光傳送網(wǎng)絡(luò)OTN架構(gòu)簡(jiǎn)介以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

什么是OTN ?

OTN(Optical Transport Network, 光傳送網(wǎng)絡(luò))以WDM（波分復(fù)用）技術(shù)為基礎(chǔ)，在超大傳輸容量的基礎(chǔ)上引入了SDH（同步數(shù)字體系）強(qiáng)大的操作、維護(hù)、管理與指配能力，同時(shí)彌補(bǔ)SDH在面向傳送層時(shí)的功能缺乏和維護(hù)管理開(kāi)銷(xiāo)的不足。

OTN使用內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)FEC（前向糾錯(cuò)），豐富的維護(hù)管理開(kāi)銷(xiāo)，適用于大顆粒業(yè)務(wù)接入FEC糾錯(cuò)編碼，提高了誤碼性能，增加了光傳輸?shù)木嚯x。

由于豐富的業(yè)務(wù)和帶寬需求，即對(duì)傳送網(wǎng)能力和性能的要求, OTN將電域和光域統(tǒng)一管理，可提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長(zhǎng)連接以及電信級(jí)保護(hù)，以其強(qiáng)大的開(kāi)銷(xiāo)、維護(hù)管理以及組網(wǎng)能力成為當(dāng)前傳送網(wǎng)的主要方向。

通信網(wǎng)與光傳輸網(wǎng)之間的關(guān)系

通信網(wǎng)是各種業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送、處理和交換的信息網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以是PSTN的網(wǎng)絡(luò)（程控交換所構(gòu)成的公用電話）, 也可以是CATV電視網(wǎng)絡(luò)和其他一些專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，這些應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)都要通過(guò)底層的傳輸網(wǎng)來(lái)進(jìn)行信息的傳遞。

通信網(wǎng)絡(luò)的底層傳輸網(wǎng)分為兩部分：

? WDM光傳送網(wǎng)

? SDH

光傳送網(wǎng)是一個(gè)典型的WDM網(wǎng)絡(luò)，中間的設(shè)備包括OXC（光交叉連接）和OADM（光分插復(fù)用器）等；SDH網(wǎng)絡(luò)則是用在邊緣交換層的網(wǎng)絡(luò)，采用的是分層和分割理念。

SDH和WDM系統(tǒng)位于不同的層面，基于WDM的光傳送網(wǎng)屬于光層面，而SDH傳送網(wǎng)是應(yīng)用在邊緣層的電層面上的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上這兩種網(wǎng)絡(luò)一般都是綜合起來(lái)使用，邊緣網(wǎng)絡(luò)使用SDH網(wǎng)絡(luò)，中間的傳輸網(wǎng)絡(luò)采用WDM波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)。

SDH光同步數(shù)字網(wǎng)

SDH(Synchronous Digital Hierarchy, 同步數(shù)字體系)網(wǎng)由一些SDH的網(wǎng)絡(luò)單元組成，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接等功能。

如圖所示一個(gè)塊狀幀分為9行270列，一幀中的字節(jié)數(shù)為9x270=2430; 折合成比特?cái)?shù)（一字節(jié)8比特）, 9x270x8=19440。

SDH起初是為語(yǔ)音通信而設(shè)計(jì)；對(duì)于語(yǔ)音信息需要遵循PCM的抽樣、量化編碼原則。抽樣量化編碼的原則是指語(yǔ)音信息的帶寬為0~4KHz, 符合奈奎斯特抽樣準(zhǔn)則的話，每秒需要抽8k次，時(shí)間為125us。

如果要保證語(yǔ)音通信的順利進(jìn)行, STM-1這一幀需要在125us之內(nèi)把它傳輸出去；也就意味著對(duì)于SDH的任何一幀，其周期相同，均為125us。

而幀速率就可以求得：

? STM-1為155.520Mb/s;

? STM-4為622.080Mb/s (4個(gè)STM-1按字節(jié)間插復(fù)用后所獲得);

? STM-16為2488.320Mb/s (該速率一般記為2.5Gb/s);

? STM-64為9953.280Mb/s (記為10Gb/s);

? STM-256為39813.12Mb/s (記為40Gb/s).

對(duì)于目前的單波長(zhǎng)光通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，商用一般最高為40G, 不過(guò)該速率下需要利用價(jià)格很高的光器件來(lái)保證其質(zhì)量，因此設(shè)備成本很高，當(dāng)前SDH網(wǎng)絡(luò)中主要還是以10G以及以下速率為主。

基于WDM的光傳送網(wǎng)

對(duì)于WDM來(lái)說(shuō)，光傳送網(wǎng)也分為通道層和傳輸媒質(zhì)層。上面有一個(gè)電路層，跟SDH一樣，電路層是用來(lái)描述其應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，有多少個(gè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，提供應(yīng)用業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)都是要送到它的電路層上。通道層除了電通道之外，還有一個(gè)光通道層。接著是光的復(fù)用層OMS、傳輸層OTS。

光通道層網(wǎng)絡(luò)主要是完成光通道適配(OPA)、光通道終端(OPT)、光通道交叉連接(OPX)和對(duì)光連接的監(jiān)控功能。

波分復(fù)用WDM系統(tǒng)工作波段位于C波段和L波段，根據(jù)波長(zhǎng)間隔的不同可分為兩類(lèi)：DWDM(波長(zhǎng)間隔在0.4nm和2nm之間)和CWDM(波長(zhǎng)間隔為20nm)。當(dāng)前100GHz的DWDM系統(tǒng)波長(zhǎng)間隔為0.8nm, 而50GHz的波長(zhǎng)間隔為0.4nm。

WDM系統(tǒng)中的部分光器件如下：

光纖

G.655或G.692+DCF（色散補(bǔ)償）。利用DCF彌補(bǔ)G.692在1550nm波長(zhǎng)處色散大帶來(lái)的脈沖展寬現(xiàn)象；

EDFA

摻鉺光纖放大器，工作波長(zhǎng)為1528~1565nm。放大信號(hào)將多波長(zhǎng)信號(hào)和OSC監(jiān)控信道的1510nm信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦合器進(jìn)行合波處理。

光模塊

主要封裝包括SFP+、XFP等。比如10G工業(yè)級(jí)溫度波分復(fù)用模塊等。

舉個(gè)例子說(shuō)明光模塊在系統(tǒng)中的應(yīng)用。

上圖是易飛揚(yáng)通信推出的4路10G業(yè)務(wù)接入單板模擬圖。

它的主要功能是將接入的4路1.25Gbit/s~11.3Gbit/s速率范圍內(nèi)任意協(xié)議業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)行3R再生，并可轉(zhuǎn)換為DWDM或CWDM標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)光信號(hào)，以便于合波單元對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的逆過(guò)程。

適用于10G或以下速率的任意業(yè)務(wù)接入波分傳輸方案。

WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型

1. WDM光傳送網(wǎng)的范疇是從左邊的紅虛線到右邊的紅虛線之間的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)OLT(光線路終端)中間的通道是光通道；而OLT光線路終端實(shí)際上就是設(shè)備OTM(光終端復(fù)用設(shè)備), 負(fù)責(zé)一個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的上和一個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的下，實(shí)現(xiàn)多路的合分波作用。

2. OXC(光數(shù)字交叉連接器), 它在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的控制下來(lái)控制那些進(jìn)行光纖的交叉連接。

3. OXC和OLT之間的部分是光復(fù)用段，也就是說(shuō)光的復(fù)用段是指兩個(gè)復(fù)用設(shè)備OXC和OTM之間的這段距離。

4. 從OTM出來(lái)的單波波長(zhǎng)會(huì)送到基于SDH的傳送網(wǎng)中。由OLT進(jìn)入到一個(gè)SDH終端，這個(gè)SDH終端應(yīng)該是一個(gè)TM(SDH的終端復(fù)用設(shè)備), 由OLT到TM之間應(yīng)該是一個(gè)SDH中的復(fù)用段，用MS來(lái)表示，這個(gè)復(fù)用段屬于電層面上的復(fù)用段。一個(gè)復(fù)用段可以包含若干個(gè)再生中繼段，再生中繼段中間又使用了再生中繼器（具有電再生功能）, 這時(shí)候復(fù)用設(shè)備PLT與再生中繼器之間的距離叫做再生段RS。

對(duì)OTN未來(lái)的展望

OTN支持多種上層業(yè)務(wù)或協(xié)議，如SONET/SDH, ATM, Ethernet, IP, PDH, FibreChannel, GFP, MPLS, OTN虛級(jí)聯(lián), ODU復(fù)用等，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的理想基礎(chǔ)。

全球范圍內(nèi)越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始構(gòu)造基于OTN的新一代傳送網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)制造商也推出更多OTN功能的產(chǎn)品來(lái)支持下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

然而在新型業(yè)務(wù)的需求下, 100G DWDM系統(tǒng)波長(zhǎng)資源即將耗盡，大顆粒（波長(zhǎng)級(jí)）調(diào)度需求日益增加，大容量OTN交叉，成本、功耗和散熱壓力變大。此外新型業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延參數(shù)比較敏感，現(xiàn)網(wǎng)很難適應(yīng)大量的業(yè)務(wù)需求。智能光交換ROADM系統(tǒng)的發(fā)展標(biāo)志著全光網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨。

新的機(jī)遇來(lái)臨，在OTN解決方案上，易飛揚(yáng)通信不僅可以提供從155M到10G及以上速率的SDH網(wǎng)絡(luò)模塊（比如長(zhǎng)距離10G SFP+ ZR系列）、應(yīng)用于新一代WDM網(wǎng)絡(luò)的100G CFP-DCO相干模塊等，更可以提供相關(guān)無(wú)源器件以及可以O(shè)EM的CWDM/DWDM波分設(shè)備。

部分設(shè)備如下圖所示：

?易飛揚(yáng)OTM設(shè)備

以WDM設(shè)備為例：