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光传送网络OTN架构简介以及未来发展趋势

什么是OTN?

OTN(Optical Transport Network,光传送网络)以WDM(波分复用)技术为基础,在超大传输容量的基础上引入了SDH(同步数字体系)强大的操作、维护、管理与指配能力,同时弥补SDH在面向传送层时的功能缺乏和维护管理开销的不足。OTN使用内嵌标准FEC(前向纠错),丰富的维护管理开销,适用于大颗粒业务接入FEC纠错编码,提高了误码性能,增加了光传输的距离。

由于丰富的业务和带宽需求,即对传送网能力和性能的要求,OTN将电域和光域统一管理,可提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长连接以及电信级保护,以其强大的开销、维护管理以及组网能力成为当前传送网的主要方向。

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图1  SDH、WDM和OTN之间的关系

通信网与光传送网之间的关系

通信网是各种业务统一传送、处理和交换的信息网络,这个业务网络可以是PSTN的网络(程控交换所构成的公用电话),也可以是CATV电视网络和其他一些专用网络的应用网络,这些应用网络都要通过底层的传输网来进行信息的传递。

通信网络的底层传输网分为WDM光传送网和SDH两部分。光传送网是一个典型的WDM网络,中间的设备包括OXC(光交叉连接)和OADM(光分插复用器)等;SDH网络则是用在边缘交换层的网络,采用的是分层和分割理念。SDH和WDM系统位于不同的层面,基于WDM的光传送网属于光层面,而SDH传送网是应用在边缘层的电层面上的网络,实际上这两种网络一般都是综合起来使用,边缘网络使用SDH网络,中间的传输网络采用WDM波分复用网络。

SDH光同步数字网

SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)网由一些SDH的网络单元组成,在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接等功能。如图所示一个块状帧分为9行270列,一帧中的字节数为9×270=2430;折合成比特数(一字节8比特),9x270x8=19440。SDH起初是为语音通信而设计;对于语音信息需要遵循PCM的抽样、量化编码原则。抽样量化编码的原则是指语音信息的带宽为0–4KHz,符合奈奎斯特抽样准则的话,每秒需要抽8k次,时间为125us。如果要保证语音通信的顺利进行,STM-1这一帧需要在125us之内把它传输出去;也就意味着对于SDH的任何一帧,其周期相同,均为125us。

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而帧速率就可以求得:

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STM-1 为155.520Mb/s;

STM-4为622.080Mb/s(4个STM-1按字节间插复用后所获得);

STM-16为2488.320Mb/s(该速率一般记为2.5Gb/s);

STM-64为9953.280Mb/s(记为10Gb/s);

STM-256为39813.12Mb/s(记为40Gb/s)。

对于目前的单波长光通信系统来说,商用一般最高为40G,不过该速率下需要利用价格很高的光器件来保证其质量,因此设备成本很高,当前SDH网络中主要还是以10G以及以下速率为主。

基于WDM的光传送网

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对于WDM来说,光传送网也分为通道层和传输媒质层。上面有一个电路层,跟SDH一样,电路层是用来描述其应用的网络,有多少个应用网络,提供应用业务,这些业务都是要送到它的电路层上。通道层除了电通道之外,还有一个光通道层。接着是光的复用层OMS、传输层OTS。

光通道层网络主要是完成光通道适配(OPA)、光通道终端(OPT)、光通道交叉连接(OPX)和对光连接的监控功能。

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波分复用WDM系统工作波段位于C波段和L波段,根据波长间隔的不同可分为两类:DWDM(波长间隔在0.4nm和2nm之间)和CWDM(波长间隔为20nm)。当前100GHz的DWDM系统波长间隔为0.8nm,而50GHz的波长间隔为0.4nm。

WDM系统中的部分光器件如下。

  1. 光纤:G.655或G.692+DCF(色散补偿)。利用DCF弥补G.692在1550nm波长处色散大带来的脉冲展宽现象;
  2. EDFA:掺铒光纤放大器,工作波长为1528–1565nm。放大信号将多波长信号和OSC监控信道的1510nm信号经过光耦合器进行合波处理。
  3. 光模块:主要封装包括SFP+、XFP等。比如10G CWDM/DWDM工业级光模块等。

举个例子说明光模块在系统中的应用。

下图是易飞扬(Gigalight)推出的4路10G业务接入单板模拟图。它的主要功能是将接入的4路1.25Gbit/s ~ 11.3Gbit/s速率范围内任意协议业务信号进行3R再生,并可转换为DWDM或CWDM标准波长光信号,以便于合波单元对不同波长的光信号进行波分复用,同时实现上述过程的逆过程。适用于10G或以下速率的任意业务接入波分传输方案。

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WDM光传送网的网络单元连接模型

WDM光传送网的单元连接模型如下图所示。

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1、WDM光传送网的范畴是从左边的红虚线到右边的红虚线之间的区域。在这个区域内,两个OLT(光线路终端)中间的通道是光通道;而OLT光线路终端实际上就是设备OTM(光终端复用设备),负责一个波长信号的上和一个波长信号的下,实现多路的合分波作用。

2、OXC(光数字交叉连接器),它在网络管理系统的控制下来控制那些进行光纤的交叉连接。

3、OXC和OLT之间的部分是光复用段,也就是说光的复用段是指两个复用设备OXC和OTM之间的这段距离。

4、从OTM出来的单波波长会送到基于SDH的传送网中。由OLT进入到一个SDH终端,这个SDH终端应该是一个TM(SDH的终端复用设备),由OLT到TM之间应该是一个SDH中的复用段,用MS来表示,这个复用段属于电层面上的复用段。一个复用段可以包含若干个再生中继段,再生中继段中间又使用了再生中继器(具有电再生功能),这时候复用设备PLT与再生中继器之间的距离叫做再生段RS。

对OTN未来的展望

OTN支持多种上层业务或协议,如SONET/SDH,ATM,Ethernet,IP,PDH,FibreChannel,GFP,MPLS,OTN虚级联,ODU复用等,是未来网络演进的理想基础。全球范围内越来越多的运营商开始构造基于OTN的新一代传送网络,系统制造商也推出更多OTN功能的产品来支持下一代传送网络的构建。

然而在新型业务的需求下,100G DWDM系统波长资源即将耗尽,大颗粒(波长级)调度需求日益增加,大容量OTN交叉,成本、功耗和散热压力变大。此外新型业务对时延参数比较敏感,现网很难适应大量的业务需求。智能光交换ROADM系统的发展标志着全光网络时代的来临。

新的机遇来临,在OTN解决方案上,易飞扬(Gigalight)不仅可以提供从155M到10G及以上速率的SDH网络模块(比如长距离10G SFP+ ZR系列)、应用于新一代WDM网络的100G CFP-DCO相干模块等,更可以提供相关无源器件以及可以OEM的CWDM/DWDM波分设备。

部分设备如下图所示:

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易飞扬(Gigalight)OTM设备

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 易飞扬(Gigalight)WDM系统示意图

以WDM设备为例:

易飞扬(Gigalight)设备表

设备名称产品型号描述价格数量备注
G-WDM8000波分复用设备无源波分设备CWDM61U,6路双纤双向点对点,1--10G,含OLP光保护及OSC带内网管通道¥¥一套两台(最大32波单向),单通道最大10Gbps
G-WDM8000波分复用设备无源波分设备CWDM122U,12路双纤双向点对点,1--10G,含OLP光保护及OSC带内网管通道¥¥一套两台(最大64波单向),最大可支持100Gbps*4波
G-WDM8000波分复用设备无源波分设备DWDM24DWDM设备,5U,40波双纤双向点对点,1--10G,含放大单元带内网管通道¥¥¥¥一套两台最大96波,可支持100G

当前易飞扬(Gigalight)在已有的有源、无源产品的基础上,还向波分传输设备等领域发展,并且在最近通过了某重点实验室的入网测试,产品深受客户信赖。欲知更多详情,可访问易飞扬官网或者联系我们的销售人员。

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