试述网中OTN在城域网中运用

文章对电信运营商本地波分系统的应用现状、技术发展趋势进行了全面分析，并提出OTN网络在城域网中的发展思路和组网模式。
1 前言
近年来，随着IP城域网的扁平化发展和宽带不断提速的趋势，使得城域网内大颗粒电路的传送需求不断增加，对城域传输网络的发展提出了挑战。国内的电信运营商在城域网内已逐步开始了OTN网络的建设，本文将主要探讨在OTN网络的规划过程中需要重点考虑哪些因素，以及如何根据业务网络的特点进行组网模式的选择。

2 本地波分系统的应用现状

中国电信的IP城域网前期主要采用三层架构（核心层、汇聚层和业务接入控制层），业务接入控制层的BRAS/SR设备上联到汇聚路由器，汇聚路由器再上联到核心出口路由器（CR）。各节点之间的链路根据业务量的大小采用10G或GE电路。随着IP城域网扁平化的发展趋势，汇聚路由器逐步取消，业务接入控制节点采用直连的方式接入到CR，同时链路速率也发展到以10G为主。在接入网层面，早期建设的DSLAM设备和近期的OLT设备连接到宽带接入网的汇聚交换机，汇聚交换机再通过GE链路上联到BRAS。
由于城域网内10G、GE链路的不断增加，我国很多城域网均建设了本地波分系统，用于大颗粒电路的承载。早期建设的本地波分基本采用传统的DWDM设备，由于其支线路板卡合一，不具备电交叉能力，因此业务配置灵活度较差。随着OTN技术的逐步成熟，近年来建设的本地波分系统均采用了OTN设备，传统的DWDM设备已经基本不再进行新的建设。
OTN设备采用了G.709封装和开销管理，提高了管理和互通的能力。同时，其采用了支线路分离的设计以及大容量电交叉板卡，通过引入电域子层，为客户信号提供在波长/子波长上进行传送、复用、交换的能力，使得业务配置的灵活度非常高，且在业务产生变化时，原有的板卡可以重复使用，保护了前期的投资。
对于城域网内的OTN系统建设，目前还处于一个起步的阶段，其节点设置主要在城域网的核心节点以及部分的汇聚节点，业务提供的主要对象是城域网核心节点和汇聚节点间的GE、10G电路。在组网方式上，由于城域网基本采用双核心架构，BRAS/SR采用星型方式接入，因此OTN系统的建设多以环型组网为主，其主要作用是进行大颗粒电路的长距离承载或解决部分段落光纤资源紧张的问题。
随着IP城域网的发展，在城域网内对光纤的消耗将进一步增加，其传送距离也会增大，光纤的调配管理将会变得繁琐。同时，政企等重要大客户对GE及以上的电路租用需求也会得到提升，因此，对大颗粒电路的低成本承载将成为城域承载网的一个核心需求和OTN网络规模部署的根本动力。

3 OTN定位因素分析

在网络扁平化和宽带提速的形势下，OTN网络应该满足运营商自身IP网络和高端客户的大颗粒电路有效承载及灵活调度、安全可靠的需求。因此，对于OTN网络规划来说，其考虑因素包含以下方面：
（1）满足业务电路的承载需求
采用裸纤方式承载，不需要OTN网络对节点进行覆盖，但对光纤资源的占用较多，同时在距离较长的节点间需配置长距板卡，提高了网络建设成本。如果采用OTN网络承载，则需要OTN网络实现对各个节点的覆盖，其优点是可以节省光纤资源，同时网络可实现保护、汇聚等功能。由此可见，采用两种方式均互有利弊，其选择并非一成不变，不管采用何种方式，均可以满足电路的承载需求，在具体的选择上需要综合考虑，因地制宜。
（2）实现网络的总体最优
网络总体最优方面指的是在满足业务需求的前提下，实现网络单位带宽的建设成本最低。其不但包含了OTN网络建设、光缆建设和管道资源等方面，而且和IP网络的网络架构、端口配置以及宽带接入网的节点设置等均有密切联系。因

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此，要实现网络总体最优，是一个牵涉到方方面面的综合问题。在这一方面，需要IP专业、传输专业、接入专业进行充分的专业协同，以单位带宽成本最优作为全面规划的一个总体原则，并在具体的规划过程中充分进行多专业协同，才能够得到一个较优的整体方案。
（3）合理的资源利用率
运营商的网络建设既需要满足业务，也需要保持网络合理的利用率，其包括了OTN网络的端口利用率、光纤资源的纤芯占用率等。除此以外，对业务电路是否需要通过网络进行保护、采用何种保护方式等也是影响资源占用率的一个因素。
（4）网络具有灵活性和可扩展性
随着网络技术的不断演进和业务的快速发展，业务电路的速率升级和变更在所难免。同时，大客户电路的出现具有一定的不确定性和随机性。因此，在网络规划过程中，网络是否具有灵活性和可扩展性是一个需要的考虑因素。相对于光纤承载方式来说，OTN网络在此具有较大的优越性。

4 OTN组网模式探讨

综上所述，在城域网中进行OTN网络的合理规划势在必行。而在具体的规划过程中，可以从以下方面进行综合考虑：
（1）节点覆盖
在一个城域网中，根据大颗粒电路的业务需求预测，当其在规划期内的需求达到一定规模或者网络出现调度、保护、恢复等需求时，可考虑在城域网的核心、汇聚层进行OTN网络的整体部署。核心、汇聚层的OTN部署一方面需要考虑规划期的需求，同时也要考虑未来汇聚层以下部署OTN网络时所产生的电路，特别是在节点的配置时，要尽量选择交叉容量大的设备。
对于汇聚层以下的层面（BRAS/SR至OLT节点），需要根据实际情况进行统筹考虑。在目前的情况下，OLT机房至汇聚节点距离通常较短，光纤资源相对较为富裕，同时很多城域网也会设置汇聚交换机，因此在OTN网络的规划初期可暂时不考虑汇聚层以下的部署。对于部分区域距离较长或者光缆成本高，电路的业务安全性较高时，可以进行适当的补充。
（2）功能定位
对于OTN网络来说，其在提供大颗粒电路承载方面具有灵活的调度和良好的网络可扩展性，因此是提供GE及以上电路承载的重要手段。除此之外，OTN也具备保护功能和汇聚功能，在实际的规划过程中，需要加强与IP网、宽带接入网之间的协同，明确OTN的功能定位。对于汇聚功能，OTN设备目前可提供端口汇聚或二层汇聚。端口汇聚功能主要是针对IP城域网、宽带接入网等电信运营商自有的网络，有助于节省传输、数据设备的端口；二层汇聚功能主要是针对政企客户的点到多点专线。对于OTN网络的保护功能，由于业务在业务网络本身已具备保护，其对OTN所提供的额外保护需求并不十分迫切。
在设备类型方面，目前国内采用的OTN设备主要以OTM设备为主，通过大容量的电交叉功能，实现不同方向的电路调度和复用。对于ROADM设备来说，由于其对物理指标的自适应功能还不够完善，成本也较高，因此目前的应用不多，有待技术进一步成熟后再考虑商用。
（3）组网模式
在实际的组网中，根据核心节点的数量，往往可以划分成多核心和双核心两类城域网。
对于业务网络具有2个以上核心节点的城域网，可在核心节点之间组成核心调度层，核心节点间采用MESH组网，并提供T级别的大容量ODUk业务调度能力。对于汇聚层，根据具体的地理位置和光缆路由，通过2个核心节点下挂2～3个汇聚节点组成汇聚环。至于OTN网络的接入环，则根据具体需要进行组网。这样的组网模式比较适合于核心节点数量较多且核心层光缆资源丰富的城域网，通过核心调度层的大容量电交叉设备，可对业务进行灵活的调度。
对于采用双核心的城域网，可直接通过2个核心节点的OTN设备下挂2～3个汇聚节点组网。同样对于OTN网络的接入环，则根据具体需要进行组网。这样的组网方式适合于业务网络本身以双核心进行组网的城域网，其OTN网络结构简单，业务流向清晰，易于管理和维护，但对核心节点的机房空间和光缆纤芯资源有较高的要求。双核心OTN组网模式如图3所示。
同时，光缆网络的架构也应匹配OTN组网的需求，对中继层光缆注重结构优化，丰富路由维度，为本地城域网构建统

一、端到端的OTN波分网络打下物理路由基础。

（4）技术演进
在OTN的组网过程中，还涉及到一些技术演进方面的因素，如：线路速率采用10G还是40G、100G？目前部署的网络普遍采用10G的速率，40G速率在部分大型本地网的核心层已经得到应用，而100G的OTN设备也开始进行商用。对于波分设备来说，是先演进到40G然后100

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G还是跨过40G直接到100G？由于40G的波分系统对光缆的PMD系数有较高的要求，使得ROADM的引入受到了限制，而业界对100G系统的调制码型已达成共识，采用基于相干检测的PM—QPSK编码技术和相应的编码纠错技术，使得100G系统无需对CD和PMD进行光域补偿，为网络规划带来了便利，同时也为ROADM的引入创造了条件。因此，在波分网络的规划过程中，要综合考虑业务需求和网络的功能定位来进行线路速率的选择。
对于OTN网络的控制平面，如果启用其相关功能，可以提供重路由恢复，提高网络的安全性，增强网络的自愈能力，也方便业务的开通和调度。但另一方面，控制平面的启用也增加了网络故障定位的难度，并且需要一张轻载的网络，浪费了部分网络资源。在具体规划过程中，控制平面是否采用需要根据城域网的整体架构和安全性等进行综合考虑。

5 结束语

在具体的组网过程中，传输专业应加强与IP、接入专业的协同，结合上层业务网特点、业务需求预测、现有管线资源、维护调度要求及综合建设成本等因素进行充分论证，制定本地OTN网络的目标架构，并分步实施，逐步到位。
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