otn(光传送网)技术研究与应用探索

otn(光传送网)技术研究与应用探索内容摘要：

A1A2/B3B4 为嵌套方式，而 B1B2/B3B4为串联方式；图 8 所示 B1B2/C1C2 为重叠方式。 WDM 技术的继承与发展 OTN 技术体制中的光域部分其实就是传统 WDM 设备光复用 /解复用过程，光放大过程的继承和数字化。 相对于传统 WDM 技术体制， OTN 的优势主要体现在光层的管理能力上。 传统的 WDM 网络不具备网络监视管理能力， 网络生存性较差，而 OTN 网络通过改造现有的 WDM 网络能够提供强大的 OAM 功能，提升网络生存性，管道资源满足的话，更易于支持 ASON。 增强 的保护方案 OTN 定 义了三种类别的保护，分别是：路径保护、子网连接保护和共享保护环，而传统点对点 WDM 只有路径保护这一种保护方式。 路径保护为专属端到端保护机制，可用于任何物理结构 (网、环和混合 )。 如果工作路径失效或性能跌至最低要求，工作路径将由保护路径代替。 路径保护可单向管理也可双向管理；可以是 1+1 方式，也可以是 1： N 方式。 子网连接保护同样为专属保护机制，可用于任何物理 结构上 (即网、环和混合 )，可用来保护网络的全部或部分。 子网连接保护又可划分为 SNC/I、 SNC/N、 SNC/S 三类。 SNC/I 对服务层的失效和劣化执行保护，倒换和缺陷检测处理由两个相邻层完成，服务层提供缺陷和劣化检测处理，客户层根据服务层 信息执行保护倒换； SNC/N 使用客户层信息来保护服务层失效和客户层失效与劣化； SNC/S 使用在子层创建的路径来保护失效。 SNC/I、SNC/N、 SNC/S 支持 1+1 单 /双向保护方式， SNC/I 和 SNC/S 可支持 1： N(1≤ N≤ 255)保护方式。 OTN 对 由于 ONT 的 TCM 应用的灵活性， SNCS 保护组网也很灵活，同样可以串联和嵌套形式的组网，每个 SNCS 用于对特定的 TCM 子层 /段层网络的网络级保护。 如图 9 所示， SNCS 保护当子层终端节点检测到故障，将引起保护倒换。 TCM 用于 SNCS 保护，区分域内和域外的缺陷， TCM 源位于 ODUkP 层和连接功能之间， TCM 宿位于连接功能和 OTUk 层之间。 图 9 SNCS 保护示意图 SNCS 保护可以串联或者嵌套，串联情况两个子层可以使用相同的 TCM段，对于图 12 所示，两个 SNC 串联组网，其中一个 SNC 的域内缺陷均不会影响到另一个 SNC 的保护倒换。 具体缺陷检测情况和上面提及的 TCM 的应用一致，不再赘述。 图 10 SNCS 保护串联示意图 共享保护环为每个连接提供 1： 1 方式 保护路由和保护容量。 在无故障情况下，保护连接本身并没有传送工作连接的备份，因此保护容量没有占用，而可传送低优先 级 、不受保护 的额外业务。 OTN 标准中 定义了 OMS/OCH/ODU 三个 子层的 保护 机制 (OTS/OTU 层不适用连接和保护功能 )， OMS 层仅定义了 1+1 单向路径保护倒换， OCH 层仅定义了 SNCP/N，对于 ODU 层则定义了 5 种 ODUk SNCP，从而为运营商提供多种 丰富的保护策略选择 ： (1)不带 APS 协议的 1+1 单端 SNC/N, SNC/I and SNC/S 保护。 (2) 带 APS 协议的 1+1 单端 SNC/N, SNC/I and SNC/S 保护。 (3) 带 APS 协议的 1+1 双端 SNC/N, SNC/I and SNC/S 保护。 (4) 带 APS 协议的 1:n 单端 SNC/I and SNC/S 保护。 (5) 带 APS 协议的 1:n 双端 SNC/I and SNC/S 保护。 完善的光层 OAM OTN 电层的维护管理依赖于 OTU/ODU 的开销字 节，其作用已在前面章节做了分析 ，这里主要说明光层的维护管理。 建议关于光层管理的要求见下表，从中可看出 OTN 相对于传统 WDM，在光层管理上相对传统技术体制有较大提升，传统点对点 WDM 设备基本上只实现了连续性监控和部分管理通信功能 (通道信息管理 )。 管理能力 处理 网络层 备注 Och OMS OTS 连续性监控 • Loss of continuity detection R R R 连通性监控 • TTI Ra) – R 维护信息 • FDI R R R • BDI R R R • BQI(Backward quality indication) R FFS FFS 信号质量监控 • Performance monitoring (parameters are for further study) R FFS R 适配管理 • Payload type indication R FFS – 保护控制 • Automatic protection switching protocol R* R* – 连接监控 • Inherent monitoring R* R* – • Nonintrusive monitoring R* – – • Intrusive monitoring R* R* R* • Sublayer monitoring R* – – 管理通信 • Messagebased channel – FFS R • Auxiliary channel – – R* • Operatorspecific – – R 管理能力 处理 网络层 备注 Och OMS OTS • National use – – FFS –： Not applicable R： Required R*： Required (如果管理上必须支持 ) FFS： For further study a) 只在 OCh源 /宿路径终端间的信道存在改变的可能性时才需要。 表 3 光传送网网络级管理要求 OTN 的技术特点 客户信号承载的开放性 路由器利用 POS端口的 SDH开销字节 , 快速准确地检测线路传输质量 , 使得线路发生 故障后 快速启动保护倒换。 然而 , POS 端口 比特 成本 通常是 LAN 端口比特成本 的 2~3 倍 , 路由器直接出 LAN 端口可大 幅 降低网络建设成本。 通过提供 的 OTN 接口 ， OTN 设备 接入路由器所出的 LAN 口 信号时 会 叠加类似SDH 的开销字节 (OTU/ODU/OPU), 代替了路由器 POS 端口的开销字节功能 , 从而 消除 路由器 对 POS 端口的 依赖性。 OTN 定义的数字包封（ DW： Digital Wrapper）结构，可将任意客户业务包含 SDH/SONET、 ATM、 Ether、 SAN、 Video 业务适配到数字包封结构中；加上 OTN设备 上集成 AnyADM特性 , 还可 提供 任意 速率 业务的疏导功能 , 使得 IP网络配置 更加 灵活 , 业务传送 更加 可靠。 在 IPTV 节目源的承载中 , 通过ROADM、 OTN 调度和 AnyADM 可 实现业务直接在光层广播和保护 , 从而进一步降低网络建设的总成本。 标准、高效的 FEC(前向纠错字节，位于 OTU帧第 3825~4080 列 ), 提高线路5~6dB 编码增益，降低 OSNR 容限，从而 支持 GE/10GE LAN 远距离 业务传送。 支持波长及子波长级组播 , 可以很好的为 MTV(手机电视 )等业务服务。 灵活的光电层调度梳导 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 VC12或VC4, 就该技术出现的年代 ), 能提供比 PSTN 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 , 降低了全网建网成本。 如果WDM 能够具备类似 SDH 的波长 /子波长调度能力 , 并组建一张端到端的 WDM承载网络 , 就可以实现 GE、 10GE、 40G 等大颗粒业务端到端地快速调度和保护 , 加快业务开通时间 , 或减少对路由器端口的需求。 ROADM(动态可重配置光 ADM)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。 但受波长冲突、光信噪比、色度色散、偏振模色散限制等难以突破的物理光层限制 , 单独依靠 ROADM 技术很难组建大规模、端到端的 波长网络。 OTN交换技术 , 以 10G为颗粒 , 可在电层上完成大容量的业务调度。 采用 OTN 交换技术的新一代 WDM 只在传统 WDM 上增加一个交换单元 , 增加的额外成本极少。 OTN 交换技术尽管消除 ROADM 的物理限制 , 但目前仅用 其单独 构造几十Tbps 级别的交换容量并不经济。 如果将 ROADM 与 OTN 结合 , 形成 ―光 +电 ‖混合交换结构 , 就可 构建一个大容量、大范围、端到端的 WDM 网络。 大颗粒业务的可靠保护 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 呈全网状分布 , 而光纤物理路则一般呈环或简单的网状布放 , 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 保护恢复时间将变得非常长 , 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。 除传统 WDM设备均支持的 1+1光线路保护 (50ms), 1+1光通道保护 (50ms)及波长环路共享保护 (50~150ms)外 , 基于 OTN交换的 WDM设备还可实现波长 (λ)或子波长 (ODUk/GE)级的 Mesh 保护加恢复、 Mesh 恢复 , 子波长 SNCP(50ms)、子波长环网共享保护等 , 如同 SDH/ASON 一样丰富、灵活、可靠。 需要说明的是 , 子波长级保护支持丰富的误码性能和倒换 , 适用于子波长业务为主的场景 , 可以节省波长。 增强的运维管理能力 如同 SDH 一样 , OTN 也定义了丰富的开销字节 (Overhead), 具备了 SDH 相似的运维管理能力。 值得一提的是 TCM1～ 6 和 GCC0～ 2 字节。 当某个 WDM网络使用字节 TCMi 时 , 一旦出现误码将被记录到 TCMi。 假设某个波长分别穿通了三个设备商的 WDM 子网 (分别使用 TCM TCM TCM3 字节 ), 一旦出现误码 , 在波长的最终接收端通过检查 TCM1～ TCM3 就知道是哪个设备商的子网出现故障。 GCC0 可以用于承载某设备商自己的通信管理信息 , 类似 SDH 的 DCC字节。 至于 GCC GCC2, 可以用来透传其他设备商的通信管理信息 , 有利于多个设备商共同组建一个端到端的 WDM 网络。 传送技术 项目 比较 SDH/MSTP 传统波分 OTN PTN 以太网支持 对以太网支持一般，经封装映射处理效率较低 适合高速以太网，监控能力不足 好，支持简单汇聚功能， GE、10GE 业务支持效率 高 很好，适合于各种以太网业务类，支持汇聚功能 标准成熟度 成熟 成熟 成熟 一般 设备成熟度 成熟 成熟 成熟 一般 设备成本 一般 一般 相同比特成本低 高 维护技能要求 一般 一般 较高 高 控制平面 强 弱 强， ASON 支持光层 /电层 一般 TDM 支持 强 一般 强，主要是 一般 能力 上速率 光纤需求 高 低 低 高 业务种类支持 TDM,SAN/ 以太网（经过复杂的封装映射） 业务支持较弱，波长转换 TDM（尤其适合 以上速率）， SAN/以太网 （更适合）高速率业务 最适合各种速率数据业务传输，带宽利用率好，对 TDM业务支持一般 保护机制 SNCP/PP 环 /复用段环 / 线性复用段 光线路保护，波长级别保护，客户侧保护，保护能力一般，光层监控弱 包括传统波分光层所有保护形式（监控能力强 ）， 电 层 保护 :SNCP/ODUk SPRing 等，保护能力强 一般：主要为线性保护，LSP 为主 传送容量 一般 高 高 一般 QOS 一般 弱 一般 好 业务调度能力 一般 弱 很强，包括光层和电层调度，灵活 强，数据交换，通用矩阵 组网模式 线性、环MESH 线性，环 线 性 、 环 、MESH 线性、 MESH 运维管理 一般 一般 稍高，类比为SDH＋波分 高，数据知识要求高，目前维护人员欠缺 表 4 几种传送技术比较 表格 2。