OTN與DWDM的技術(shù)對(duì)比及應(yīng)用分析

陶乃亞中國(guó)鐵通云南分公司，云南昆明　650011

OTN與DWDM的技術(shù)對(duì)比及應(yīng)用分析

陶乃亞
中國(guó)鐵通云南分公司，云南昆明650011

摘要DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)為傳統(tǒng)的波分復(fù)用技術(shù)，而OTN（Optical Transport Network）作為DWDM技術(shù)的演進(jìn)。傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)在業(yè)務(wù)調(diào)度、OAM管理、組網(wǎng)及保護(hù)等方面無(wú)法滿足要求，OTN將解決傳統(tǒng)DWDM網(wǎng)絡(luò)無(wú)波長(zhǎng)子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度能力、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱等特點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)DWDM和OTN技術(shù)特點(diǎn)的對(duì)比，剖析了兩者在概念、組網(wǎng)及保護(hù)、業(yè)務(wù)調(diào)度能力、業(yè)務(wù)承載能力、OAM管理等方面的不同，通過(guò)比較彰顯了OTN網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，另外簡(jiǎn)要介紹了兩者的應(yīng)用場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞DWDM；OTN；光傳送網(wǎng)；技術(shù)；對(duì)比；應(yīng)用

1　概念的對(duì)比

DWDM是波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing），把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用進(jìn)同一根光纖中進(jìn)行傳輸。相對(duì)傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)SDH/PDH而言，SDH/PDH采用的是一根光纖傳輸一波的方式，由于受器件自身的限制，其擴(kuò)容方式和擴(kuò)容需求無(wú)法滿足，光纖的帶寬沒(méi)有得到充利用。DWDM成了光纖傳輸對(duì)光纖擴(kuò)容的最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段。DWDM在發(fā)送端將幾種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合（復(fù)用）起來(lái)進(jìn)行傳輸，經(jīng)光纖傳輸后在另一端將組合信號(hào)再分開(kāi)（解復(fù)用），送入不同的系統(tǒng)。其傳輸原理如圖1所示。

DWDM系統(tǒng)主要由OTM、OLA、OTU、OMU/ODU、 OPA、OBA部分組成。OTM完成終端站業(yè)務(wù)的上下；OLA完成為光線路放大站，完成合波信號(hào)在純中繼站信號(hào)的放大處理；OTU完成非標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)光信號(hào)到標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；OPA（前置功率放大器）完成合波信號(hào)功率的提升，從而提升各波長(zhǎng)光信號(hào)的輸出功率；OBA（后置功率放大器）通過(guò)提高合波信號(hào)的輸入功率來(lái)提升各波長(zhǎng)信號(hào)的接收靈敏度。

OTN是光傳送網(wǎng)絡(luò)（Optical Transport Netwok），是由一組通過(guò)光纖鏈路連接在一起的光網(wǎng)元組成的網(wǎng)絡(luò)。是在DWDM和SDH的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，采用了DWDM光域與SDH電層的理念，在SDH電復(fù)用層和物理層之間增加光層，借鑒了傳統(tǒng)的WDM技術(shù)并有所發(fā)展，可以進(jìn)行大顆粒業(yè)務(wù)的處理，而在電層中對(duì)原有的映射技術(shù)、復(fù)用技術(shù)、交叉連接、嵌入式開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行了改進(jìn)。OTN在包括幀結(jié)構(gòu)、功能模型、網(wǎng)絡(luò)管理、信息模型、性能要求、物理層結(jié)構(gòu)、開(kāi)銷(xiāo)安排、分層結(jié)構(gòu)等方面都與SDH有相似之處。

2　信號(hào)結(jié)構(gòu)的區(qū)別

最初的DWDM在信號(hào)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是各種業(yè)務(wù)直接通過(guò)O-E-O實(shí)現(xiàn)非特定波長(zhǎng)到特定波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換。后來(lái)在發(fā)布的G.872草案已在光傳送網(wǎng)中加入了光層，包括：OTS（光傳輸段層）、OMS（光復(fù)用段層）、OCh（光通道層）。

OTN具有規(guī)范的分層結(jié)構(gòu)，包括光層和電層，其中光層分為OTS（光傳輸段層）、OMS（光復(fù)用段層）、OCh（光通道層），電層分為OTUk（光通路傳送單元）、ODUk（光通路數(shù)據(jù)單元）、OPUk（光通道凈荷單元）、客戶層。

3　組網(wǎng)方式及保護(hù)機(jī)制方面

傳統(tǒng)的DWDM組網(wǎng)能力較差，DWDM組網(wǎng)方式以鏈型、星型、環(huán)型組網(wǎng)為主，其保護(hù)方式主要以光復(fù)用段保護(hù)為主，在光路上進(jìn)行1+1的保護(hù)，不對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，這種方式需要獨(dú)立路由的兩條光纜才有意義。

目前鐵通骨干承載網(wǎng)采用的主要是DWDM+SDH分別獨(dú)立組網(wǎng)方式，提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的大容量傳輸，用DWDM的波道來(lái)承載SDH環(huán)網(wǎng)，DWDM對(duì)業(yè)務(wù)的自愈保護(hù)往往是在SDH環(huán)網(wǎng)中進(jìn)行。

OTN在網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方面，通過(guò)G.801.1規(guī)范了通用保護(hù)倒換的技術(shù)要求，G.873.1和G.873.2又定義了ODUk線性保護(hù)技術(shù)要求和共享保護(hù)技術(shù)要求。

OTN組網(wǎng)通常是環(huán)形組網(wǎng)，可提供線路的1+1保護(hù)、波長(zhǎng)的1+1保護(hù)、客戶側(cè)1+1保護(hù)、ODUk保護(hù)等保護(hù)方式，包括光層和電層的保護(hù)。

線路的1+1保護(hù)：是對(duì)OTN組網(wǎng)中的線路進(jìn)行保護(hù)，是對(duì)OTN合波或放大后合波信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)是對(duì)完全波道進(jìn)行保護(hù)。

波長(zhǎng)的1+1保護(hù)：是對(duì)單波道進(jìn)行保護(hù)。其實(shí)現(xiàn)方式是單波道信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元OTU后到OTN設(shè)備的OP單元完成單波信號(hào)的雙發(fā)，再經(jīng)兩個(gè)方向（不同線路）的合波單元，到達(dá)收端OTN設(shè)備的分波單元，兩路信號(hào)進(jìn)入OTN設(shè)備的OP單元，選擇一路信號(hào)進(jìn)入OUT波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元。實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的1+1保護(hù)，這種方式只是對(duì)單波道的保護(hù)。

ODUk保護(hù)：分為兩種方式，一種為ODUk SNCP保護(hù)，另一種為ODUk SPRing保護(hù)。ODUk SNCP的實(shí)現(xiàn)方式業(yè)務(wù)信號(hào)從支路板輸入，經(jīng)過(guò)交叉單板進(jìn)行交叉后分為工作信號(hào)和保護(hù)信號(hào)，分別送往工作線路板和保護(hù)線路板，然后工作信號(hào)和保護(hù)信號(hào)分別在工作通道和保護(hù)通道進(jìn)行傳輸。在收端，正常情況下，僅接受工作線路板的信號(hào)，保護(hù)線路板的信號(hào)斷開(kāi)。當(dāng)工作通道故障時(shí)，保護(hù)線路板的交叉連接生效。ODUk SPRing保護(hù)只需配主用業(yè)務(wù)，不需要配保護(hù)業(yè)務(wù)，倒換時(shí)需要協(xié)議支持。保護(hù)顆粒為ODUk。

客戶側(cè)1+1保護(hù)：客戶側(cè)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)OTN設(shè)備的OP單元后實(shí)現(xiàn)雙發(fā)，經(jīng)兩條線路后到達(dá)收端，收端OP進(jìn)行選收，送入客戶側(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)客戶側(cè)的1+1保護(hù)

4　業(yè)務(wù)調(diào)度能力方面

在OTN中可以運(yùn)用數(shù)據(jù)配置做交叉連接（類(lèi)似SDH的業(yè)務(wù)配置），可同時(shí)接入多種類(lèi)型業(yè)務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的智能調(diào)度。

OTN系統(tǒng)光層的顆粒為波長(zhǎng)，廠家提出的WSS（波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)）技術(shù)，增加了光波道的同波道硬交叉，即所謂的ROADM，但是其交叉能實(shí)現(xiàn)的也只是不同線路信號(hào)里同波道波長(zhǎng)的交互，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)波道的交互，技術(shù)上講進(jìn)步不是很大。

電層的帶寬顆粒為光通路數(shù)據(jù)單元（ODUk，k，=0，1，2，3）。ODU0為GE速率，ODU1為2.5G速率，ODU2為10G速率，ODU3為40G速率。OTN繼承了SDH業(yè)務(wù)交叉的功能，OTN的交叉功能包括光交叉和電交叉，電交叉處理電信號(hào)的調(diào)度，與所承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型密切相關(guān)。交叉級(jí)別和交叉顆粒包括GE、10GE、any、ODUk等?？墒苟鄠€(gè)低速率業(yè)務(wù)共享一個(gè)10Gb/s波長(zhǎng)。例如8個(gè)GE業(yè)務(wù)或4個(gè)2.5G業(yè)務(wù)可以共享一個(gè)10Gb/s波長(zhǎng)。

5　承載業(yè)務(wù)能力方面

傳統(tǒng)的DWDM對(duì)業(yè)務(wù)承載目前現(xiàn)有產(chǎn)品以傳送STM-16及STM-64為主，低于2.5Gb/s需通過(guò)其他方式承載。

OTN定義了多種映射方式，使不同類(lèi)型的客戶信號(hào)比如SDH、ATM、以太網(wǎng)信號(hào)等均由合適的路徑可以適配進(jìn)OTN網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于SDH和ATM可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)封裝和透明傳送，但對(duì)于不同速率以太網(wǎng)的支持有所差異。OTN定義了虛級(jí)聯(lián)幀，用來(lái)傳送超過(guò)ODUk的大顆粒業(yè)務(wù)；G.709協(xié)議支持基于客戶數(shù)據(jù)的封裝，可以直接通過(guò)GFP封裝以太網(wǎng)幀等。G.7041定義的封裝協(xié)議是一種可以把任意包信號(hào)封裝到固定速率信號(hào)如OPUk上的一種通用方法。

6　OAM能力方面

目前DWDM系統(tǒng)中，采用獨(dú)立波長(zhǎng)1510nm作為光監(jiān)控通道OSC(Optical Supervisory Channel)，速率為2Mb/s，用來(lái)傳送網(wǎng)管、公務(wù)、監(jiān)控信息，主要用于檢測(cè)幀結(jié)構(gòu)中B1字節(jié)和J0字節(jié)等開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)來(lái)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。幀結(jié)構(gòu)符合G.704，實(shí)際用于監(jiān)控信息的速率為1.92kb/s。OSC是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，傳送光信道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層的維護(hù)和管理信息，提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)及使用者通路，同時(shí)它還可以提供其它附加功能。對(duì)于信號(hào)在大型DWDM網(wǎng)絡(luò)傳輸中的性能和告警等監(jiān)測(cè)功能較弱。

OTN擁有規(guī)范的映射、復(fù)用，多層次的嵌入式光電開(kāi)銷(xiāo)，開(kāi)銷(xiāo)豐富，可用于OAM、段監(jiān)控（SM）、通道監(jiān)控(PM)、多級(jí)級(jí)聯(lián)監(jiān)控（TCM）等各種監(jiān)控信號(hào)以及前向糾錯(cuò)信號(hào)FEC，具有豐富的維護(hù)信號(hào)。光域的開(kāi)銷(xiāo)有OTS OH、OTM OH、OCH OH，電域的開(kāi)銷(xiāo)有OTUk OH、ODUk OH等。例如幀結(jié)構(gòu)ODUK開(kāi)銷(xiāo)的第2行的第5-13列、第3行的1-9列定義了6個(gè)字段的串聯(lián)連接監(jiān)視開(kāi)銷(xiāo)TCM，OTN還在電層和光層定義了其它維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)，共同提供豐富的OAM管理功能。

7　應(yīng)用場(chǎng)景方面

DWDM主要應(yīng)用在省際干線網(wǎng)和省內(nèi)骨干網(wǎng)，采用的主要是點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)方式，只能實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)的方式。若采用線路的保護(hù)方式，需要敷設(shè)更多線路，成本高，因此沒(méi)有普遍采用。因而對(duì)業(yè)務(wù)的保護(hù)是結(jié)合SDH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。

OTN網(wǎng)絡(luò)為大寬帶顆粒業(yè)務(wù)提高了非常理想的解決方案，在電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的省際骨干網(wǎng)、省內(nèi)骨干網(wǎng)、城域核心層進(jìn)行了OTN網(wǎng)絡(luò)部署，提供Gb/s以上業(yè)務(wù)顆粒的調(diào)度。省際骨干網(wǎng)承載PSTN/2G/3G/4G/internet等長(zhǎng)途業(yè)務(wù)，采用OTN網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)多種形式的保護(hù)方式，保護(hù)能力強(qiáng)。省內(nèi)骨干網(wǎng)承載著骨干路由器之間NGW/3G/4G/IPTV/大客戶專線等業(yè)務(wù)，城域核心網(wǎng)承載著本地網(wǎng)核心路由器到匯聚路由器之間的大顆粒業(yè)務(wù)，通過(guò)建設(shè)省內(nèi)骨干網(wǎng)OTN和城域網(wǎng)核心層OTN網(wǎng)絡(luò)，可提供GE/10GE、2.5G/10G POS業(yè)務(wù)的傳送。

8　結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)DWDM與OTN在概念、信號(hào)機(jī)構(gòu)、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)機(jī)制、承載能力、OAM能力等方面的對(duì)比，說(shuō)明了OTN網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于DWDM網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上的進(jìn)步，因而OTN網(wǎng)絡(luò)在電信企業(yè)得到大規(guī)模的部署。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，承載網(wǎng)的技術(shù)也在不斷進(jìn)步，不斷滿足業(yè)務(wù)承載的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]張海懿.OTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展.電信技術(shù)，2009，3（5）：45-48.

[2]烽火OTN技術(shù)白皮書(shū) 烽火通信科技股份有限公司.

中圖分類(lèi)號(hào)TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）139-0071-02