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【摘要】本文主要介绍了OTN技术概述、OTN网络技术的特征、OTN设备形态、OTN应用场景。
【关键词】OTN（光传送网，Optical Transport Network）；技术特征；应用场景
【Abstract】This paper introduces the OTN technology overview， the characteristics of OTN network technology， OTN equipment form， OTN application scenario.
【Key words】OTN （Optical Transport Network）；Technical features；Application scenarios
1. OTN技术概述
1.1 近年来，通信网络所承载的业务发生了巨大的变化。数据业务发展非常迅速，特别是宽带、IPTV、视频业务的发展，对运营商的传送网络提出了新的要求。传送网络要能够提供适应这种增长的海量带宽，更重要的是要求传送网络可以进行快速灵活的业务调度，完善便捷的网络维护管理（OAM功能），以适应业务的需求。目前传送网使用的主要是SDH和WDM技术，但这2种技术都存在着一定的局限性。
1.2 SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力，OAM功能完善。但是，它以VC4为基本交叉调度颗粒，采用单通道线路，容量增长和调度颗粒大小受到限制，无法满足业务的快速增长。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，缺乏有效的网络维护管理手段。纯光调度系统（如ROADM）虽然可实现类似于SDH的调度和保护功能，但由于物理受限和波长受限问题，很难在大范围网络中应用。而且颗粒度单一，灵活性差，不能实现不同厂家设备的互通。
1.3 而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，从而可以解决上述存在的问题。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设备基于ODUk的交叉功能使得电路交换粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，从而实现大颗粒业务的灵活调度和保护。OTN设备还可以引入基于ASON的智能控制平面，提高网络配置的灵活性和生存性。
1.4 ITU-T在2000年前后已經制定了多个OTN技术相关的标准，建立了比较完善的OTN标准体系。但由于传输的业务已经从最初的SDH信号为主发展到IP/Ethernet业务为主，相关OTN标准也在修订当中。目前OTN的标准化工作主要集中在以下几个方面。
（1）适应FC/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。
（4）ODUk共享保护环。
（5）多种FEC的应用导致的互联互通问题。
2. OTN网络技术的特征
目前，OTN网络处于全光网络的过渡阶段，其分别在子网内部及子网边界进行全光处理、光电混合处理，不过其目标仍是全光组网。OTN网络技术不仅继承并组合了传统的SDH及WDM优势，还对与业务传送相适应的组网功能予以扩展。OTN网络技术分别包括光传送段层、光复用段层、光通道层三个网络层面，其中为了提高客户信号的数据监视效率，光通道层又包括光通道数据单元和光通道传送单元两个子层，分别相当于SDH技术的段层和通道层。其主要特征如下。
（1）大颗粒带宽复用、交叉及配置。
目前，OTN网络定义的电层带宽颗粒是光通道数据单元，光层带宽颗粒及波长相当于SDH技术的VC-12的调度颗粒，其大颗粒的带宽复用、交叉及配置也明显提高了对高带宽数据客户业务的适配及传送效率。
（2） 增强组网及保护能力。
通过对OTN帧结构、交叉以及多维度可重构光复用器的引入，也在一定程度上增加了OTN网络的组网能力，并明显改变传统WDW点到点和SDH VC-12调度带宽提供大容量传送宽带的现状。此外，采用的前向纠错技术也显著增加了光层传输的距离，而OTN网络也将提供基于光层及电层的更加灵活的业务包括功能，如基于光层的复用段或光通道保护、共享环网及光子网连接保护等。
（3） 较强的管理开销能力。
OTN网络不仅提供了与SDH相类似的开销管理能力，其光通道层的OTN帧结构也大大提高了客户信号的数据监视能力。此外，OTN网络还提供了多层串联连接的监视功能，这也就使OTN组网时能够采用多个分段、端到端同时进行的监视方式。
（4）引入OTH与ROADM节点。
在网络中引入OTH与ROADM节点的主要目标即兼顾OTH与ROADM技术的优势，并且需要经过OTH交叉颗粒/容量及ROADM维度的配合而达到灵活的电层及光层组网的能力。引入上述OTH与ROADM节点还能够在光层实现波长级的组网应用，通过OLA、ROADM、FOADM以及OTM设备形式提供链型、环型、星型、点对点、环相切以及环相交等组网，同时还能够提供相当于SDH设备的组网能力。
3. OTN设备形态
OTN设备应具备客户接口、接口适配、线路接口处理等功能，OTN设备存在以下几种形态。
3.1 OTN终端复用设备。
（1）OTN终端复用设备即支持OTN接口的WDM设备，这里的OTN接口包括线路接口和支路接口（也称为业务接口或域间互联接口）。用于域间互联的OTNIrDI接口的FEC应采用G.709定义的标准FEC，或者关闭FEC方式。采用白光OTUk接口用于不同厂家传送设备的互联，代替传统传送设备采用SDH和以太网等客户业务接口对接的方式，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测。 （2）目前主流厂家的波分系统在线路侧已基本上采用了OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN接口，因此都属于OTN终端复用设备。图1示出的是OTN终端复用设备功能模型。
3.2 OTN电交叉設备。
（1）类似于现在的SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODUk级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN电交叉设备可以独立存在，类似于SDHDXC设备，对外提供各种业务接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以与OTN终端复用功能集成在一起，同时提供光复用段和光传输段功能，支持WDM传输。
（2）Infinera公司的DTNWDM设备就是一种集成了OTN终端复用功能的OTN电交叉设备，支持ODU1级别的交叉，交叉容量为400G，还支持GMPLS控制协议。图2示出的是OTN电交叉设备的功能模型。
3.3 OTN光电混合交叉设备。
（1）OTN电交叉设备可以与OCh交叉设备（ROADM或PXC）相结合，同时提供ODUk电层和OCh光层调度能力。波长级别的业务可以直接通过OCh交叉，其他需要调度的业务经过ODUk交叉。两者配合可以优势互补，又同时规避各自的劣势。这种大容量的调度设备就是OTN光电混合交叉设备。
（2）这种设备的一个典型产品就是华为推出的OSN6800设备，该设备同时支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量为320G，支持ASON控制平面。其他厂家如烽火和中兴通讯也在开发类似的产品。图3示出的是OTN光电混合交叉调度设备的功能模型。
4. OTN应用场景
OTN作为大颗粒业务的主要承载技术得到广泛应用，主要应用于如下场景：
（1）提高网络的OAM。
为了提高大颗粒业务的承载效率，采用IPoverDWDM的方式承载业务，WDM层面承担起传送网的管理维护、灵活组网、保护和调度功能；OTN作为升级版的WDM可有效解决业务的可维护性及业务的端到端性能检测。
（2）业务调度和保护。
利用OTN的光、电交叉功能灵活实现波长级别和子波长级别调度。光层调度指采用ROADM技术，实现环相交、环相切等网络中跨环业务的调度；电层调度指对2.5G、GE颗粒业务复用采用子波长级别的调度节省波道和板卡资源。
（3）大客户业务调度和开通。
互联网、物联网、云计算等新技术的不断发展，集团客户带宽的迅速增长，从2M/10M/100M向GE12.5G/10G颗粒发展，同时快速开通和调度的需求也日趋强烈；利用OTN可实现跨地区点到点大客户业务、本地跨环。
5. 结束语
目前，国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和网络应用，多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN功能。其发展及应用也逐渐成为了国内外主流运营商的关注重点。OTN网络技术是在现有光电技术和光定时再生、波长变换及光数字性能监视等全光组网的关键技术的基础上提出的传送网组网技术。OTN技术的出现与日益成熟，解决了大颗粒业务传送需求和现有传送网组网模式之间的矛盾，其突出的优势决定其在今后城域（本地）核心层和汇聚层应用的主导地位。应积极加强传输网和IP组网、PON网络的协调发展，充分发挥OTN设备的组网优势，满足高宽带、高速率、IP化的承载需求。
参考文献
[1] 熊光丽，章芳.浅析IP Over OTN网络应用中OTU单板波分侧业务调度[J].江西通信科技，2008.
[2] 刘成，卢泉，马培勇，等.OTN在城域网中的应用探讨[J].移动通信，2012.
[3] 王继海.论OTN网络规划设计及在铁路中的应用[J].铁路通信信号工程技术（RSCE），2011.
[4] 云雅琼，王英豪.关于OTN目标架构在网络优化应用中的探讨[J].产品与技术方案，2012.
[5] 张新军.OTN技术在IP城域网中的应用[J].电信快报，2011.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-662
【关键词】OTN（光传送网，Optical Transport Network）；技术特征；应用场景
【Abstract】This paper introduces the OTN technology overview， the characteristics of OTN network technology， OTN equipment form， OTN application scenario.
【Key words】OTN （Optical Transport Network）；Technical features；Application scenarios
1. OTN技术概述
1.1 近年来，通信网络所承载的业务发生了巨大的变化。数据业务发展非常迅速，特别是宽带、IPTV、视频业务的发展，对运营商的传送网络提出了新的要求。传送网络要能够提供适应这种增长的海量带宽，更重要的是要求传送网络可以进行快速灵活的业务调度，完善便捷的网络维护管理（OAM功能），以适应业务的需求。目前传送网使用的主要是SDH和WDM技术，但这2种技术都存在着一定的局限性。
1.2 SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力，OAM功能完善。但是，它以VC4为基本交叉调度颗粒，采用单通道线路，容量增长和调度颗粒大小受到限制，无法满足业务的快速增长。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，缺乏有效的网络维护管理手段。纯光调度系统（如ROADM）虽然可实现类似于SDH的调度和保护功能，但由于物理受限和波长受限问题，很难在大范围网络中应用。而且颗粒度单一，灵活性差，不能实现不同厂家设备的互通。
1.3 而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，从而可以解决上述存在的问题。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设备基于ODUk的交叉功能使得电路交换粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，从而实现大颗粒业务的灵活调度和保护。OTN设备还可以引入基于ASON的智能控制平面，提高网络配置的灵活性和生存性。
1.4 ITU-T在2000年前后已經制定了多个OTN技术相关的标准，建立了比较完善的OTN标准体系。但由于传输的业务已经从最初的SDH信号为主发展到IP/Ethernet业务为主，相关OTN标准也在修订当中。目前OTN的标准化工作主要集中在以下几个方面。
（1）适应FC/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。
（4）ODUk共享保护环。
（5）多种FEC的应用导致的互联互通问题。
2. OTN网络技术的特征
目前，OTN网络处于全光网络的过渡阶段，其分别在子网内部及子网边界进行全光处理、光电混合处理，不过其目标仍是全光组网。OTN网络技术不仅继承并组合了传统的SDH及WDM优势，还对与业务传送相适应的组网功能予以扩展。OTN网络技术分别包括光传送段层、光复用段层、光通道层三个网络层面，其中为了提高客户信号的数据监视效率，光通道层又包括光通道数据单元和光通道传送单元两个子层，分别相当于SDH技术的段层和通道层。其主要特征如下。
（1）大颗粒带宽复用、交叉及配置。
目前，OTN网络定义的电层带宽颗粒是光通道数据单元，光层带宽颗粒及波长相当于SDH技术的VC-12的调度颗粒，其大颗粒的带宽复用、交叉及配置也明显提高了对高带宽数据客户业务的适配及传送效率。
（2） 增强组网及保护能力。
通过对OTN帧结构、交叉以及多维度可重构光复用器的引入，也在一定程度上增加了OTN网络的组网能力，并明显改变传统WDW点到点和SDH VC-12调度带宽提供大容量传送宽带的现状。此外，采用的前向纠错技术也显著增加了光层传输的距离，而OTN网络也将提供基于光层及电层的更加灵活的业务包括功能，如基于光层的复用段或光通道保护、共享环网及光子网连接保护等。
（3） 较强的管理开销能力。
OTN网络不仅提供了与SDH相类似的开销管理能力，其光通道层的OTN帧结构也大大提高了客户信号的数据监视能力。此外，OTN网络还提供了多层串联连接的监视功能，这也就使OTN组网时能够采用多个分段、端到端同时进行的监视方式。
（4）引入OTH与ROADM节点。
在网络中引入OTH与ROADM节点的主要目标即兼顾OTH与ROADM技术的优势，并且需要经过OTH交叉颗粒/容量及ROADM维度的配合而达到灵活的电层及光层组网的能力。引入上述OTH与ROADM节点还能够在光层实现波长级的组网应用，通过OLA、ROADM、FOADM以及OTM设备形式提供链型、环型、星型、点对点、环相切以及环相交等组网，同时还能够提供相当于SDH设备的组网能力。
3. OTN设备形态
OTN设备应具备客户接口、接口适配、线路接口处理等功能，OTN设备存在以下几种形态。
3.1 OTN终端复用设备。
（1）OTN终端复用设备即支持OTN接口的WDM设备，这里的OTN接口包括线路接口和支路接口（也称为业务接口或域间互联接口）。用于域间互联的OTNIrDI接口的FEC应采用G.709定义的标准FEC，或者关闭FEC方式。采用白光OTUk接口用于不同厂家传送设备的互联，代替传统传送设备采用SDH和以太网等客户业务接口对接的方式，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测。 （2）目前主流厂家的波分系统在线路侧已基本上采用了OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN接口，因此都属于OTN终端复用设备。图1示出的是OTN终端复用设备功能模型。
3.2 OTN电交叉設备。
（1）类似于现在的SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODUk级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN电交叉设备可以独立存在，类似于SDHDXC设备，对外提供各种业务接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以与OTN终端复用功能集成在一起，同时提供光复用段和光传输段功能，支持WDM传输。
（2）Infinera公司的DTNWDM设备就是一种集成了OTN终端复用功能的OTN电交叉设备，支持ODU1级别的交叉，交叉容量为400G，还支持GMPLS控制协议。图2示出的是OTN电交叉设备的功能模型。
3.3 OTN光电混合交叉设备。
（1）OTN电交叉设备可以与OCh交叉设备（ROADM或PXC）相结合，同时提供ODUk电层和OCh光层调度能力。波长级别的业务可以直接通过OCh交叉，其他需要调度的业务经过ODUk交叉。两者配合可以优势互补，又同时规避各自的劣势。这种大容量的调度设备就是OTN光电混合交叉设备。
（2）这种设备的一个典型产品就是华为推出的OSN6800设备，该设备同时支持基于ROADM的OCh交叉和ODU1/GE交叉，其中ODU1交叉容量为320G，支持ASON控制平面。其他厂家如烽火和中兴通讯也在开发类似的产品。图3示出的是OTN光电混合交叉调度设备的功能模型。
4. OTN应用场景
OTN作为大颗粒业务的主要承载技术得到广泛应用，主要应用于如下场景：
（1）提高网络的OAM。
为了提高大颗粒业务的承载效率，采用IPoverDWDM的方式承载业务，WDM层面承担起传送网的管理维护、灵活组网、保护和调度功能；OTN作为升级版的WDM可有效解决业务的可维护性及业务的端到端性能检测。
（2）业务调度和保护。
利用OTN的光、电交叉功能灵活实现波长级别和子波长级别调度。光层调度指采用ROADM技术，实现环相交、环相切等网络中跨环业务的调度；电层调度指对2.5G、GE颗粒业务复用采用子波长级别的调度节省波道和板卡资源。
（3）大客户业务调度和开通。
互联网、物联网、云计算等新技术的不断发展，集团客户带宽的迅速增长，从2M/10M/100M向GE12.5G/10G颗粒发展，同时快速开通和调度的需求也日趋强烈；利用OTN可实现跨地区点到点大客户业务、本地跨环。
5. 结束语
目前，国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和网络应用，多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN功能。其发展及应用也逐渐成为了国内外主流运营商的关注重点。OTN网络技术是在现有光电技术和光定时再生、波长变换及光数字性能监视等全光组网的关键技术的基础上提出的传送网组网技术。OTN技术的出现与日益成熟，解决了大颗粒业务传送需求和现有传送网组网模式之间的矛盾，其突出的优势决定其在今后城域（本地）核心层和汇聚层应用的主导地位。应积极加强传输网和IP组网、PON网络的协调发展，充分发挥OTN设备的组网优势，满足高宽带、高速率、IP化的承载需求。
参考文献
[1] 熊光丽，章芳.浅析IP Over OTN网络应用中OTU单板波分侧业务调度[J].江西通信科技，2008.
[2] 刘成，卢泉，马培勇，等.OTN在城域网中的应用探讨[J].移动通信，2012.
[3] 王继海.论OTN网络规划设计及在铁路中的应用[J].铁路通信信号工程技术（RSCE），2011.
[4] 云雅琼，王英豪.关于OTN目标架构在网络优化应用中的探讨[J].产品与技术方案，2012.
[5] 张新军.OTN技术在IP城域网中的应用[J].电信快报，2011.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-662