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1、专 题 ：光网络技术与应用OTN 技术在城域网中的演进是为了满足快速增长的带宽和多业务承载的需求 。 本文介绍了 OTN 技术的最新研究方向和标准的制定情况 ，分析了现有城域网构架存在的问题 ，探讨了未来 OTN 融合技术在城域网中的应用 。关键词 光传送网 ；分组增强型光传送网 ；城域网OTN 技术在城域网中的演进程 明 ，张届新 ，沈成彬 ，李 实（中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122）摘 要1 引言近年来 ，数据业务发展迅速 ，移动数据 、宽带 、IPTV、视频 、专线等业务不断拓展 ，网络带宽需求快速增长 。 Cisco的研究报告预测 ，2010-2015 年亚太地区 I
2、P 流量的 CAGR（compound annual growth rate，年均复合增长率 ）为 35%，其中移动数据流量增长最快 ，其 CAGR 为 102%。 到 2015 年 ，亚太地区 IP 月度总流量将达到 24 EB (1018byte)，其中互联网流量为 15.6 EB。 为了更好地满足海量数据和多业务差异化承载的需求 ，各运营商在对数据网络进行不断扩容的同时 ，不断优化和调整网络架构以适应业务的发展 。 在推进城域网架构优化的过程中 ，一些主流运营商提出了城域传输网向综合传送平台发展的需求 ，OTN （opticaltransport network，光传送网 ）技术的发展正
3、是为了满足这种需求 。2 OTN 技术的演进OTN 的概念和整体技术架构于 1998 年由 ITU-T 正式提出 ，制定相关标准的初衷是处理大颗粒业务并进行多波长 、透明的长距离传送 ，主要对 SDH 等固定比特率业务的封装 、映射和复用进行规范 ，交叉调度颗粒为 ODU1/2/3，分别 对 应 STM-16/64/256。 随 后 的 十 几 年 里 ，ASON（automatically switched optical network， 自动交换光网络 ）、以太网 、分组传送等技术飞速发展 ，为了应对网络业务从传统 TDM 话音业务向数据业务的快速转变 ，ITU-T 在接口 、映射 、复
4、用等方面对 OTN 标准进行了调整和扩展 ，以更好地适应数据业务的承载需求 。 2009 年 ，ITU-T 发布G.709v3光传送网 （OTN）接口 ，增加了 ODU0/2e/4/flex 等交叉颗粒 ，增强了对各种速率以太网业务的支持能力 。 根据最新的测试评估结果 ，OTN 产业链基本成熟 ， 各厂商OTN 设备均支持多种业务的封装 、映射和复用 ，支持多维度 、与方向和波长无关的光交叉 ，电交叉容量超过 1.28 TB，支持加载 ASON 控制平面 ，虽然 ODUflex 无损调整的设备研发相对滞后 ，但现有商用 OTN 设备已经能够透明 、高效地承载高带宽链路 。近年来 ，由于网络业
5、务分组化及综合业务承载以降低专题 ：光网络技术与应用40电 信科学 2012 年第 8 期TCO（total cost of ownership，总体拥有成本 ）等新时期的需求 ，通信业界越来越多地关注传输网融合的概念 。 OTN 技术的融合产生了很多术语 ，如 MS-OTN（multi-service OTN，多业务光传送网 ）、P-OTN （packet OTN， 分组光传送网 ）、P-OTP（packet optical transport platform，分组光传送平台 ）、P-OTS （packet optical transport system， 分组光传送系统 ）、POTN/
6、PE-OTN（packet enhanced optical transport network，分组增强型光传送网 ）等 。 其中 ，P-OTP 和 P-OTS 基本可以包含在 P-OTN 的概念中 ，主要功能特征包括 ：支持 WDM 传输功能 、ROADM （reconfigurable optical add/drop multiplexer，可重构光分插复用器 ）/L0 波 长 调 度 功 能 、ODUk/VC/L1 交 叉 功 能 和 MPLS-TP （multi-protocol label switchingtransport profile， 多协议标记交换传送子集 ）/以太
7、网 /L2交换功能 。MS-OTN 与 P-OTN 都是针对综合承载和分组业务快速发展的需求而提出的 ，两者在设备与技术实现上存在很多相同的地方 ， 但在关注方向上有所区别 。 MS-OTN 从多业务承载的角度考虑 OTN 技术的发展 ， 针对多业务承载的能力对设备形态进行界定 ；P-OTN 则是从网络及设备交换内核分组化的角度分析 OTN 的演进趋势 ， 强调为了应对未来业务分组化的挑战 ，相应的设备及网络的内核也必须支持分组交换及分组化的演进 。 目前 ，相关标准化组织并未对 MS-OTN 和 P-OTN 进行统一定义 ，下面分别梳理对MS-OTN 和 P-OTN 的几种理解 。2.1 对
8、 MS-OTN 的理解对 MS-OTN 的理解主要来源于部分设备商和 CCSA 技术报告 光传送网 （OTN）多业务承载技术要求 ，其节点功能模型如图 1 所示 ，具备如下功能 ： 基于 DWDM 的大带宽传输功能 ， 包括光复用段处理模块和光传输段处理模块 ； 面向多业务的 OTN 统一承载功能 ， 包括 ODUk 接口适配处理模块和 OTUk 线路接口处理模块 ； 大颗粒的 OTN 交叉调度核心 ， 包括 ODUk 电交叉调度模块和 OCh 光交叉调度模块 ； ODU0 颗粒速率以下的调度单元 ，包括分组交换模块 （以太网交换和 MPLS-TP 交换 ）和 /或 VC 交叉调度模块等 。根
9、据功能模型 ，MS-OTN 可以有如下两个层次的理解 。 狭义 MS-OTN 的理解 。如图 1 所示 ，MS-OTN 是 OTN多业务承载需求的自然演进 ，思路与 SDH 向 MSTP的演进类似 ，通过在 ODUk 交叉前面引入 VC 交叉 、以太网交换或 MPLS-TP 交换 ， 实现对小颗粒业务的调度 。 在设备形态上分为两种 ：板卡型和集中交叉型 。 板卡型 MS-OTN 将小颗粒的调度与支路侧接口适配进行了整合 ， 使其在同一块板卡上实现 ；而集中交叉型 MS-OTN 则将小颗粒调度模块独立出来 ，使其具备更强的调度能力 。 这使得 MS-OTN 应对多业务接入方面的调度时更加灵活
10、，配合 ODUflex图 1 OTN 多业务承载节点功能模型示意41专 题 ：光网络技术与应用可以进一步提高线路的利用率 。 目前 ，具备 VC 交叉和以太网交换功能的板卡型 MS-OTN 已有成熟设备 ， 采用集中交叉模式 、 支持 MPLS-TP 交换的MS-OTN 将于 2012 年底推出正式商用设备 。 广义 MS-OTN 的理解 。MS-OTN 是 OTN 技术由 TDM交叉内核向完全分组化交换内核演进过程中 ，具备ODUk 交叉功能 、 支持 G.709 封装的设备形态的统称 。 广义的 MS-OTN 对 TDM 业务交叉和分组业务交换的模式和形态不进行限定 ，设备商根据实际业务需
11、要及现有设备进行构建 ，灵活调整 MS-OTN 设备的具体实现 。2.2 对 P-OTN 的理解P-OTN 在理解上更加多样化 ，主要有以下 3 种理解 。（1）“Packet”OTN即分组设备的 OTN 化 ， 主要指数据设备出 OTN 彩光接口 。 设备形态是对数据设备的接口进行改造 ，设备之间可以进行光纤直连或通过 ROADM 互联 ，网络层次上实现IP over DWDM。这种实现方式一方面对运营商的网络运维体系提出挑战 ，需要对数据网络与传输网络的运维系统进行充分整合 ；另一方面 ，在用于多业务承载时 ，所有业务必须通过二 /三层的处理 ，增加了传送成本 ；同时 ，使用传输与数据融合
12、的单一网络 （即单一设备商设备 ），可能导致数据设备商对运营商网络具有排他性优势 。 因此 ，该方案主要由部分数据设备商推动 ，只有少数运营商进行了局部试点 。（2）Packet“OTN”即 OTN 设备的分组化 ， 主要指对现有 OTN 设备进行改造 ， 使其更好地适应业务分组化的需求 ， 也包括对PTN 设备的改造 ，使其增加 ODUk 的交叉功能 ，提供 OTN的线路接口 。 目前 ，该设备将 OTN 与 PTN 或以太网技术进行整合 ，将 MPLS-TP 或以太网交换与 OTN 的 ODUk 电交叉集成在一个设备内 。 这种方式实现了设备的融合 ，减少了网络中的设备类型和数量 ，可以降
13、低网络的建设和维护成本 ，同时实现多业务的统一承载 。 该方案是对现有技术的整合 ，具有较好的网络扩展性 ，能够兼容现有网络 ，实现不同网络间的互通 ，但在逻辑上仍然面临双平面管理的问题 。 这种理解是目前最合理和可实现的方案 ，主流设备商主要是基于这种理解进行设备的研发和演进 。基于此理解的 P-OTN 设备交换内核主要有两种实现方式 。 一种是采用双核交换结构 ， 即分组交换和 ODUk/TDM 交叉在物理上隔离 ， 是对现有交换技术和设备的叠加 ，技术上实现简单 ，但存在交换内核之间容量不能共享的问题 ，难以适应网络和业务的变化 ；另一种是采用基于切片的统一交换结构 ， 该结构对 TDM
14、 业务和分组业务进行统一的切片处理 ，根据控制管理信息实现交换 ，其特点是分组交换和 TDM 交叉的容量比例可以任意调整 ， 具有很好的组网灵活性 ， 能较好地适应业务的变化发展需求 ，但目前厂商的研发进度较慢 。两种方案的物理实现层面不同 ，但业务逻辑层面都面临双平面的问题 ，不同平面之间的互通需要通过分组与 TDM 的转换模块 ， 采用 Packetover OTN 或 OTN over Packet 的模式来实现 。（3）“Packet”&“Optical”传输网P-OTN 是分组化与光网络的有效融合 ，使用统一的传送 、 控制和管理平面对不同类型的业务进行有效承载 。该方案需要对现有技
15、术及标准进行融合改造 ，使用统一的承载技术满足未来网络的发展需求 ，高效地承载 3 层以下的各种业务和 3 层及以上的网络 。 该方案是第二种理解的最终演进目标 ， 也是未来承载网的发展方向之一 。 不同设备商及运营商对该方案的理解不同 ，而且需要制定全新的标准 ，技术演进方案也存在争议 ，因此短期内难以实现 。目前 ，OTN 融合技术的国内标准正在制定中 。 因为MS-OTN 和 P-OTN 在概念和技术上比较类似 ，且两者在演进目标上趋同 ， 所以 CCSA 对两者的标准化进行了整合 ，使用分组增强型光传送网涵盖 MS-OTN 和 P-OTN。 行业标准 分组增强型光传送网 （OTN）网
16、络 总 体 技 术 要 求 和分组增强型光传送网 （OTN）设备技术要求 处于征求意见稿和送审稿阶段 。 随着相关技术和标准的不断成熟和完善 ， 运营商需求的明确和细化 ，OTN 的演进路线也将更加清晰 。3 OTN 在城域网的应用目前 ，国内运营商主要是通过光纤直连数据设备构建城域网 ，其存在多方面的问题 ，主要包括以下几点 。 光纤资源消耗巨大 ，光纤割接调度周期长 ，管理维护效率低 。由于数据网络与底层的光缆网在拓扑上一般并不重合 ，所以逻辑上直连的数据链路在光纤连接时可能由多段局间光纤组成 。数据设备在组网时一般只考虑光纤的可达性 ，而较少考虑光缆网的42电 信科学 2012 年第 8 期实际拓扑 ， 从而导致数据链路占用大量光纤资源 ，特别是在进行链路保护时 ，主备链路需通过不同的光缆 ，将加倍消耗有限的光缆资源 。 数据链路与光纤路径的差别也增加了光纤调度 、故障定位和网络维护的难度 。 网络可扩展性较差 ，升级扩容困难 。 当出现网络结构调整时 ，所涉及的数据链路均需传导至底层的光纤连接 ， 从而造成网络调整和
