光傳送網絡OTN架構簡介以及未來發展趨勢
發布時間：2019-5-5 10:27
發布者：chaser12
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OTN(Optical Transport Network, 光傳送網絡)以WDM（波分復用）技術為基礎，在超大傳輸容量的基礎上引入了SDH（同步數字體系）強大的操作、維護、管理與指配能力，同時彌補SDH在面向傳送層時的功能缺乏和維護管理開銷的不足。 OTN使用內嵌標準FEC（前向糾錯），豐富的維護管理開銷，適用于大顆粒業務接入FEC糾錯編碼，提高了誤碼性能，增加了光傳輸的距離。 由于豐富的業務和帶寬需求，即對傳送網能力和性能的要求, OTN將電域和光域統一管理，可提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長連接以及電信級保護，以其強大的開銷、維護管理以及組網能力成為當前傳送網的主要方向。 通信網與光傳輸網之間的關系通信網是各種業務統一傳送、處理和交換的信息網絡，這個業務網絡可以是PSTN的網絡（程控交換所構成的公用電話）, 也可以是CATV電視網絡和其他一些專用網絡的應用網絡，這些應用網絡都要通過底層的傳輸網來進行信息的傳遞。 通信網絡的底層傳輸網分為兩部分： • WDM光傳送網 • SDH 光傳送網是一個典型的WDM網絡，中間的設備包括OXC（光交叉連接）和OADM（光分插復用器）等；SDH網絡則是用在邊緣交換層的網絡，采用的是分層和分割理念。 SDH和WDM系統位于不同的層面，基于WDM的光傳送網屬于光層面，而SDH傳送網是應用在邊緣層的電層面上的網絡，實際上這兩種網絡一般都是綜合起來使用，邊緣網絡使用SDH網絡，中間的傳輸網絡采用WDM波分復用網絡。 SDH光同步數字網SDH(Synchronous Digital Hierarchy, 同步數字體系)網由一些SDH的網絡單元組成，在光纖上進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接等功能。 如圖所示一個塊狀幀分為9行270列，一幀中的字節數為9x270=2430; 折合成比特數（一字節8比特）, 9x270x8=19440。 SDH起初是為語音通信而設計；對于語音信息需要遵循PCM的抽樣、量化編碼原則。抽樣量化編碼的原則是指語音信息的帶寬為0~4KHz, 符合奈奎斯特抽樣準則的話，每秒需要抽8k次，時間為125us。 如果要保證語音通信的順利進行, STM-1這一幀需要在125us之內把它傳輸出去；也就意味著對于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STM-1按字節間插復用后所獲得); • 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). 對于目前的單波長光通信系統來說，商用一般最高為40G, 不過該速率下需要利用價格很高的光器件來保證其質量，因此設備成本很高，當前SDH網絡中主要還是以10G以及以下速率為主。 基于WDM的光傳送網對于WDM來說，光傳送網也分為通道層和傳輸媒質層。上面有一個電路層，跟SDH一樣，電路層是用來描述其應用的網絡，有多少個應用網絡，提供應用業務，這些業務都是要送到它的電路層上。通道層除了電通道之外，還有一個光通道層。接著是光的復用層OMS、傳輸層OTS。 光通道層網絡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)和對光連接的監控功能。 波分復用WDM系統工作波段位于C波段和L波段，根據波長間隔的不同可分為兩類：DWDM(波長間隔在0.4nm和2nm之間)和CWDM(波長間隔為20nm)。當前100GHz的DWDM系統波長間隔為0.8nm, 而50GHz的波長間隔為0.4nm。 WDM系統中的部分光器件如下： 光纖 G.655或G.692+DCF（色散補償）。利用DCF彌補G.692在1550nm波長處色散大帶來的脈沖展寬現象； EDFA 摻鉺光纖放大器，工作波長為1528~1565nm。放大信號將多波長信號和OSC監控信道的1510nm信號經過光耦合器進行合波處理。 光模塊 主要封裝包括SFP+、XFP等。比如10G工業級溫度波分復用模塊等。 舉個例子說明光模塊在系統中的應用。 上圖是易飛揚通信推出的4路10G業務接入單板模擬圖。 它的主要功能是將接入的4路1.25Gbit/s~11.3Gbit/s速率范圍內任意協議業務信號進行3R再生，并可轉換為DWDM或CWDM標準波長光信號，以便于合波單元對不同波長的光信號進行波分復用，同時實現上述過程的逆過程。 適用于10G或以下速率的任意業務接入波分傳輸方案。 WDM光傳送網的網絡單元連接模型1. WDM光傳送網的范疇是從左邊的紅虛線到右邊的紅虛線之間的區域。在這個區域內，兩個OLT(光線路終端)中間的通道是光通道；而OLT光線路終端實際上就是設備OTM(光終端復用設備), 負責一個波長信號的上和一個波長信號的下，實現多路的合分波作用。 2. OXC(光數字交叉連接器), 它在網絡管理系統的控制下來控制那些進行光纖的交叉連接。 3. OXC和OLT之間的部分是光復用段，也就是說光的復用段是指兩個復用設備OXC和OTM之間的這段距離。 4. 從OTM出來的單波波長會送到基于SDH的傳送網中。由OLT進入到一個SDH終端，這個SDH終端應該是一個TM(SDH的終端復用設備), 由OLT到TM之間應該是一個SDH中的復用段，用MS來表示，這個復用段屬于電層面上的復用段。一個復用段可以包含若干個再生中繼段，再生中繼段中間又使用了再生中繼器（具有電再生功能）, 這時候復用設備PLT與再生中繼器之間的距離叫做再生段RS。 對OTN未來的展望OTN支持多種上層業務或協議，如SONET/SDH, ATM, Ethernet, IP, PDH, FibreChannel, GFP, MPLS, OTN虛級聯, ODU復用等，是未來網絡演進的理想基礎。 全球范圍內越來越多的運營商開始構造基于OTN的新一代傳送網絡，系統制造商也推出更多OTN功能的產品來支持下一代傳送網絡的構建。 然而在新型業務的需求下, 100G DWDM系統波長資源即將耗盡，大顆粒（波長級）調度需求日益增加，大容量OTN交叉，成本、功耗和散熱壓力變大。此外新型業務對時延參數比較敏感，現網很難適應大量的業務需求。智能光交換ROADM系統的發展標志著全光網絡時代的來臨。 新的機遇來臨，在OTN解決方案上，易飛揚通信不僅可以提供從155M到10G及以上速率的SDH網絡模塊（比如長距離10G SFP+ ZR系列）、應用于新一代WDM網絡的100G CFP-DCO相干模塊等，更可以提供相關無源器件以及可以OEM的CWDM/DWDM波分設備。 部分設備如下圖所示： ◮易飛揚OTM設備 以WDM設備為例： 當前易飛揚(Gigalight)在已有的有源、無源產品的基礎上，還向波分傳輸設備等領域發展，并且在最近通過了某重點實驗室的入網測試，產品深受客戶信賴。了解更多，請訪問易飛揚社區站：https://www.gigalight.com/cn/bbs/article/otn.html |
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