王青郁 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司重慶分公司

1 城域傳送網(wǎng)承載業(yè)務(wù)分析

隨著全業(yè)務(wù)的開(kāi)展，3G業(yè)務(wù)、集團(tuán)專(zhuān)線、駐地網(wǎng)以及WLAN等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，城域傳送網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)從容量上呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來(lái)3～5年可達(dá)到T級(jí)別的帶寬需求；業(yè)務(wù)帶寬的增長(zhǎng)也驅(qū)動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)變，城域傳送網(wǎng)將由現(xiàn)有TDM業(yè)務(wù)（E1/FE/STM-1）逐漸轉(zhuǎn)向承載FE/GE/10GE的IP業(yè)務(wù)，移動(dòng)業(yè)務(wù)IP化趨勢(shì)明顯，在不久的將來(lái)城域網(wǎng)中IP業(yè)務(wù)將成為最大的業(yè)務(wù)類(lèi)型，且不同的業(yè)務(wù)和用戶還要求網(wǎng)絡(luò)必須具備差異化服務(wù)、靈活調(diào)度和適配性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力。

1.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載需求

隨著IP城域網(wǎng)趨向扁平化，BRAS/SR（認(rèn)證服務(wù)/業(yè)務(wù)路由器）部署的趨勢(shì)是直接部署在匯聚節(jié)點(diǎn)或城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層上，這就產(chǎn)生大量的BRAS/SR上行到核心路由器的承載需求；而面向全業(yè)務(wù)，IPTV、流媒體和大客戶專(zhuān)線等業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，城域網(wǎng)中將存在大量GE/10GE帶寬的需求，促使城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備需要具備對(duì)大顆粒業(yè)務(wù)接入和交叉調(diào)度能力。

1.2 xPON上行承載需求

基于xPON技術(shù)的FTTx解決方案是建設(shè)高帶寬、高可靠性光接入網(wǎng)絡(luò)的必然選擇。而目前xPON大都放置在城域網(wǎng)接入層的多業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)，xPON上行的承載如果采用裸光纖方式，就會(huì)受制于xPON上行口的傳輸距離、城域網(wǎng)管線資源。此外，xPON上行鏈路的安全性也需得到解決。

1.3 MSTP/PTN網(wǎng)絡(luò)承載需求

（1）業(yè)務(wù)承載：業(yè)務(wù)承載上MSTP網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對(duì)小顆粒TDM電路和PTN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)小顆粒IP化業(yè)務(wù)方面，其能力都是游刃有余的；但對(duì)于大量的2.5G/10G、GE/10GE及以上的業(yè)務(wù)時(shí)，兩種網(wǎng)絡(luò)均存在承載、調(diào)度等方面的不足。

（2）管線資源利用：MSTP網(wǎng)絡(luò)由于多年的建設(shè)，具有較大的存量，且網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)較為復(fù)雜，環(huán)路繁多，一旦網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容而引起拆環(huán)、組網(wǎng)就會(huì)使用大量的城域網(wǎng)管線資源，造成管線不斷建設(shè)；PTN網(wǎng)絡(luò)雖然是近年才開(kāi)始新建的網(wǎng)絡(luò)，但同樣也存在與MSTP網(wǎng)絡(luò)相似的問(wèn)題。

（3）網(wǎng)絡(luò)安全性：在城域傳送網(wǎng)中部分區(qū)域匯聚的MSTP/PTN環(huán)路所帶2G/3G基站較多，單個(gè)環(huán)路出現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)故障將會(huì)引起大面積網(wǎng)絡(luò)中斷，網(wǎng)絡(luò)安全性也需在網(wǎng)絡(luò)改造及建網(wǎng)中予以重視和考慮。

綜上所述，在城域傳送網(wǎng)采用大容量、寬帶化、調(diào)度靈活以及業(yè)務(wù)適配性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是城域傳送網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 城域傳送網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)分析

在全業(yè)務(wù)環(huán)境下，IP化業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗迅速。面對(duì)各種不同的網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的IP化業(yè)務(wù)，對(duì)其承載的城域傳送網(wǎng)提出了以下要求：

（1）網(wǎng)絡(luò)層次清晰、區(qū)域劃分明確、結(jié)構(gòu)擴(kuò)展靈活；

（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需引入具有業(yè)務(wù)交叉調(diào)度功能的設(shè)備，且交叉能力強(qiáng)、調(diào)度靈活，負(fù)責(zé)區(qū)域間的匯聚和調(diào)度；

（3）區(qū)域化組建大容量、寬帶化的網(wǎng)絡(luò)；

（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供靈活業(yè)務(wù)接入的IP化網(wǎng)絡(luò)接口；

（5）組網(wǎng)安全性較高。

由表1對(duì)比可知，從組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)管理、支線路功能等各方面來(lái)看，OTN較WDM組網(wǎng)在技術(shù)上有一定的優(yōu)勢(shì)。

表1 WDM與OTN技術(shù)對(duì)比分析表

OTN除了以上技術(shù)優(yōu)勢(shì)之外，還具備有不同類(lèi)型的OTN設(shè)備支持多種組網(wǎng)方式和保護(hù)功能。

（1）基于光（波長(zhǎng)）交叉的ROADM設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)是基于波長(zhǎng)調(diào)度，子網(wǎng)內(nèi)部全光操作，省去了O-E-O功能單元。目前最大的容量可達(dá)到8～9個(gè)維度，單維度支持80波長(zhǎng)，有效地實(shí)現(xiàn)在增加組網(wǎng)靈活性的同時(shí)降低光電變換的組網(wǎng)成本，但組網(wǎng)半徑和物理參數(shù)（如色度色散（CD）、偏振模色散（PMD）、非線性效應(yīng)、光信噪比（OSNR）等）限制等因素，在一定程度上妨礙了ROADM在大范圍和傳輸線路復(fù)雜環(huán)境下的組網(wǎng)應(yīng)用。

（2）基于電（ODUk）交叉的OTN設(shè)備正好回避了ROADM設(shè)備的這些缺陷，并支持波長(zhǎng)和子波長(zhǎng)粒度的調(diào)度，但有限的調(diào)度容量限制了其在大容量節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)中的應(yīng)用。OTN與多維ROADM技術(shù)分析詳見(jiàn)表2所示：

表2 OTN與多維ROADM技術(shù)分析表

多維ROADM技術(shù)目前在國(guó)外城域傳送網(wǎng)中被廣泛采用，卻沒(méi)有在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)得到認(rèn)可。究其原因主要有以下兩方面：

（1）ROADM技術(shù)相對(duì)高昂的設(shè)備成本，但是帶來(lái)的快速配置和免人工維護(hù)等特性又不是國(guó)內(nèi)迫切需要的；

（2）由于波長(zhǎng)連續(xù)性限制，ROADM在業(yè)務(wù)調(diào)度方面存在極大的限制，不能滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的要求，在這方面明顯不如基于ODUk交叉的OTN電層交叉連接設(shè)備。

鑒于未來(lái)城域網(wǎng)中需要調(diào)度的業(yè)務(wù)顆粒相對(duì)多樣化（GE、2.5G、10G、10GE為主），采用OTN完成城域網(wǎng)內(nèi)GE及以上的大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度和對(duì)MSTP、PTN、xPON等網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)承載是一種較佳選擇；而對(duì)于在城域傳送網(wǎng)組網(wǎng)距離不長(zhǎng)的情況下，采用OTN電層交叉+多維ROADM組網(wǎng)方式解決電層顆粒調(diào)度和光層上的多維保護(hù)，也是一種可選的組網(wǎng)模式；在業(yè)務(wù)僅需點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送且均是10G或10GE顆粒度時(shí)也可采用WDM，但從業(yè)務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)管理、運(yùn)行維護(hù)等方面來(lái)看，在后續(xù)新建大容量傳送網(wǎng)的過(guò)程中采用OTN組網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)相比WDM組網(wǎng)還是比較明顯的。

3 OTN技術(shù)應(yīng)用分析

根據(jù)城域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的分析，OTN技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用將主要以結(jié)合城域WDM、多維ROADM的方式出現(xiàn)。在全業(yè)務(wù)環(huán)境下，OTN應(yīng)用于GE及以上速率大顆粒業(yè)務(wù)的承載、區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)化分與保護(hù)等就顯得十分重要。下面將從業(yè)務(wù)承載和網(wǎng)絡(luò)承載兩個(gè)方面來(lái)分析OTN技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的情況。

3.1 業(yè)務(wù)承載和調(diào)度應(yīng)用分析

OTN引入的ODUflex技術(shù)類(lèi)似于SDH中的VC級(jí)聯(lián)技術(shù)，可以在同一個(gè)ODUk（k=0,1,2,3）內(nèi)提供靈活的業(yè)務(wù)接入能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬的靈活適配，提高帶寬利用率，滿足用戶的不同帶寬需求。

（1）IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)

IP城域網(wǎng)的BRAS/SR連接核心路由器時(shí)，如果采用光纖直連，不但消耗較多的纖纜資源，而且城域網(wǎng)纖纜層層跳接也會(huì)影響其連接質(zhì)量；如果BRAS/SR至核心路由器長(zhǎng)距離連接，也會(huì)增加路由器接口成本；另外連接的網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性將直接影響路由器路由故障所引起的收斂性能等。而采用OTN組網(wǎng)承載將會(huì)解決纖纜資源、長(zhǎng)距離連接和網(wǎng)絡(luò)連接的安全性，并增強(qiáng)路由器路由故障所引起的快速路由收斂問(wèn)題。相關(guān)應(yīng)用詳見(jiàn)圖1所示：

圖1 OTN網(wǎng)絡(luò)在IP城域網(wǎng)中的應(yīng)用

（2）IP城域網(wǎng)中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)（扁平化需求）

在多等級(jí)IP網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)從源到目的地要經(jīng)歷多跳，導(dǎo)致大量的中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)，而且核心網(wǎng)的網(wǎng)狀互聯(lián)程度有限，更增加了IP中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)，因此IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)量就越大。中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)一方面導(dǎo)致路由器的容量擴(kuò)展受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)；另一方面中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)實(shí)際上不需要三層IP功能，卻占用了昂貴的路由器線卡，造成了網(wǎng)絡(luò)成本和設(shè)備功耗的快速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)流量的整體處理效率較低，因此，迫切需要考慮如何降低這種不增值的轉(zhuǎn)發(fā)成本，而且這些“過(guò)境”流量對(duì)本地來(lái)說(shuō)是不增值的。如圖2所示，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用中，B點(diǎn)為中轉(zhuǎn)設(shè)備，A、B、C三點(diǎn)均承載于OTN組網(wǎng)上，采用IP over OTN的方式將有效降低中轉(zhuǎn)路由器的處理壓力，減少對(duì)路由器堆簇的需求，可使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的CAPEX（Capital Expenditure，資本支出）大量節(jié)省。

（3）GE及以上專(zhuān)線業(yè)務(wù)

圖2 IP over OTN組網(wǎng)的中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)處理

隨著客戶對(duì)帶寬需求的不斷增長(zhǎng)，2M/FE/155M等小顆粒帶寬已經(jīng)不能滿足客戶需求，GE及以上顆粒的業(yè)務(wù)將會(huì)急劇增長(zhǎng)，如果采用已有的MSTP、PTN等網(wǎng)絡(luò)接入，會(huì)造成其網(wǎng)絡(luò)資源的快速消耗，網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)容改造，影響其網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性并增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。在城域傳送網(wǎng)核心、匯聚乃至接入層中部署OTN，將客戶側(cè)的大顆粒帶寬直接接入OTN網(wǎng)絡(luò)，可極大地減少其他網(wǎng)絡(luò)的投資，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速開(kāi)通和調(diào)度，并提供可靠的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性。

3.2 網(wǎng)絡(luò)承載應(yīng)用分析

在全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)環(huán)境下，各種話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)目前都是由各自獨(dú)立的平臺(tái)所承載：SDH面對(duì)2G基站、PTN針對(duì)3G基站、xPON應(yīng)對(duì)集團(tuán)客戶與駐地網(wǎng)，每個(gè)平臺(tái)的組網(wǎng)都會(huì)對(duì)城域網(wǎng)的纖芯資源造成極大的消耗。隨著業(yè)務(wù)容量的劇增，網(wǎng)絡(luò)層面不可避免地會(huì)面臨擴(kuò)容、優(yōu)化和拆分，進(jìn)一步加大了對(duì)管線層面的壓力。

（1）xPON網(wǎng)絡(luò)上行承載

隨著xPON的部署，OLT上行至BRAS/SR之間的網(wǎng)絡(luò)連接也隨之呈現(xiàn)。對(duì)于OLT上行承載，如果將GE/10GE顆粒業(yè)務(wù)采用裸光纖方式連接，將帶來(lái)大量的管線資源消耗，且層層跳接將影響上行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和連接安全性、可靠性。此種情況下，利用OTN網(wǎng)絡(luò)下沉至匯聚層、接入層的OLT節(jié)點(diǎn)上，將OLT上行直接連接就近的OTN網(wǎng)絡(luò)，可解決OLT上行所面臨的困境。網(wǎng)絡(luò)連接詳見(jiàn)圖3所示：

圖3 OLT over OTN組網(wǎng)

（2）PTN網(wǎng)絡(luò)承載

對(duì)3G的承載，采用OTN和PTN聯(lián)合組網(wǎng)，即在PTN落地層和核心匯聚層之間引入OTN調(diào)度層，目的是利用OTN的調(diào)度能力彌補(bǔ)PTN的調(diào)度不足問(wèn)題。這種OTN和PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式一般應(yīng)用在PTN調(diào)度需求很多的場(chǎng)景，比如由于基站到RNC歸屬地的不斷變化，導(dǎo)致落地層PTN之間的調(diào)度很多。此時(shí)，匯聚層PTN與核心層OTN之間可采用GE或者10GE進(jìn)行互聯(lián)。

此外，在PTN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)密集且匯聚接入層（接入層分匯聚接入層和邊緣接入層）所帶節(jié)點(diǎn)過(guò)多的情況下，可以充分利用接入OTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的PTN組網(wǎng)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低PTN網(wǎng)絡(luò)因龐大化、復(fù)雜化所引起的網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險(xiǎn)。

（3）MSTP網(wǎng)絡(luò)承載

MSTP網(wǎng)絡(luò)具有較大的存量且網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)較為復(fù)雜，隨全業(yè)務(wù)的開(kāi)展其現(xiàn)有容量擴(kuò)容的頻次增強(qiáng)，建環(huán)、拆環(huán)提高容量的方式在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中比較普遍，但這樣使得城域管線資源急劇消耗且利用率較低；另外，部分現(xiàn)有MSTP匯聚環(huán)路所帶接入環(huán)路過(guò)多，導(dǎo)致匯聚環(huán)上出現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中斷時(shí)引起多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)同時(shí)故障，造成通信故障的事故也時(shí)有發(fā)生。為了減少管線資源消耗，需提高管道單孔和光纜纖芯的利用率以及MSTP組網(wǎng)的安全性、可靠性，在匯聚層、匯聚接入層采用OTN對(duì)MSTP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)承載、區(qū)域劃分和光路保護(hù)（重要匯聚環(huán)可對(duì)MSTP環(huán)路的節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)方向使用OP保護(hù)），是一種比較可行的組網(wǎng)方式。

根據(jù)不同業(yè)務(wù)和組網(wǎng)需求，在城域傳送網(wǎng)的核心、匯聚乃至接入采用OTN組網(wǎng)是一種較佳的選擇。OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用梯次發(fā)展、層層建設(shè)、適當(dāng)超前的策略，打造一張滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的大容量、寬帶化、層次化、高安全性和靈活性的OTN網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，形成OTN帶寬調(diào)度池，將有效地滿足各種業(yè)務(wù)快速發(fā)展對(duì)城域傳送網(wǎng)的帶寬容量等方面的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

OTN技術(shù)作為新的光傳送網(wǎng)技術(shù)，繼承并拓展了已有傳送網(wǎng)絡(luò)的眾多優(yōu)勢(shì)特征，是面向?qū)拵Щ蛻?、大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和小顆粒承載網(wǎng)絡(luò)的最佳傳送技術(shù)之一。從現(xiàn)階段OTN技術(shù)應(yīng)用上來(lái)看，OTN技術(shù)及設(shè)備目前已基本成熟，主要可應(yīng)用于城域核心、匯聚層乃至接入層；而對(duì)于OTN設(shè)備組網(wǎng)選擇來(lái)說(shuō)，則應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)傳送顆粒、調(diào)度需求、組網(wǎng)規(guī)模和成本等因素綜合選擇?；贗P over OTN是未來(lái)組網(wǎng)的主要形式，而OTN層提供的組網(wǎng)和保護(hù)功能將是保證高層業(yè)務(wù)QoS的關(guān)鍵措施之一。另外，現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的逐漸淡出并不意味著其原有功能的消失，OTN網(wǎng)絡(luò)將更為完善地支持這些功能，同時(shí)NG-OTN的進(jìn)一步討論也不會(huì)阻礙現(xiàn)有OTN技術(shù)的應(yīng)用。

[1]劉國(guó)輝. 光傳送網(wǎng)原理與技術(shù)[M]. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社, 2004.

[2]鄧忠禮. 光同步傳送網(wǎng)和波分復(fù)用系統(tǒng)[M]. 北京: 中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社, 2003.

[3]顧畹儀. 光傳送網(wǎng)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.

[4]任海蘭. 光傳送網(wǎng)設(shè)備[M]. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社,2004.★