张骞 石鹏 西安电子科技大学37#
摘要：本文阐述了光传送网络的特征﹑映射方式﹑与SONET/SDH相比的优点以及前景。主要介绍了光传送网络接口协议G.709。
关键词：光传送网络 通用成帧规程 自动保护交换
1． 引言
随着用户对服务和带宽增长的需要，同时要减少资金预算，运营商们使用他们现有的光纤网络来满足市场需求。从十九世纪八十年代开始，SONET/SDH通过提供保护和性能监视满足了这些需求，同时SONET/SDH支持协议的灵活的透明的混合，包括：IP, Fiber Channel, Ethernet and GFP。 在接下来的10年中，DWDM网的实现增加了现有的光纤带宽。但它严重地缺乏SONET/SDH技术所固有的保护和管理能力。DWDM的实现也产生了一组新的网元，包括光放大器，光交换机，复用器，解复用器。所有的这些在网络中引入了一个子层来不断的监视错误流量。
OTN综合了SONET/SDH的优点和DWDM的带宽可扩展性。总之，OTNs应用SONET/SDH的OAM&P功能到DWDM光网络。新发展的OTN在ITU-TG.709中有详细说明。
2．OTN特征
所谓OTN，从功能上看，就是在光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控，并保证其性能指标和生存性。它同SDH传送网一样，满足传送网的通用模型，遵循一般传送网组织原理、功能结构的建模和信息的定义，采用了相似的描述方式，因此，许多SDH传送网的功能和体系原理都可以移至OTN。
与SDH传送网技术相比，OTN有以下几个特点：
（1）因为OTN是按照信号的波长来进行信号处理，因此，他对所传送数字信号的传输速率、数据格式及调制方式完全透明，这意味着光传送网不仅可以透明传送今天已经广泛使用的SDH、IP、以太网、帧中继(FR)和ATM 信号等，而且也完全可以透明传送今后使用的新的数字业务信号。
（2）因为OTN采用了DWDM传输技术，因此，不仅实现了超大容量的传输，更重要的是使光传送网具有极强的可扩充性，这使得光传送网可以不断地根据业务发展情况，进行网络扩容。
（3）因为OTN采用了光交叉技术，因此，光传送网具有极强的重新配置及保护、恢复特性。光传送网可以进行波长级、波长组级和光纤级灵活重组，特别是在波长级可以提供端到端的波长业务。此外，光传送网的恢复时间可以降低到100 ms量级。
（4）因为OTN简化了网络层次和结构，大量使用了光无源器件，进而简化了网络管理和规划难度，提高了网络的可靠性，进而大幅度降低了网络建设和运营维护的成本。
（5）因为OTN主要在光域内传送和处理信号，因而，消除了电子瓶颈。
（6）由于OTN使用模拟波分复用，而SDH传送网采用了时分复用，这一点
（7）目前，OTN还缺乏光域内完整和足够的性能监测和故障管理能力，这是制约光发送网发展的重要因素。
（8）OTN的标准化工作还不成熟与完善。
3．OTN中各种业务信号的映射方式
目前，在光传送网中，常用的映射方式有：SDH over OTN、ATM over OTN和ATM over SDH over OTN。除此之外，还有一些其它的映射方式。各种映射方式如图1.所示。
图1. OTN中各种业务信号映射方式
对于SDH over OTN方式来讲，它具有SDH本身所具备的OA&M功能，具有比较强的保护和恢复能力，可以在SDH的基础上实现各种业务的综合，可以按照波长根据发展需要进行扩容，缺点是各种业务信号在进入SDH后，缺乏像ATM那样的QoS保证。
对于ATM over OTN方式来讲，虽然它具有ATM和OTN方式的优点，可以提供端到端QoS保证；但由于没有SDH，加之，OTN本身的限制，使得这种传送方式缺乏足够的保护和恢复能力及网管功能，进而使得这种方式和应用在现在受到了很大的限制。
对于ATM over SDH over OTN方式来讲，这种方式在目前的技术发展情况下，是技术性能最完善的，但也是最复杂，最昂贵的。
此外，还可以将以太网信号直接映射到OTN，这种方式可以使广域网、城域网和局域网作到无缝连接，可大大简化设备、降低成本，在小范围内抖动与定时性能较好，但这种方式只有有限的故障检测和性能管理功能，没有保护倒换能力。
将来光传送网会采用ITU-TG.709建议所规范的数字包封（Digital Wrapper）技术，解决各种信号的映射问题。这种技术不仅彻底解决了客户层信号透明传送及网络边缘处故障检测和性能管理问题，而且还解决了光路性能监视和光层保护和恢复指令传送问题。另外，结合使用带外FEC，可以明显地改善系统的光信噪比。
4. OTN的新发展 - G.709
SONET/SDH已经成为当今传送网络的主要技术。除了它的基于标准的互操作性特征外，SONET/SDH具有性能监视，错误隔离，保护交换，交织，可扩展性。然而，SONET/SDH被优化以服务基于话音的业务，具有严格的时分复用（TDM）设计，这样的设计无法实现突发数据流量有效使用带宽。随着不断增长的互联网和其它数据业务，需要一个新的网络方案来满足网络的可扩展性和易管理性需求。基于ITU－T G.709的 OTN 应运而生。它可以保证各种各样设备接口的兼容。SONET/SDH协议是为管理每个光纤上单个波长的传输而设计，而OTN是为管理每个光纤上多个波长传输而设计－DWDM系统的基础。而且，OTN提供了管理每条光纤上每一个波长的能力。基于SONET/SDH的网络在满足网络容量需求方面起着重要的作用，并且以后仍将起着重要作用。但是由于SONET/SDH自身的限制和不断改变的网络需求，OTN更能适应今后网络的发展。
随着不断增长的需求，网络操作者认识到他们必须提高维护网络的简便性。而且新的标准必须在旧的基础上提高。它必须向后兼容，具有高灵活性以便和未来的标准一致，并且需要较少的花费。而G.709能够满足这些新的要求。
OTN（G.709）具有许多优点，包括：能够管理每一个波长的信号，能够进行错误隔离，具有相对较小的头部，增加了FEC校验以提高性能，并且协议透明等。 OTN（G.709）的主要优点之一是支持现有的SONET/SDH协议的客户映射能力和后向兼容能力而不需要改变格式，比特速率和时隙。它允许使用通用成帧协议（GFP）传输不同类型的数据分组,支持日益增长的数据驱动的需求。新的GFP映射减少了光纤和IP层之间的层，因此能够更有效的利用带宽。映射能力的优点在于它把光传送网络作为一个协议不可知的载体允许透明地传输SDH/SONET, ETHERNET,ATM,IP,MPLS和其它协议/客户。
来源于数字封装的概念，OTN（G.709）提供了载波级的鲁棒性，并提供了管理光网络的一些特征。OTN（G.709）增加了一个光信道层，每个波长被包装在一个数字封装内。数字封装包含着携带头字节的头部和完成前向纠错的尾部。在头部和尾部之间是负荷部分，这一部分允许所有现有的网络通信协议被映射，而且不会破坏这个协议。因此OTN（G.709）是一个独立的协议。利用头字节每一个光传送网络节点都能在整个网络上携带和传送管理和控制信息，在每一个波长上进行性能监视和其它的网络管理。FEC部分完成探测和纠正在一个光链路上的传输错误。和SONET/SDH中的BIP-8错误监视不同，FEC有纠正错误的能力－允许服务提供商们提供和支持不同的服务等级协议的一个关键特征。通过使错误最小化，FEC在扩充光纤的可达范围方面起着重要的作用，并且在高速传输方面起着至关重要的作用。
G.709是关于OTN接口的协议，OTN接口能够满足数字业务网络的需求。它提高了网络的可靠性，效率，管理和寿命。
为了满足可靠性，G.709借鉴了SONET/SDH标准中的许多功能。它并没有匹配每一个功能，但有好几个相似的。
首先，G.709使用了一个分层地结构来完成它的任务。一层是关于成帧的，另一层具有携带的负荷，还有一层本身具有网络性能，等等。但是并不是要模仿或限制它自己到SONET/SDH层，相似处是显而易见的。分层结构有助于技术人员从一个纯粹的SONET/SDH网向G.709版本的OTN迁移。
G.709有一个运行过程中的性能监视，这可以确保网络连续的不出差错。而且，它允许自动保护交换（APS），这会在网络失败的情况下重新路由。 APS功能满足SONET/SDH标准；然而，APS目前并没有完全被实现，并且没有被ITU定义。
由于G.709并不是SONET/SDH标准的演化，它们之间存在着几个主要的不同点。OTN（G.709）允许光信道的管理，而SONET/SDH仅关心在单个光纤中单个波长的数字性能。G.709允许管理穿越多个网络的每一个光纤中的每一个波长。
另外一个不同是OTN（G.709）使用了一个FEC编码。FEC提供了若干个选项。首先它通过在现有的网络中提高无错性能来允许过去并不被允许的通信。通过一个3－R中继器或放大器，FEC也能使用户建立更长的光跨度－以前无法使用。
最后，FEC的使用提供了一个标准，这个标准可以在一个端到端的基础上不需O-E-O转换来管理DWDM波长。
FEC编码允许网络供应商在错误产生时探测和纠正错误。由于错误正在被纠正并且不会向周围传播，所以只需作一些预防性的维护工作。和纠正性的维护工作比较起来，纠正性的维护工作必须被立即完成。
总之，FEC允许：（1）错误探测和纠正。增加了无错运行的概率。（2）通过提供了5dB的增益，跨越的长度增加了20km。（3）增加了网络上线路速率，这个以前无法支持。（4）给网络供应商提供了一个预防性的维护工具。
总之，OTN（G.709）模仿了SONET/SDH的一些功能。包括分层结构，连接监视，自动保护交换功能（APS），其它头部功能的复制。OTN（G.709）和SONET/SDH相比也有一些主要的差异。包括光域内光信道的管理，FEC的使用，在减少花费的情况下，管理DWDM网络的标准。
5．OTN的未来
OTN的主要优点是完全的向后兼容，这使得它可以建立在现有的SONET/SDH管理功能基础上。另外，提供了存在的通信协议的完全透明，例如，IP，PoS和GFP。
OTN，特别是FEC的实现，使得网络运营商运行他们的网络既经济又高效。尽管G.709标准描述了基本的框架结构和管理域，在光控制平面中网络管理和光链路的建立仍要定案。
总之，OTN是今后传送网技术发展的唯一选择。可以预计，在不久的将来，光传送网技术会得到广泛应用。
参考文献：
[1] ITU-T Rec. G.709, “Interfaces for the Optical Transport Network (OTN),” 2001.
[2] ITU-T Rec. G.7041/Y.1303, “Generic Framing Procedure (GFP),” 2001.
[3] ITU-T Rec. G.707, “Network Node Interface for the Synchronous
Digital Hierarchy (SDH),” 1996.
[4] 韦乐平，“下一代网络生存性的总体考虑” 世界电信,2000。
[5] 刘涛， “面向未来光传送网－（OTN）技术” 电信工程技术与标准化，2000。
摘自 光纤新闻网
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