OTN技術在Sub-ODU1多路復用中的應用

電信級網(wǎng)絡正從以TDM為中心的傳輸結(jié)構向一種可簡化傳輸網(wǎng)絡且越來越多地依賴于分組交換技術的結(jié)構方向轉(zhuǎn)變。從長期看，SONET/SDH作為現(xiàn)有電信級城域與核心骨干網(wǎng)絡的基礎， 其傳輸和交換層的地位將會被取代，電信運營商以此大幅降低運營成本。OTN可提供一種比SONET/SDH更簡單的傳輸協(xié)議，不僅專門針對傳輸應用進行了優(yōu)化，而且不會像SONET/SDH一樣受困于客戶端信號傳輸速率低至1.5或2 Mbit/s的高強度配置的交換層功能。

OTN（光傳送網(wǎng)，OpticalTransportNetwork），是以波分復用技術為基礎、在光層組織網(wǎng)絡的傳送網(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)絡無波長/子波長業(yè)務調(diào)度能力、組網(wǎng)能力弱、保護能力弱等問題。

光傳送網(wǎng)面向IP業(yè)務、適配IP業(yè)務的傳送需求已經(jīng)成為光通信下一步發(fā)展的一個重要議題。光傳送網(wǎng)從多種角度和多個方面提供了解決方案，在兼容現(xiàn)有技術的前提下，由于SDH設備大量應用，為了解決數(shù)據(jù)業(yè)務的處理和傳送，在SDH技術的基礎上研發(fā)了MSTP設備，并已經(jīng)在網(wǎng)絡中大量應用，很好地兼容了現(xiàn)有技術，同時也滿足了數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送功能。但是隨著數(shù)據(jù)業(yè)務顆粒的增大和對處理能力更細化的要求，業(yè)務對傳送網(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，這時廣義的OTN技術（在電域為OTH，在光域為ROADM）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)度較復雜、不適應大顆粒業(yè)務傳送需求的問題，也部分克服了WDM系統(tǒng)故障定位困難，以點到點連接為主的組網(wǎng)方式，組網(wǎng)能力較弱，能夠提供的網(wǎng)絡生存性手段和能力較弱等缺點；另一方面業(yè)務對光傳送網(wǎng)提出了更加細致的處理要求，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包括T-MPLS和PBB-TE等。

隨著網(wǎng)絡業(yè)務對帶寬的需求越來越大，運營商和系統(tǒng)制造商一直在不斷地考慮改進業(yè)務傳送技術的問題。

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OTN為基礎的第三代數(shù)字傳送網(wǎng)。第一、二代傳送網(wǎng)最初是為支持話音業(yè)務而專門設計的，雖然也可用來傳送數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務，但是傳送效率并不高。相比之下，第三代傳送網(wǎng)技術，從設計上就支持話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務，配合其他協(xié)議時可支持帶寬按需分配（BOD）、可裁剪的服務質(zhì)量（QoS）及光虛擬專網(wǎng)（OVPN）等功能。

OTN 最初旨在支持基礎ODU1信號中速率在2.488 Gbit/s（STS-48/STM-160）之上的SONET/SDH信號，因此，較高速率OTN的支路槽（時隙）粒度約為 2.5 Gbit/s。盡管這種粒度大幅簡化了傳輸網(wǎng)絡的許多方面，但對傳輸一些速率顯著低于2.488Gbit/s的重要客戶端信號而言，效率還是極低的。OTN需要一種更高效的方法來透傳上述速率較低的sub-ODU1信號，這樣才能作為一種傳輸技術取代 SONET/SDH 。

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

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

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

本機視頻信號——如 HD-SDI

未指定的未來 CBR 信號

Sub-ODU1 速率客戶端信號的透傳選擇

ITU-T SG15 標準機構就sub-ODU1 速率客戶端信號透傳的三種方法進行了漫長的討論：

保持OTN分層不變，但針對點對點應用采用 sub-ODU1速率的多路復用。

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

擴展OTN分層，在現(xiàn)有分層中采用最新較低速率的ODU信號（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近期的標準化，在網(wǎng)絡管理系統(tǒng)中使用ODU0以及外購市場的硅晶圓供應商提供ODU0映射及交換器，都尚需時日。因此，ODU0的部署將需要幾年的過渡時期。該過渡期的第一階段是只將ODU0多路復用至ODU1，交換則在ODU1 層進行。

盡管第二種方法存在一些小范圍的實施，但其仍有無法忽視的缺點而最終不獲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備的“同端（book-ended）”系統(tǒng)。

目前 OTN 架構中支持點對點多路復用的Sub-ODU1速率信道 Sub-ODU1多路復用的一個重要應用是為企業(yè)客戶連接客戶端設備（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多路復用的另一個重要應用是在接入和城域網(wǎng)絡中實現(xiàn)有效的物理層匯聚。今后幾年里，會有來自傳統(tǒng)電信運營商接入設備和企業(yè)網(wǎng)絡接口的SONET/SDH信號。與其維持一個完整的SONET/SDH接入網(wǎng)絡，倒不如通過OTN來透傳這些信號以大幅簡化網(wǎng)絡。匯聚和多路復用對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遠低于更高層的匯聚。鏈路層和網(wǎng)絡層匯聚最好在網(wǎng)絡更深處進行，以便實現(xiàn)更好的統(tǒng)計多路復用（Statistical Multiplexing）效果。隨著GE信號開始逐步取代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多路復用的技術對GE的有效支持同樣非常重要。

由于上述應用均在一個電信運營商網(wǎng)絡之內(nèi)，且不會跨越電信運營商間的邊界，因此在連接兩端都使用相同廠商設備的“同端（book-ended）”解決方案是可行的。因此，也就無需對這種方法加以標準化。針對物理層接入網(wǎng)絡和企業(yè)客戶匯聚的OTN網(wǎng)絡通常采用無需插/分功能的點對點或樹形結(jié)構。

一、Sub-ODU1客戶端支持的分階段模式

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

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

采用只將 ODU0 信號多路復用至 ODU1 信號來部署 ODU0。

轉(zhuǎn)向在整個OTN上充分采用ODU0多路復用和交換功能。

第一階段滿足了接入網(wǎng)絡中短期的融合要求，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值。

第二階段作為最終發(fā)展至第三階段的一個過渡會存在很多年。

PMC-Sierra對Sub-ODU1客戶端信號傳輸?shù)闹С諴MC-Sierra 的 HyPHY 器件有兩種方法用于點對點傳輸sub-ODU1 客戶端信號：

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

二、支路時隙技術

該方法是對OTN ODTUjk機制的簡單擴展，用于將ODUj信號多路復用至ODUk信號。其主要優(yōu)勢在于帶寬效率高、簡單易用而且與OTN ODTUjk多路復用相一致。

三、GFP 幀多路復用技術

ITU-T Rec. G.7041中制定的GFP包括了可選的 GFP 幀線性擴展頭（Linear Extension Header），可在一個點對點鏈接上支持多個GFP幀流的多路復用。每個客戶端流都用擴展頭中的信道ID號加以識別。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）的映射和多路復用，或者以分組為導向的客戶端信號。這種技術的主要優(yōu)勢在于，它能處理任意CBR速率和分組客戶端，但其缺點在于GFP幀開銷可導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信號的技術，實現(xiàn)以GFP多路復用支持CBR信號。保持每個客戶端的GFP幀長度大致相等，有助于減少抖動。為實現(xiàn)上述目的，每個OPU1 幀期間抵達的CBR客戶端字節(jié)數(shù)量應為GFP 幀平均大小的適合整數(shù)倍。

由于GFP幀多路復用類似于分組多路復用，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)品可通過測量到達客戶端信號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，則每個分組數(shù)據(jù)包都將封裝在一個GFP-F幀中。這些GFP幀將以公平機制通過GFP幀多路復用插入到OPU1有效載荷。

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

圖 1——結(jié)合支路時隙和 GFP 幀多路復用的潛在時隙使用情況

四、結(jié)論

OTN有望實現(xiàn)一種簡化的透傳網(wǎng)絡，最終在物理層取代SONET/SDH.為了實現(xiàn)這一目標，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，包括GE和SONET/SDH以及新興客戶端信號，如視頻信號。

長期來看，新型1.244 Gbit/s ODU0信號有望支持所有sub-ODU0速率客戶端，不過，支持交換式 ODU0的技術還需要一定的時間。

點對點多路復用解決方案將繼續(xù)在接入應用中針對物理層融合長期發(fā)揮作用。由于其點對點特性，我們可通過在連接的兩端均采用相同廠商的設備來方便地端接這些應用。

PMC-Sierra 的HyPHY器件是獨一無二的解決方案，可同時支持 :（1）點對點sub- ODU1 速率客戶端映射與多路復用至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/多路復用技術可在低復雜性、高靈活度和卓越性能之間做適當平衡。HyPHY為城域網(wǎng)設備提供了最高靈活性，同時亦有助推動用于sub- ODU1 速率客戶端匯聚和交換的 ODU0 網(wǎng)絡部署。