城域網(wǎng)中OTN與PTN演進(jìn)與應(yīng)用探討

王鳳敏

（杭州友華通信工程設(shè)計(jì)有限公司，杭州 310012）

1 概述

OTN（Optical Transport Network）作為傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡(luò)的演化，對(duì)SDH和WDM的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)進(jìn)行了更為有效的繼承和結(jié)合，逐步追求和實(shí)現(xiàn)“一張網(wǎng)絡(luò)，多業(yè)務(wù)承載”，同時(shí)也更有效地實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）快速端到端開(kāi)通，適應(yīng)大帶寬，高品質(zhì)業(yè)務(wù)，并提供各種高速業(yè)務(wù)接口；

（2）簡(jiǎn)化復(fù)雜的光層處理，提高系統(tǒng)集成度，易于維護(hù)；

（3）支持多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載，提升網(wǎng)絡(luò)通用性；

（4）高網(wǎng)絡(luò)生存性與可靠性，實(shí)現(xiàn)智能保護(hù)；

（5）具備綜合時(shí)鐘傳送能力，滿足3G和未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)鐘同步、時(shí)間同步。

PTN（Packet Transport Network） 是 業(yè) 界 經(jīng)過(guò)多年的討論后逐步得到認(rèn)可的下一代傳送平臺(tái)。從名稱上我們可以看到其最重要的兩個(gè)特性，即Packet和Transport。PTN將是一個(gè)面向分組的、支持傳送平臺(tái)基礎(chǔ)特性的網(wǎng)絡(luò)解決方案。PTN不但要實(shí)現(xiàn)基于分組的節(jié)點(diǎn)交換、靈活的廣播/多播、靈活QoS控制、GE/10GE的線路接口，還要能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的通道管理、端到端的OAM操作維護(hù)、傳輸線路的保護(hù)倒換、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的同步和定時(shí)，以及對(duì)TDM業(yè)務(wù)的Native處理。

2 OTN在城域網(wǎng)中的建設(shè)應(yīng)用探討

2.1 清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

城域傳送網(wǎng)是覆蓋城市及其郊區(qū)范圍、為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于大中型城市地區(qū)，城域傳送網(wǎng)以多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP等接入。

未來(lái)傳送網(wǎng)絡(luò)大容量業(yè)務(wù)支撐采用波分調(diào)度成為必然，并結(jié)合終端用戶的業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)層面也將逐步下移，充分發(fā)揮OTN技術(shù)優(yōu)勢(shì)。建議采用“城域核心層＋城域匯聚層＋城域接入層”模式，提升網(wǎng)絡(luò)可管理可運(yùn)維性。對(duì)大中型城市，一般存在多個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，各核心節(jié)點(diǎn)間大量業(yè)務(wù)可以通過(guò)核心層網(wǎng)絡(luò)承載，高效靈活，同時(shí)具備OTN ASON特征，具備抗多次斷纖的能力，以保證核心層的安全穩(wěn)定，匯聚層采用雙歸屬方式接入核心層，業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)最短路由回到核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，保證全網(wǎng)具備清晰結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)承載，網(wǎng)層各司其職，業(yè)務(wù)規(guī)劃清晰明確。

另外，核心層網(wǎng)絡(luò)要具備和匯聚層匹配帶寬，根據(jù)匯聚環(huán)數(shù)量和容量調(diào)整核心層為40×40Gbit/s或80×40Gbit/s波分系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和容量保證整網(wǎng)帶寬有效利用。

2.2 系統(tǒng)容量滿足實(shí)際業(yè)務(wù)發(fā)展

城域業(yè)務(wù)非常不平衡，核心節(jié)點(diǎn)之間需要40/80Gbit/s波分系統(tǒng)，甚至單波40Gbit/s系統(tǒng)。普通匯聚環(huán)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要選擇為40/80Gbit/s波分系統(tǒng)或者選擇120/200Gbit/s、類(lèi)SDH波分系統(tǒng)組網(wǎng)。所以對(duì)于容量涉及，可以通過(guò)合理分析各區(qū)域節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)發(fā)展情況，因點(diǎn)而異確定OTN容量方案，提升投資收益比。

2.3 考慮光層簡(jiǎn)化

城域節(jié)點(diǎn)多，距離較短，對(duì)于容量需求小的節(jié)點(diǎn)，可以消除復(fù)雜的光層處理，組建120/200Gbit/s的“小系統(tǒng)”，減少光纖跳接5倍，提高系統(tǒng)集成度，減少手工連纖，減少故障點(diǎn)；光層子架也得到合理配置，同時(shí)極大的提升空間利用率，符合節(jié)能減排要求。

2.4 關(guān)注業(yè)務(wù)快速開(kāi)通訴求

核心匯聚統(tǒng)一組網(wǎng)，形成一張完整的OTN調(diào)度承載網(wǎng)絡(luò)。核心點(diǎn)和匯聚點(diǎn)間采用帶寬管理，統(tǒng)一的ODUk調(diào)度模式，端到端建立業(yè)務(wù)，提升業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間。大量的匯聚系統(tǒng)可以考慮采用PID技術(shù)，簡(jiǎn)化波分設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化對(duì)光纖模擬參數(shù)的考慮（端到端的OSNR、功率、色散、PMD等），單板即插即用；縮短TTM（Turn To Market）時(shí)間。

2.5 帶寬可運(yùn)營(yíng)

城域網(wǎng)絡(luò)具備帶寬與業(yè)務(wù)側(cè)解耦，將紛繁的業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換和業(yè)務(wù)顆粒變化與統(tǒng)一管道分割開(kāi)來(lái)，傳送業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)的封裝方式變更為采用ODUk顆粒，提供豐富的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，實(shí)現(xiàn)波分對(duì)業(yè)務(wù)的感知，采用時(shí)隙方式，靈活帶寬應(yīng)用，方便網(wǎng)絡(luò)資源管理。

采用波分端到端“帶寬云”建網(wǎng)模式，核心匯聚形成統(tǒng)一組網(wǎng)，適當(dāng)引入GMPLS智能平臺(tái)，將端到端業(yè)務(wù)提供、服務(wù)分級(jí)、虛擬專線、虛擬專網(wǎng)、帶寬點(diǎn)播等變?yōu)榭赡堋?/p>

2.6 網(wǎng)絡(luò)生存性與可靠性需求

基于現(xiàn)有波分層面的光線路保護(hù)和業(yè)務(wù)層面的ODUk SNCP保護(hù)，最終還要確保終端用戶。建議IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)雙歸屬，城域內(nèi)部大量的高端大客戶和3G寬帶業(yè)務(wù)都普遍要求可靠性提升，可以同時(shí)考慮增加多維路由，針對(duì)高品質(zhì)業(yè)務(wù)要求開(kāi)通智能鏈路，實(shí)現(xiàn)分級(jí)保護(hù)機(jī)制。同時(shí)采用支線路分離的方式，保護(hù)推薦ODUk－SNCP，能夠?qū)γ織l業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)基于ODUk顆粒的保護(hù)，倒換時(shí)間短。

2.7 調(diào)度需求

ONT層面已經(jīng)從單一的管道資源逐漸演變成可運(yùn)營(yíng)帶寬資源，原有業(yè)務(wù)是在SDH或者PTN進(jìn)行調(diào)度的，隨著業(yè)務(wù)顆粒不斷增大，GE/10GE成為需要調(diào)度的業(yè)務(wù)，而這些顆粒往往都是直接分布在波分設(shè)備上的，因此必須提升波分節(jié)點(diǎn)調(diào)度能力。

那么，管道帶寬對(duì)不同訴求業(yè)務(wù)具備統(tǒng)一承載能力，而多業(yè)務(wù)承載就要求網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)具備靈活調(diào)度能力，應(yīng)對(duì)各種不同需求業(yè)務(wù)變化的而帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。近年來(lái)，OTN的建設(shè)，使波分設(shè)備具備了調(diào)度能力，成為各運(yùn)營(yíng)商對(duì)城域OTN建網(wǎng)的基本要求。

對(duì)于核心節(jié)點(diǎn)，光方向多數(shù)超過(guò)6個(gè)，網(wǎng)絡(luò)容量往往是80G波系統(tǒng)，因此核心設(shè)備需要具備1T以上交叉容量才能滿足多方向業(yè)務(wù)調(diào)度需求，同時(shí)設(shè)備要保證交叉能力與接入能力的匹配。設(shè)備應(yīng)具備30以上槽位數(shù)量，提供核心層足夠的槽位資源。對(duì)于匯聚層，節(jié)點(diǎn)需要滿足360Gbit/s以上交叉能力，小顆粒業(yè)務(wù)單板具備高集成度，提升單子架調(diào)度能力。

2.8 多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載

OTN城域網(wǎng)具備帶寬與業(yè)務(wù)側(cè)解耦，將紛繁的業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換和業(yè)務(wù)顆粒變化與統(tǒng)一管道分割開(kāi)來(lái)，業(yè)務(wù)側(cè)擁有多種顆粒接入能力，并盡量采用可以承載任何接口的業(yè)務(wù)處理單板，減少在網(wǎng)板件類(lèi)型，提升網(wǎng)絡(luò)通用性。目前可以通過(guò)多路支路業(yè)務(wù)板卡，滿足從100Mbit/s～2.5Gbit/s多業(yè)務(wù)顆粒統(tǒng)一板件承載，光模塊自適應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一單板多種業(yè)務(wù)共同承載，更換業(yè)務(wù)不需要更換波分端口，保護(hù)原有投資。

2.9 具備綜合時(shí)鐘傳送能力

新建PTN和OTN設(shè)備具備時(shí)鐘同步、時(shí)間同步能力，OTN設(shè)備建設(shè)規(guī)劃階段，考慮到光纜情況，業(yè)務(wù)保護(hù)方式等，選擇適合的1588v2承載方式。OTN設(shè)備要能夠提供基于OSC帶外和OTN帶內(nèi)開(kāi)銷(xiāo)支持1588v2時(shí)鐘。同時(shí)1588v2建設(shè)要關(guān)注對(duì)補(bǔ)償和儀表的需求，盡量采用免儀表免補(bǔ)償?shù)慕ňW(wǎng)方式，提升開(kāi)通效率。

2.10 OTN實(shí)現(xiàn)城域統(tǒng)一傳送，助力三網(wǎng)融合

全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)時(shí)代，不僅僅要實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)的融合，也要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合和簡(jiǎn)化。通過(guò)OTN網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)建多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送平臺(tái)，如圖1所示，除了解決網(wǎng)絡(luò)容量、距離、提供網(wǎng)絡(luò)保護(hù)外，OTN網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)以下好處：簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次，數(shù)據(jù)設(shè)備集中化、扁平化部署，降低投資成本；統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)傳送，減少接入多邊緣業(yè)務(wù)層次和復(fù)雜性，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本；業(yè)務(wù)端到端快速開(kāi)通，未來(lái)GE等大顆粒專線可以通過(guò)OTN網(wǎng)絡(luò)直接承載。

OTN的廣泛運(yùn)用將光網(wǎng)絡(luò)的傳送能力推向一個(gè)又一個(gè)高峰，建立一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)已經(jīng)離我們?cè)絹?lái)越近。

3 PTN在城域網(wǎng)中的建設(shè)應(yīng)用探討

圖1 OTN實(shí)現(xiàn)城域統(tǒng)一傳送

3.1 PTN在城域網(wǎng)中的組網(wǎng)應(yīng)用

采用PTN技術(shù)，能把SDH和以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)集成到一起，將會(huì)是未來(lái)基站傳送技術(shù)的理想選擇。PTN集成了SDH的電信級(jí)特性和時(shí)鐘傳遞特性，又具備分組核心，還集成了二層設(shè)備的統(tǒng)計(jì)復(fù)用、多播等技術(shù)理念，大大提升了帶寬利用率。PTN傳送網(wǎng)按照目標(biāo)網(wǎng)的方式規(guī)劃部署骨干、匯聚層，確保PTN傳送網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，以便未來(lái)不用調(diào)整干線網(wǎng)絡(luò)即可方便承載新建接入環(huán)。基站電路要保證Node B到RNC之間完全端到端調(diào)度、監(jiān)控、時(shí)鐘同步，即城域核心和區(qū)域干線都需要PTN。城域核心的PTN主要用于異地歸屬基站電路的調(diào)度，區(qū)域干線的PTN用于承載縣到市的基站電路。

3.2 引入二層面向連接的先進(jìn)分組技術(shù)

通過(guò)引入二層面向連接的先進(jìn)分組技術(shù)，如圖2所示，PTN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)LSP路徑規(guī)劃、LSP帶寬規(guī)劃、LSP隧道監(jiān)控與保護(hù)、業(yè)務(wù)端到端規(guī)劃與監(jiān)控等等，輕松實(shí)現(xiàn)流量工程，做好整網(wǎng)規(guī)劃，保證網(wǎng)絡(luò)的整體性能。也就是說(shuō)PTN通過(guò)面向連接技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)VoIP、Media Stream、Data等多種業(yè)務(wù)的不同QoS傳送需求，是一張可運(yùn)營(yíng)、可管理的電信級(jí)IP傳送網(wǎng)。

3.3 高精度時(shí)鐘

PTN技術(shù)通過(guò)引入同步以太網(wǎng)、1588v2、TOP技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘傳送，可以滿足GSM、WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000等不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)鐘的需求，時(shí)鐘工作模式也集成了SDH成熟的跟蹤模式、保持模式和自由振蕩模式。因此，PTN技術(shù)繼承了SDH時(shí)鐘處理理念，并進(jìn)一步豐富、強(qiáng)化了時(shí)鐘功能。

圖2 城域網(wǎng)中PTN技術(shù)二層面向連接示意圖

3.4 提供電信級(jí)保護(hù)倒換

具備端到端調(diào)度、監(jiān)控、優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)安全和QoS保證等電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)需求的性能。電信級(jí)網(wǎng)管全程全網(wǎng)監(jiān)控管理PTN，確保網(wǎng)絡(luò)安全、業(yè)務(wù)快速調(diào)度和快速維護(hù)。此時(shí)，不僅有IP業(yè)務(wù)承載在PTN網(wǎng)絡(luò)上，還有各種寬帶業(yè)務(wù)、FMC業(yè)務(wù)綜合承載在PTN網(wǎng)絡(luò)上。

3.5 伴隨3G網(wǎng)絡(luò)逐步完善。

隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)，覆蓋逐步完善，PTN傳送網(wǎng)也隨之在廣度和深度上進(jìn)行覆蓋。整個(gè)傳送網(wǎng)建設(shè)的重心是PTN網(wǎng)絡(luò)。

電信級(jí)網(wǎng)管全程全網(wǎng)監(jiān)控管理PTN，確保網(wǎng)絡(luò)安全、業(yè)務(wù)快速調(diào)度和快速維護(hù)。此時(shí)，不僅有IP業(yè)務(wù)承載在PTN網(wǎng)絡(luò)上，還有各種寬帶業(yè)務(wù)、FMC業(yè)務(wù)綜合承載在PTN網(wǎng)絡(luò)上，以有效降低傳送網(wǎng)的TCO。面對(duì)未來(lái)大力發(fā)展的FMC業(yè)務(wù)，PTN在整網(wǎng)中的角色沒(méi)有改變，仍然是實(shí)現(xiàn)基站、WLAN/WiMAX等業(yè)務(wù)的接入承載，把這些業(yè)務(wù)傳送到核心網(wǎng)邊緣的BRAS/SR等設(shè)備。

3.6 在城域網(wǎng)中與OTN 網(wǎng)絡(luò)共存

由于業(yè)務(wù)發(fā)展的不均衡，部分業(yè)務(wù)量大的區(qū)域，會(huì)出現(xiàn)OTN技術(shù)應(yīng)用到城域網(wǎng)絡(luò)中，而PTN僅應(yīng)用于接入層的場(chǎng)景，以滿足大帶寬傳送。這時(shí)，PTN的具體建設(shè)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)層面，要根據(jù)業(yè)務(wù)需求來(lái)規(guī)劃。

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[3]荊瑞泉，張成良. OTN技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用探討[M]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù). 2008，(5).