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OTN电交叉技术及组网应用分析

时间: 2014-07-29 22:12 来源: 邮电设计技术

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0 前言

随着互联网技术和应用的不断成熟,各类业务都在向宽带化、IP化方向发展。这不仅要求传输网能提供海量带宽,以满足业务增长需求,更要求传输网提供功能完善的网络操作管理维护(OAM)能力,以快速灵活地实现大带宽IP业务灵活调度,提供灵活的网络保护和恢复机制,以保证业务质量。

SDH/MSTP技术虽具有灵活的调度、管理、保护能力、完善的OAM功能和多业务的接入能力,但容量太小;WDM技术虽可经济地提供高速大容量数据传送,但缺乏灵活的调度、保护功能,多粒度业务接入能力弱,且只能组织点到点的链形网络。

光传送网(OTN)技术集成了SDH/MSTP和WDM技术优势,把超大容量的带宽传送、多业务的综合接入、灵活的调度和保护功能、多样的组网能力、丰富完善的OAM集于一身,正逐步取代SDH/MSTP和WDM而成为主流传输技术。

本文在对OTN技术和国内运营商网络需求特点分析基础上,提出了应用OTN电交叉设备组网建议。

1 OTN技术和设备的主要特点

ITU-T从1998年就开始启动了OTN系列的标准制定。10余年来,随着OTN技术标准的不断完善,OTN电交叉连接设备也基本趋于成熟。以下介绍OTN技术和设备的主要特点。

1.1 OTN技术的主要特点

a) 完善的OTN帧结构,丰富的开销和维护管理能力。OTN标准定义了完善的帧结构和丰富的开销(包括:OTN光通路(OCh)层、OTUk层(SM)及ODUk层(PM)等多层开销),提供了对各层面的性能监控和故障检测能力,使OTN具有类SDH网络的管理和维护功能,提供了端到端的业务连接和高的QoS保障。

b) 提出了ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3、ODU4及ODUflex等多种光通路数据单元,规定了各种ODU的比特率和容量(最小单元带宽约为1.25G),可实现对各类大带宽业务的高效标准化封装,交叉效率高,设备也较易实现更大的交叉连接能力。

c) 规范了多种业务(如:以太网(GE/10GE/100GE)、SDH(STM-1/4/16/64/256)、光纤通道(1G/2G/4G/8G/10G FC)、视频(DVB-ASI等)、ATM及自定义速率数据流等)接入的映射方式和复用路径,能支持多种业务综合接入,对各类业务的映射方式和电层、光层复用路径作出了详细规定,使得不同应用的各类客户业务都可在统一的OTN传送平台上进行传送。

d) 定义了完善的OTN接口规范。规范了前向纠错功能和应用,方便于各类业务在OTN中的各种环境下互通。

e) 传输客户信号时不更改客户信号的任何信息,异步映射模式也能保证客户信号定时信息的“透明”。

f) OTN帧结构、电交叉连接设备和多维ROADM设备的应用,增强了光层组网能力,可灵活组建环形网、链形网及网状网,以满足各类网络的应用需求。

g) 支持多种基于电层和光层的保护方式(如:基于ODU层SNCP和共享环网保护、基于光层光通道或复用段保护等),以满足各类业务传输的可靠性要求。

1.2 OTN电交叉连接设备的主要特点

a) 采用客户侧和线路侧接口的松耦合方式。与传统WDM相比,大大减少了板卡种类,提高了板卡和端口接入、映射、复用、调度和混传能力的灵活性。

b) 具有多种速率和多种业务的接入、复用、调度能力(如:40G客户侧端口可同时支持STM-256及OTU3业务,10G客户侧端口可同时支持10GE、OTU2及STM-64业务,2.5G及以下速率端口可同时支持GE、OTU1、STM-16及FC等业务)。

c) 采用集中交叉连接矩阵及1+1或M∶N保护方式。交叉矩阵保护倒换时间小于50 ms,单板故障不会对业务造成影响。

d) 采用类SDH固定时隙交叉连接和电路管理方式,有利于维护人员快速掌握和应用。

e) 单一交叉连接矩阵能同时支持多个ODUk(k=0,1,2,2e,3)粒度的交叉调度,业务调度方式灵活。

f) 具有360G、640G、800G、1.28T、2.56T及3.2T等多种容量和款型,能满足大多数本地网和省内干线网络建设需求。

g) 10G以下板卡集成度大幅度提高(如:10G端口密度达4~10个,2.5G及以下速率端口密度达8~16个),广泛应用热可插拔模块,降低了单板故障风险。

h) 40G板卡集成度相对较低。客户侧单端口40G板卡需占用1个设备槽位,多数线路侧单端口40G板卡需占用2个设备槽位。

OTN与SDH/MSTP和WDM的技术比较见表1和表2。由此可知,OTN集成了SDH/MSTP和WDM技术的优势。在规划设计OTN时,光层和电层可分别参照WDM和SDH/MSTP网络的规划设计原则。

表1 OTN与SDH/MSTP的技术比较OTN电交叉技术及组网应用分析

表2 OTN与WDM的技术比较OTN电交叉技术及组网应用分析

2 国内运营商大颗粒业务传送需求特点

国内运营商大颗粒(GE及以上)业务主要为满足IP网络和大客户租线电路需求。网络架构基本采用省际干线、省内干线和本地网3层模式。各个层面大颗粒业务传送需求的特点如表3所示。

表3 国内运营商各层面大颗粒业务传送需求特点OTN电交叉技术及组网应用分析

3 OTN电交叉技术组网应用研究

由OTN电交叉连接设备特点和运营商网络需求特点可知,OTN电交叉连接技术适用于业务颗粒种类多及汇聚、调度和保护需求较多的省内干线和本地网;在省际干线中,可利用OTN交叉连接设备建设GE、2.5G、10G及10GE等大颗粒业务专网,提供国际业务及大客户租线、IP承载网骨干核心节点间的传送通道等业务,实现高等级业务在传输层面的恢复和保护。鉴于IP互联网业务带宽太大,且正逐渐从10G向40G颗粒升级,故不适合采用OTN电交叉设备组网。

以下在对OTN电交叉连接设备采用环形和网状网结构组网分析的基础上,提出OTN组网建议。

3.1 环形OTN组网分析

基本网络模型:1个物理光缆环上共有A、B 2个核心节点和D1~D8 8个汇聚节点,OTN线路侧波道速率为10G,汇聚节点的平均业务量为100G,平均流向2个核心节点,所有业务均配置SNCP保护。

该模型下,3种组网方式的设备和网络利用率分析见表4。

表4 环形OTN不同组网方式的利用率分析OTN电交叉技术及组网应用分析

由表4可知,鉴于在相同业务需求下,OTN环网节点数越多,对每个汇聚节点设备的交叉连接处理能力要求就越高,对OTU的需求数就越多,设备能力的浪费就越大,并占用较多的机房及电源等配套设施资源,因此建议环形OTN的节点数以4~6个为宜。当物理光缆环上的节点数过多时,可采用在1套传送平台上利用不同波道组建多个OTN环网的方式,以提高每个节点设备的利用率。

3.2 网状OTN组网分析

网络模型(见图2):网络中共有14个汇聚节点,OTN线路侧波道速率为10G,汇聚节点的平均业务量为100G,平均流向A、B 2个核心节点,所有业务均配置SNCP保护。

OTN电交叉技术及组网应用分析

图1 环形OTN结构示意 OTN电交叉技术及组网应用分析

图2 网状OTN结构示意

网状网的特点是:网络的每个节点都有2个以上的物理路由方向,具备抗多点故障能力,可靠性比环形网络高;与环网相比,网状网路由丰富,平均每条业务经过的节点数量更少,网络资源利用率更高。

在图2所示的网络模型中,若所有节点的业务均按最短路径原则组织,则每条业务平均经过2.4跳;每个汇聚节点交叉容量与接入容量的需求比约为8.6∶1;网络资源利用率与环网组网方式2相近。因此,建议在网状网情况下,平均每条业务经过的跳数宜小于3。

4 结束语

自1998年提出OTN技术标准以来,经10余年的不断发展,OTN电交叉技术和设备已从以SDH业务为主发展到了对SDH、以太网等多业务的综合承载,GE以上多种大颗粒业务也迅速得到了发展。OTN已迎来了广阔的市场前景,将成为本地网、城域网和区域干线网络的主要传输技术。OTN组网技术是当前的研究热点。本文在对OTN技术、设备特点及国内运营商网络业务需求特点深入分析的基础上,提出了利用OTN电交叉设备组织环形网和网状网的建设方案,以供同人参考。

(责任编辑:6g下载网)

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