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光传送网技术结构

     光网络是面向传送的信息基础设施,在现代通信网中发挥着重要作用。近十年来,随着互联网技术的快速发展,具备宽带、动态、突发等显著特征的IP业务爆炸式地迅猛崛起,对通信容量、服务质量、灵活性和可靠性提出越来越高的要求。与此同时,波分复用技术的成熟与广泛应用,为充分挖掘光纤带宽和支撑网络通信能力的增长提供了根本保证。
       纵观光网络发展演进趋势,呈现出IP驱动、波长传送、智能控制的主要特点。
       (1) IP驱动是光网技术创新之源:为满足大容量IP承载网和多种业务颗粒交换的通信需求,围绕GE/10GE/100GE业务接入和交叉调度能力形成了新一代的光传送网体系架构,同时向支持业务统计复用的分组传送网功能发展;
       (2) 波长传送是光网统一平台之基:釆用面向波长传送的全光频域路线为实现光层通道组织和构建光网统一平台提供了可行的解决方案,当前由固定栅格向灵活栅格技术发展,可进一步提高全光网通信的能力和效率;
       (3) 智能控制是光网发展必由之路:针对光网络自动交换和动态联网的功能需求,引入控制平面技术,实现智能化的连接建立、维护和拆除,完成资源自动发现与管理,是光网络发展的必然趋势。
光传送网
       基于应用范围、技术关键点、标准化路线和通信技术更新换代的不同考虑,光网络发展出现了多元化的倾向,各种类型的解决方案在满足传送网基本功能要求下呈现出不同的层次结构和性能特征。下面重点讲述若干代表性光网络技术,包括光传送网(OTN)、分组传送网(PTN)、自动交换光网络(ASON)、波长交换光网络(WSON)、全光网(AON)等,它们分别从不同角度的发展思路和不同阶段的需求驱动,在宽带网络中发挥了重要作用。
光传送网技术
       随着社会经济的发展,人们对信息的需求急剧增加,信息量呈指数增长,通信业务也从电话、数据向视频、多媒体等宽带业务发展,对通信节点的交叉调度能力提出了新的要求。传统的光同步数字传送网(SDH)方案存在交叉粒度小(150Mbit/s虚容器速率)、节点容量有限(数十至数百Gbit/s)的局限性,难以发挥WDM传输的带宽优势,进一步的发展方向是更为灵活、具备大带宽和多颗粒度业务交换能力的新型传送网技术,从而满足GE/10GE/100GE等高速以太网业务的接入和交叉调度功能需求,光传送网(OTN:OpticalTransportNetwork)的概念应运而生。
1. 光传送网结构
       光传送网(OTN)是一种以波分复用与光通路技术为核心的新型通信网络传送体系,它由通过光纤链路连接的光分插复用、光交叉连接、光放大等网元设备组成,对承载客户信号的光通路实现传送、复用、交换、管理、监控和生存性的功能。完整的OTN包含光层和电层。在光层,OTN可以实现大颗粒的处理,类似于WDM系统;在电层,OTN使用异步的映射和复用.使得关键的交叉可釆用经济的空分交叉技术。OTN技术在实现与WDM同样充足带宽的前提下,具备和SDH一样的组网能力,同时克服了以虚容器调度为基础的SDH传送网扩展性和效率方面的明显不足,提供了一种用于管理多波长、多光纤网络带宽资源的经济有效的技术手段。与其他类型的传送网络相比较,OTN可综合利用电层交叉与光层交叉的优势,具有吞吐量大、透明度高、兼容性好和生存能力强等特点,成为面向新一代高速率通信网络重要的统一传送平台技术,代表了大容量多业务统一承载的发展方向,是国家宽带网络基础设施建设的关键,具有极其广阔的应用前景和市场潜力。
光传送网
实现光层联网的基本目的包括:
     •  消除电子设备引入的带宽瓶颈,大大提高传送网的吞吐容量;
     •  允许旁路非落地业务,降低对节点路由器规模的要求;
     •  提供了透明的光传送平台,允许互连任何新老系统和制式的信号;
     •  采用合理的网络分层技术减少建网成本和维护管理成本;
     •  同时实现光层和数据业务层在不同粒度上的联网,可以增强网络整体资源利用率与组网灵活性;
     •  实现以波长为基础的快速故障保护与自动恢复,保证光层服务质量(QoS);
     •  支持网络可扩展性,允许随节点数目和业务量增长平滑升级现有网络;
     •  支持网络可重构性,允许根据业务需求变化动态配置网络逻辑拓扑;
     •  网络可靠性高、可维护性好,便于开通基于波长或光纤级别的新业务。
       如图41所示,OTN传送网络从垂直方向分为光通路(OCh)层网络、光复用段(OMS)层网络和光传输段(OTS)层网络三层。相邻的层网络形成所谓的客户/服务者关系,每一层网络为相邻上一层网络提供传送服务,同时又使用相邻的下一层网络所提供的传送服务。
OTN网络的分层结构
图41   OTN网络的分层结构
光传送网的各层功能如下。
(1) 光通路层
       OCh层网络通过光通路路径实现接入点之间的数字客户信号传送,其特征信息包括与光通路连接相关联并定义了带宽及信噪比的光信号和实现通路外开销的数据流。OCh层网络的终端包括路径源端、路径宿端、双向路径终端三种方式,主要实现OCh连接的完整性验证、传输质量的评估、传输缺陷的指示和检测等功能。
       由于目前光信号处理技术的局限性,纯光模拟信号无法实现数字客户信号质量准确评估,光通路层网络在具体实现时进一步划分为三个子层网络:光通路子层网络、光通路传送单元(OTU)子层网络和光通路数据单元(ODUk)子层网络,其中后两个子层采用数字封装技术实现。相邻子层之间具有客户/服务者关系,OCh子层网络通过OCh路径实现客户信号OTUk在OTN网络3R再生点之间的透明传送,OTU子层网络通过OTUk路径实现客户信号()DUk在OTN网络3R再生点之间的传送,ODU子层网络通过ODUk路径实现数字客户信号(如SDH、以太网等)在OTN网络端到端的传送。
oms层网络
(2) 光复用段层
       OMS层网络通过OMS路径实现光通路在接入点之间的传送,其特征信息包括OCh层适配信息的数据流和复用段路径终端开销的数据流,釆用n级光复用单元OMU-n表示,其中n为光通路个数。光复用段中的光通路可以承载业务,也可以不承载业务,不承载业务的光通路可以配置或不配置光信号。
(3) 光传输段层
       OTS层网络通过OTS路径实现光复用段在接入点之间的传送。OTS定义了物理接口,包括频率、功率和信噪比等参数,其特征信息可由逻辑信号描述,即OMS层适配信息和特定的OTS路径终端管理/维护开销,也可由物理信号描述,即〃级光复用段和光监控通路,具体表示为〃级光传输模块()TMF。OTS层网络的终端包括路径源端、路径宿端、双向路径终端三种方式,主要实现OTS连接的完整性验证、传输质量的评估、传输缺陷的指示和检测等功能。
       图42是光传送网的网络分层示例,用于表示光传送网提供端到端的连接。由图42可以看出.OMS层连接是由多个OTS层连接组成.而OCh层连接又是由多个OMS层连接组成。如果某一个OTS层连接出现故障,必将影响相应的OMS层连接和OCh层连接。 
光传送网结构
图42  提供端到端连接的光传送网结构