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OTN電交叉技術及組網應用分析

時間: 2014-07-29 22:12 來源: 郵電設計技術

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0 前言

隨著互聯網技術和應用的不斷成熟,各類業務都在向寬帶化、IP化方向發展。這不僅要求傳輸網能提供海量帶寬,以滿足業務增長需求,更要求傳輸網提供功能完善的網絡操作管理維護(OAM)能力,以快速靈活地實現大帶寬IP業務靈活調度,提供靈活的網絡保護和恢復機制,以保證業務質量。

SDH/MSTP技術雖具有靈活的調度、管理、保護能力、完善的OAM功能和多業務的接入能力,但容量太小;WDM技術雖可經濟地提供高速大容量數據傳送,但缺乏靈活的調度、保護功能,多粒度業務接入能力弱,且只能組織點到點的鏈形網絡。

光傳送網(OTN)技術集成了SDH/MSTP和WDM技術優勢,把超大容量的帶寬傳送、多業務的綜合接入、靈活的調度和保護功能、多樣的組網能力、豐富完善的OAM集于一身,正逐步取代SDH/MSTP和WDM而成為主流傳輸技術。

本文在對OTN技術和國內運營商網絡需求特點分析基礎上,提出了應用OTN電交叉設備組網建議。

1 OTN技術和設備的主要特點

ITU-T從1998年就開始啟動了OTN系列的標準制定。10余年來,隨著OTN技術標準的不斷完善,OTN電交叉連接設備也基本趨于成熟。以下介紹OTN技術和設備的主要特點。

1.1 OTN技術的主要特點

a) 完善的OTN幀結構,豐富的開銷和維護管理能力。OTN標準定義了完善的幀結構和豐富的開銷(包括:OTN光通路(OCh)層、OTUk層(SM)及ODUk層(PM)等多層開銷),提供了對各層面的性能監控和故障檢測能力,使OTN具有類SDH網絡的管理和維護功能,提供了端到端的業務連接和高的QoS保障。

b) 提出了ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3、ODU4及ODUflex等多種光通路數據單元,規定了各種ODU的比特率和容量(最小單元帶寬約為1.25G),可實現對各類大帶寬業務的高效標準化封裝,交叉效率高,設備也較易實現更大的交叉連接能力。

c) 規范了多種業務(如:以太網(GE/10GE/100GE)、SDH(STM-1/4/16/64/256)、光纖通道(1G/2G/4G/8G/10G FC)、視頻(DVB-ASI等)、ATM及自定義速率數據流等)接入的映射方式和復用路徑,能支持多種業務綜合接入,對各類業務的映射方式和電層、光層復用路徑作出了詳細規定,使得不同應用的各類客戶業務都可在統一的OTN傳送平臺上進行傳送。

d) 定義了完善的OTN接口規范。規范了前向糾錯功能和應用,方便于各類業務在OTN中的各種環境下互通。

e) 傳輸客戶信號時不更改客戶信號的任何信息,異步映射模式也能保證客戶信號定時信息的“透明”。

f) OTN幀結構、電交叉連接設備和多維ROADM設備的應用,增強了光層組網能力,可靈活組建環形網、鏈形網及網狀網,以滿足各類網絡的應用需求。

g) 支持多種基于電層和光層的保護方式(如:基于ODU層SNCP和共享環網保護、基于光層光通道或復用段保護等),以滿足各類業務傳輸的可靠性要求。

1.2 OTN電交叉連接設備的主要特點

a) 采用客戶側和線路側接口的松耦合方式。與傳統WDM相比,大大減少了板卡種類,提高了板卡和端口接入、映射、復用、調度和混傳能力的靈活性。

b) 具有多種速率和多種業務的接入、復用、調度能力(如:40G客戶側端口可同時支持STM-256及OTU3業務,10G客戶側端口可同時支持10GE、OTU2及STM-64業務,2.5G及以下速率端口可同時支持GE、OTU1、STM-16及FC等業務)。

c) 采用集中交叉連接矩陣及1+1或M∶N保護方式。交叉矩陣保護倒換時間小于50 ms,單板故障不會對業務造成影響。

d) 采用類SDH固定時隙交叉連接和電路管理方式,有利于維護人員快速掌握和應用。

e) 單一交叉連接矩陣能同時支持多個ODUk(k=0,1,2,2e,3)粒度的交叉調度,業務調度方式靈活。

f) 具有360G、640G、800G、1.28T、2.56T及3.2T等多種容量和款型,能滿足大多數本地網和省內干線網絡建設需求。

g) 10G以下板卡集成度大幅度提高(如:10G端口密度達4~10個,2.5G及以下速率端口密度達8~16個),廣泛應用熱可插拔模塊,降低了單板故障風險。

h) 40G板卡集成度相對較低。客戶側單端口40G板卡需占用1個設備槽位,多數線路側單端口40G板卡需占用2個設備槽位。

OTN與SDH/MSTP和WDM的技術比較見表1和表2。由此可知,OTN集成了SDH/MSTP和WDM技術的優勢。在規劃設計OTN時,光層和電層可分別參照WDM和SDH/MSTP網絡的規劃設計原則。

表1 OTN與SDH/MSTP的技術比較OTN電交叉技術及組網應用分析

表2 OTN與WDM的技術比較OTN電交叉技術及組網應用分析

2 國內運營商大顆粒業務傳送需求特點

國內運營商大顆粒(GE及以上)業務主要為滿足IP網絡和大客戶租線電路需求。網絡架構基本采用省際干線、省內干線和本地網3層模式。各個層面大顆粒業務傳送需求的特點如表3所示。

表3 國內運營商各層面大顆粒業務傳送需求特點OTN電交叉技術及組網應用分析

3 OTN電交叉技術組網應用研究

由OTN電交叉連接設備特點和運營商網絡需求特點可知,OTN電交叉連接技術適用于業務顆粒種類多及匯聚、調度和保護需求較多的省內干線和本地網;在省際干線中,可利用OTN交叉連接設備建設GE、2.5G、10G及10GE等大顆粒業務專網,提供國際業務及大客戶租線、IP承載網骨干核心節點間的傳送通道等業務,實現高等級業務在傳輸層面的恢復和保護。鑒于IP互聯網業務帶寬太大,且正逐漸從10G向40G顆粒升級,故不適合采用OTN電交叉設備組網。

以下在對OTN電交叉連接設備采用環形和網狀網結構組網分析的基礎上,提出OTN組網建議。

3.1 環形OTN組網分析

基本網絡模型:1個物理光纜環上共有A、B 2個核心節點和D1~D8 8個匯聚節點,OTN線路側波道速率為10G,匯聚節點的平均業務量為100G,平均流向2個核心節點,所有業務均配置SNCP保護。

該模型下,3種組網方式的設備和網絡利用率分析見表4。

表4 環形OTN不同組網方式的利用率分析OTN電交叉技術及組網應用分析

由表4可知,鑒于在相同業務需求下,OTN環網節點數越多,對每個匯聚節點設備的交叉連接處理能力要求就越高,對OTU的需求數就越多,設備能力的浪費就越大,并占用較多的機房及電源等配套設施資源,因此建議環形OTN的節點數以4~6個為宜。當物理光纜環上的節點數過多時,可采用在1套傳送平臺上利用不同波道組建多個OTN環網的方式,以提高每個節點設備的利用率。

3.2 網狀OTN組網分析

網絡模型(見圖2):網絡中共有14個匯聚節點,OTN線路側波道速率為10G,匯聚節點的平均業務量為100G,平均流向A、B 2個核心節點,所有業務均配置SNCP保護。

OTN電交叉技術及組網應用分析

圖1 環形OTN結構示意 OTN電交叉技術及組網應用分析

圖2 網狀OTN結構示意

網狀網的特點是:網絡的每個節點都有2個以上的物理路由方向,具備抗多點故障能力,可靠性比環形網絡高;與環網相比,網狀網路由豐富,平均每條業務經過的節點數量更少,網絡資源利用率更高。

在圖2所示的網絡模型中,若所有節點的業務均按最短路徑原則組織,則每條業務平均經過2.4跳;每個匯聚節點交叉容量與接入容量的需求比約為8.6∶1;網絡資源利用率與環網組網方式2相近。因此,建議在網狀網情況下,平均每條業務經過的跳數宜小于3。

4 結束語

自1998年提出OTN技術標準以來,經10余年的不斷發展,OTN電交叉技術和設備已從以SDH業務為主發展到了對SDH、以太網等多業務的綜合承載,GE以上多種大顆粒業務也迅速得到了發展。OTN已迎來了廣闊的市場前景,將成為本地網、城域網和區域干線網絡的主要傳輸技術。OTN組網技術是當前的研究熱點。本文在對OTN技術、設備特點及國內運營商網絡業務需求特點深入分析的基礎上,提出了利用OTN電交叉設備組織環形網和網狀網的建設方案,以供同人參考。

(責任編輯:6g下載網)

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