OTN技術(shù)在Sub-ODU1多路復(fù)用中的應(yīng)用

電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)正從以TDM為中心的傳輸結(jié)構(gòu)向一種可簡(jiǎn)化傳輸網(wǎng)絡(luò)且越來越多地依賴于分組交換技術(shù)的結(jié)構(gòu)方向轉(zhuǎn)變。從長期看，SONET/SDH作為現(xiàn)有電信級(jí)城域與核心骨干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)， 其傳輸和交換層的地位將會(huì)被取代，電信運(yùn)營商以此大幅降低運(yùn)營成本。OTN可提供一種比SONET/SDH更簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議，不僅專門針對(duì)傳輸應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，而且不會(huì)像SONET/SDH一樣受困于客戶端信號(hào)傳輸速率低至1.5或2 Mbit/s的高強(qiáng)度配置的交換層功能。

OTN（光傳送網(wǎng)，OpticalTransportNetwork），是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是下一代的骨干傳送網(wǎng)。OTN通過G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”。OTN將解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)無波長/子波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱等問題。

光傳送網(wǎng)面向IP業(yè)務(wù)、適配IP業(yè)務(wù)的傳送需求已經(jīng)成為光通信下一步發(fā)展的一個(gè)重要議題。光傳送網(wǎng)從多種角度和多個(gè)方面提供了解決方案，在兼容現(xiàn)有技術(shù)的前提下，由于SDH設(shè)備大量應(yīng)用，為了解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理和傳送，在SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了MSTP設(shè)備，并已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中大量應(yīng)用，很好地兼容了現(xiàn)有技術(shù)，同時(shí)也滿足了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送功能。但是隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顆粒的增大和對(duì)處理能力更細(xì)化的要求，業(yè)務(wù)對(duì)傳送網(wǎng)提出了兩方面的需求：一方面?zhèn)魉途W(wǎng)要提供大的管道，這時(shí)廣義的OTN技術(shù)（在電域?yàn)镺TH，在光域?yàn)镽OADM）提供了新的解決方案，它解決了SDH基于VC-12/VC4的交叉顆粒偏小、調(diào)度較復(fù)雜、不適應(yīng)大顆粒業(yè)務(wù)傳送需求的問題，也部分克服了WDM系統(tǒng)故障定位困難，以點(diǎn)到點(diǎn)連接為主的組網(wǎng)方式，組網(wǎng)能力較弱，能夠提供的網(wǎng)絡(luò)生存性手段和能力較弱等缺點(diǎn)；另一方面業(yè)務(wù)對(duì)光傳送網(wǎng)提出了更加細(xì)致的處理要求，業(yè)界也提出了分組傳送網(wǎng)的解決方案，目前涉及的主要技術(shù)包括T-MPLS和PBB-TE等。

隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求越來越大，運(yùn)營商和系統(tǒng)制造商一直在不斷地考慮改進(jìn)業(yè)務(wù)傳送技術(shù)的問題。

數(shù)字傳送網(wǎng)的演化也從最初的基于T1/E1的第一代數(shù)字傳送網(wǎng)，經(jīng)歷了基于SONET/SDH的第二代數(shù)字傳送網(wǎng)，發(fā)展到了目前以O(shè)TN為基礎(chǔ)的第三代數(shù)字傳送網(wǎng)。第一、二代傳送網(wǎng)最初是為支持話音業(yè)務(wù)而專門設(shè)計(jì)的，雖然也可用來傳送數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，但是傳送效率并不高。相比之下，第三代傳送網(wǎng)技術(shù)，從設(shè)計(jì)上就支持話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，配合其他協(xié)議時(shí)可支持帶寬按需分配（BOD）、可裁剪的服務(wù)質(zhì)量（QoS）及光虛擬專網(wǎng)（OVPN）等功能。

OTN 最初旨在支持基礎(chǔ)ODU1信號(hào)中速率在2.488 Gbit/s（STS-48/STM-160）之上的SONET/SDH信號(hào)，因此，較高速率OTN的支路槽（時(shí)隙）粒度約為 2.5 Gbit/s。盡管這種粒度大幅簡(jiǎn)化了傳輸網(wǎng)絡(luò)的許多方面，但對(duì)傳輸一些速率顯著低于2.488Gbit/s的重要客戶端信號(hào)而言，效率還是極低的。OTN需要一種更高效的方法來透?jìng)魃鲜鏊俾瘦^低的sub-ODU1信號(hào)，這樣才能作為一種傳輸技術(shù)取代 SONET/SDH 。

在下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）中極為重要的sub-ODU1速率的客戶端信號(hào)包括：

傳統(tǒng)信號(hào)——特別是 SONET STS-3 和 STS-12（SDH STM-1 與 STM-4）

本機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)——特別是每秒千兆位以太網(wǎng) （GE） 以及諸如光纖通道與ESCON的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng) （SAN） 信號(hào)

本機(jī)視頻信號(hào)——如 HD-SDI

未指定的未來 CBR 信號(hào)

Sub-ODU1 速率客戶端信號(hào)的透?jìng)鬟x擇

ITU-T SG15 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)就sub-ODU1 速率客戶端信號(hào)透?jìng)鞯娜N方法進(jìn)行了漫長的討論：

保持OTN分層不變，但針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用采用 sub-ODU1速率的多路復(fù)用。

改變OTN分層，在ODU1信號(hào)范圍內(nèi)針對(duì)sub-ODU1速率的容器在 OTN 上采用全新的獨(dú)立交換層。

擴(kuò)展OTN分層，在現(xiàn)有分層中采用最新較低速率的ODU信號(hào)（ODU0）。

2008年12月，ITU-T最終采用了第三種方法作為長期的解決方案?？紤]到ODU0近期的標(biāo)準(zhǔn)化，在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中使用ODU0以及外購市場(chǎng)的硅晶圓供應(yīng)商提供ODU0映射及交換器，都尚需時(shí)日。因此，ODU0的部署將需要幾年的過渡時(shí)期。該過渡期的第一階段是只將ODU0多路復(fù)用至ODU1，交換則在ODU1 層進(jìn)行。

盡管第二種方法存在一些小范圍的實(shí)施，但其仍有無法忽視的缺點(diǎn)而最終不獲ITU接納。第一種方法仍是一種可行且重要的選擇，適用于每端都采用同一制造商設(shè)備的“同端（book-ended）”系統(tǒng)。

目前 OTN 架構(gòu)中支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多路復(fù)用的Sub-ODU1速率信道 Sub-ODU1多路復(fù)用的一個(gè)重要應(yīng)用是為企業(yè)客戶連接客戶端設(shè)備（CLE）。目前，這種光互連通常使用SONET/SDH，其需要在CLE和/或CPE中實(shí)現(xiàn)全面的SONET/SDH功能。為客戶部署OTN接口后，便無需CLE和/或CPE支持SONET/SDH了。

Sub-ODU1多路復(fù)用的另一個(gè)重要應(yīng)用是在接入和城域網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)有效的物理層匯聚。今后幾年里，會(huì)有來自傳統(tǒng)電信運(yùn)營商接入設(shè)備和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口的SONET/SDH信號(hào)。與其維持一個(gè)完整的SONET/SDH接入網(wǎng)絡(luò)，倒不如通過OTN來透?jìng)鬟@些信號(hào)以大幅簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。匯聚和多路復(fù)用對(duì)于帶寬效率的提高具有非常重要的作用，通常物理層匯聚的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于更高層的匯聚。鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層匯聚最好在網(wǎng)絡(luò)更深處進(jìn)行，以便實(shí)現(xiàn)更好的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用（Statistical Multiplexing）效果。隨著GE信號(hào)開始逐步取代SONET/SDH用于企業(yè)客戶連接以及寬帶接入系統(tǒng)和無線基站的連接，sub-ODU1多路復(fù)用的技術(shù)對(duì)GE的有效支持同樣非常重要。

由于上述應(yīng)用均在一個(gè)電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，且不會(huì)跨越電信運(yùn)營商間的邊界，因此在連接兩端都使用相同廠商設(shè)備的“同端（book-ended）”解決方案是可行的。因此，也就無需對(duì)這種方法加以標(biāo)準(zhǔn)化。針對(duì)物理層接入網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)客戶匯聚的OTN網(wǎng)絡(luò)通常采用無需插/分功能的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或樹形結(jié)構(gòu)。

一、Sub-ODU1客戶端支持的分階段模式

傳統(tǒng)交換設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的局限性導(dǎo)致其短期內(nèi)難以支持ODU0。因此，分三階段的演進(jìn)是最可行的，以配合設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的預(yù)期演進(jìn)：

采用sub-ODU1時(shí)隙和/或通用成幀規(guī)程（GFP）多路復(fù)用的方法來部署同端系統(tǒng)（book-endedsystems）。

采用只將 ODU0 信號(hào)多路復(fù)用至 ODU1 信號(hào)來部署 ODU0。

轉(zhuǎn)向在整個(gè)OTN上充分采用ODU0多路復(fù)用和交換功能。

第一階段滿足了接入網(wǎng)絡(luò)中短期的融合要求，甚至能與第二和第三階段重疊存在。只要還存在用于接入網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)連接的大量傳統(tǒng)SONET/SDH 接口，這種方法就有其存在價(jià)值。

第二階段作為最終發(fā)展至第三階段的一個(gè)過渡會(huì)存在很多年。

PMC-Sierra對(duì)Sub-ODU1客戶端信號(hào)傳輸?shù)闹С諴MC-Sierra 的 HyPHY 器件有兩種方法用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸sub-ODU1 客戶端信號(hào)：

用于SONET/SDH客戶端可實(shí)現(xiàn)TDM多路復(fù)用的時(shí)隙結(jié)構(gòu)，和用于任意速率 CBR 和數(shù)據(jù)包客戶端的 GFP 幀多路復(fù)用。

二、支路時(shí)隙技術(shù)

該方法是對(duì)OTN ODTUjk機(jī)制的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，用于將ODUj信號(hào)多路復(fù)用至ODUk信號(hào)。其主要優(yōu)勢(shì)在于帶寬效率高、簡(jiǎn)單易用而且與OTN ODTUjk多路復(fù)用相一致。

三、GFP 幀多路復(fù)用技術(shù)

ITU-T Rec. G.7041中制定的GFP包括了可選的 GFP 幀線性擴(kuò)展頭（Linear Extension Header），可在一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接上支持多個(gè)GFP幀流的多路復(fù)用。每個(gè)客戶端流都用擴(kuò)展頭中的信道ID號(hào)加以識(shí)別。PMC-Sierra的HyPHY-20G利用這種GFP功能來支持任何sub-ODU1速率CBR客戶端（包括SONET/SDH 客戶端）的映射和多路復(fù)用，或者以分組為導(dǎo)向的客戶端信號(hào)。這種技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于，它能處理任意CBR速率和分組客戶端，但其缺點(diǎn)在于GFP幀開銷可導(dǎo)致映射效率有所降低。

我們可通過使用類似于ITU-T G.984.3 GPON支持CBR信號(hào)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以GFP多路復(fù)用支持CBR信號(hào)。保持每個(gè)客戶端的GFP幀長度大致相等，有助于減少抖動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，每個(gè)OPU1 幀期間抵達(dá)的CBR客戶端字節(jié)數(shù)量應(yīng)為GFP 幀平均大小的適合整數(shù)倍。

由于GFP幀多路復(fù)用類似于分組多路復(fù)用，因此我們需要采用其他方法來確保高質(zhì)量的漂移性能。HyPHY產(chǎn)品可通過測(cè)量到達(dá)客戶端信號(hào)的平均速率來解決這一問題。然后控制GFP幀的大小以匹配該平均速率。平均化的過程確保滿足客戶端信號(hào)的漂移要求。

處理分組客戶端有兩種方法。如果分組客戶端需要字符級(jí)的GFP-T透明，那么所產(chǎn)生的GFP-T流則映射為CBR客戶端。如果分組客戶端可作為分組流傳輸，則每個(gè)分組數(shù)據(jù)包都將封裝在一個(gè)GFP-F幀中。這些GFP幀將以公平機(jī)制通過GFP幀多路復(fù)用插入到OPU1有效載荷。

值得注意的是我們既能夠?qū)⒄麄€(gè)OPU1用于GFP幀，也可以在部分時(shí)隙正用于支路時(shí)隙多路復(fù)用技術(shù)的情況下將其他部分的時(shí)隙用于GFP。GFP多路復(fù)用還可應(yīng)用于特定的時(shí)隙。

圖 1——結(jié)合支路時(shí)隙和 GFP 幀多路復(fù)用的潛在時(shí)隙使用情況

四、結(jié)論

OTN有望實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)化的透?jìng)骶W(wǎng)絡(luò)，最終在物理層取代SONET/SDH.為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，OTN 必須能夠傳輸一系列具有sub-ODU1速率的重要傳統(tǒng)客戶端信號(hào)，包括GE和SONET/SDH以及新興客戶端信號(hào)，如視頻信號(hào)。

長期來看，新型1.244 Gbit/s ODU0信號(hào)有望支持所有sub-ODU0速率客戶端，不過，支持交換式 ODU0的技術(shù)還需要一定的時(shí)間。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多路復(fù)用解決方案將繼續(xù)在接入應(yīng)用中針對(duì)物理層融合長期發(fā)揮作用。由于其點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特性，我們可通過在連接的兩端均采用相同廠商的設(shè)備來方便地端接這些應(yīng)用。

PMC-Sierra 的HyPHY器件是獨(dú)一無二的解決方案，可同時(shí)支持 :（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)sub- ODU1 速率客戶端映射與多路復(fù)用至OTN ,以及（2）大容量 SONET/SDH VCAT 和 STS-n 交換。

PMC-SierraHyPHY產(chǎn)品系列支持的sub-ODU1映射/多路復(fù)用技術(shù)可在低復(fù)雜性、高靈活度和卓越性能之間做適當(dāng)平衡。HyPHY為城域網(wǎng)設(shè)備提供了最高靈活性，同時(shí)亦有助推動(dòng)用于sub- ODU1 速率客戶端匯聚和交換的 ODU0 網(wǎng)絡(luò)部署。