是TMPLSPBTT-MPLSMPLS和技术,选择了体系中有利于数据业务传
定义的繁复的控制协议族,简化了数据平面,送的壹些特征,抛弃了IETFMPLS为
去掉了不必要的转发处理。PBT技术则是关闭传统以太网的地址学****地址广播
以及STP(将来控制平面)进行控制。具有功能,以太网的转发表完全由管理平面
面向连接的特性,使得以太网业务具有连接性,以便实现保护倒换、OAM、QoS、
流量工程等传送网络的功能。PBT技术的缺点是标准化工作刚刚开始,标准化的
程度较低。未来分组传送网的技术拟于城域的汇聚和接入层开始应用,同时仍取
决于产品化、实用化的程度和如何适应网络的应用。:.
智能化作为传送网发展的发现,从初期的基于SDHOTN和的自动交换光网络
概念逐步延伸,进壹步将PTNGMPLS等均作为传送平面纳入进来,对协议进行不
同的扩展和延伸,以便能够对多种传送颗粒进行控制,达到传送网智能化的目标,
同时仍需进壹步提高网络保护恢复的性能。
光传送技术多年来进展相当之快,将传送速率数十上百倍地提高,为上层网
络提供了大传输管道,为此于大幅提高传输容量的基础之上,传送网也开始面向
更加精细的处理功能和智能化的方向发展,可是向全光网络和分组传送过渡的过
程中于技术等方面仍面临着壹些亟待解决的问题,这也是今后传送网发展的热点
和难点。
OTNSDHWDM作为新型的光传送网络技术,继承了和技术的诸多优势,同时拓展
了新型的大颗粒调度和传送、多级的TCM等新型功能,是下壹代光传送网的主流
技术。从传送网客户信号的驱动、OTNOTN技术的完善程度、设备的实现程度等
多个角度考虑,OTN已具备了引入和应用的基本条件,而具体的应用应着重考虑
OTN应用时机、应用网络层面、应用功能以及应用关联问题等方面。