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基于OTN+PTN联合组网的模式分析

发布时间:2019-06-12 00:33 来源:未知 编辑:admin

  伴随All IP进程化的不断加快,以OTN、PTN为代表的新一代光传输技术正在取代DWDM、MSTP的地位,逐渐成为光传送的主流产品。OTN、PTN作为新技术、新的产品形态,如何在城域、本地网中合理、有效地选用和规划网络,如何有效地进行联合组网,无疑成为当前业界关注的焦点。

  OTN是由DWDM技术演进而来,并在其基础之上,遵循G.709协议制定的标准,重新对OTU的线路侧接口进行封装,而且可以按需灵活地引入电交叉和光交叉。这一改变使其在OAM、业务调度能力等方面大幅领先DWDM,因此OTN技术被看作是最有竞争力的下一代骨干网传送技术。

  PTN的出现在一定程度上颠覆了传统光传输产品的许多特性,其保留了MSTP的易管理、维护和多种业务保护能力,同时对传统的交叉核心部分进行了全面的改造,实现了由电路交换机制向分组交换机制的演进,具备了弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力。PTN的核心技术决定了其在承载IP类业务上具备天然的优势。

  在探讨OTN+PTN联合组网问题之前,首先分析一下各自技术的优缺点,做到善用其长,优势互补,组建一个高效、安全的下一代传送网。

  OTN优势在于擅长解决IP业务的超长距离、超大带宽传输问题,可以为大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大颗粒业务提供传输通道,这是PTN难以达到的。但是OTN的带宽分配也是刚性的,带宽利用率不高,难以对较小颗粒业务进行处理。

  PTN技术的妙处在于完美地结合了数据技术与传输技术,来自数据方面的大容量分组交换/标签交换技术、QoS技术,来自传送的OAM管理、50 ms保护和同步,可以使运营商的基础网络设施获得最大的技术优势,增强未来快速部署新应用的灵活性和降低成本。.PTN的优势体现在小颗粒IP业务的灵活接入、业务的汇聚收敛上,而并不擅长对大量的大颗粒业务的传送。

  无论是从业务的长距传输,还是从未来IP类业务的迅猛增长角度来考虑,采用OTN+PTN联合组网模式均显得非常必要。考虑到联合组网模式的诸多优势,除了在没有OTN或者短期内OTN无法覆盖至骨干核心点的地区,均建议采用联合组网的方式进行城域本地网的建设。OTN+PTN联合组网模式凭借其强大的IP业务接入、汇聚及灵活调度能力,将有利于推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进,是各个运营商组建下一代传输网的最佳选择。

  OTN作为具有光电联合调度的大容量组网技术,电层实现基于子波长的调度,如GE、2.5 Gbit/s、10 Gbit/s颗粒;光层调度以10 Gbit/s或40 Gbit/s波长为主,主要定位于网络中的骨干/核心层。而PTN与MSTP类似,多应用于网络的汇聚/接入层。

  在现网中,往往核心骨干层采用OTN,汇聚层及以下采用PTN组网,充分利用OTN将上联业务调度至PTN所属业务落地站点。在联合组网模式中,OTN不仅仅是一种承载手段,还通过其对骨干节点上联的GE/10GE业务与所属交叉落地设备之间进行调度,其上联GE/10GE通道的数量可以根据该PTN中实际接入的业务总数按需配置,从而极大地简化了骨干节点与核心节点之间的网络组建,避免了在PTN独立组网模式中,因某节点业务容量升级而引起的环路上所有节点设备必须升级的情况,极大地节省了网络投资,其典型的组网如图1所示。

  OTN和PTN作为新的技术形态,还没有长时间的大规模的组网经验,往往在实际组网中两者互相影响、相辅相成,因此,在采用OTN+PTN联合组网模式时要考虑的问题往往较多,既有各个层面技术本身的限制,又有OTN、PTN之间相互牵连,需要在规划建设时进行周密考虑,统一布署。

  PTN和OTN都是新兴的技术,OTN继承了DWDM的大容量传送功能的同时,引入了基于波长、子波长的灵活调度功能,其最大的特点在于采用全开放式的系统架构,与其承载的业务是客户层与服务层的关系,可以说是先天的透明的传输平台。

  对于OTN+PTN联合组网的方式也不例外,OTN作为透明的传送平台,为汇聚层及接入层的PTN提供传送通道,两者之间如服务层和客户层的关系,相互独立,非常类同于已经大量部署的WDM和SDH网络关系。OTN承载PTN,就像WDM承载SDH一样。

  时间同步是3G移动制式提出的新需求,特别是对中国三大运营商而言,目前没有一张精确的时间同步网,因此在建设传输网时,尤其要注意精确的时间同步问题。从地面传送时间同步的技术体制来看,主要通过IEEE 1588v2协议完成精确的时间同步。

  由于采用OTN+PTN的联合组网模式,OTN设备部署在网络的骨干核心层,PTN设备部署在汇聚和接入层,而时间源首先部署在本地网核心机房RNC侧,RNC先将时间同步信息传递给核心层PTN,核心层PTN再传递给核心层的OTN设备,OTN设备再依次传送给其他层的PTN设备进行全网的精确时间同步。目前PTN承载1588v2协议已经成为PTN一项基础技术,主流厂家已经经过了大量的测试。

  如果采用OTN+PTN联合组网模式,则要求OTN支持相关精确时间传送的功能,目前这属于一个新的研究课题,并且现实需求已经非常明显,但技术的成熟度显然还没有达到与PTN传送时间同步相提并论的阶段。

  从主流厂家OTN传送时间同步的技术来看,目前实现方案主要有三种:1 GE/10 GE的透传方案、OSC带外传送方案以及OTN带内开销传送方案,实际组网中可根据需求以及不同方案传送的优缺点进行选择或组合应用。

  网络的安全性高于一切,无论采用OTN、PTN组网,都需要对网络的保护进行统一的考虑。OTN设备部署在网络的骨干核心层,PTN设备部署在汇聚和接入层,各个层面之间往往需要大量的业务互通和调度,对于业务需要进行端到端或分段的保护。

  在城域网和本地网中,往往数据业务占据了业务的主流,特别是GE、10 GE业务更是占据了主导地位。当采用OTN+PTN联合组网模式时,存在着大量的PTN与OTN客户侧接口通过GE、10 GE接口进行业务对接,应注意在组网中接口的一致性问题,以10 GE信号为例,ITU-T在G.709和 G.sup43中定义了几种10 GE LAN信号在OTN网络中的映射方式,包括标准GFP-F方式G.sup43 6.2、ODU2e方式G.709 17.1.4和扩展的GFP-F/OPU2方式G.709 17.3.1,应保持封装以及映射信号的一致性问题。

  从网管的角度来看,一般而言,目前业内主流厂家的PTN与OTN均可以实现共网管平台,以方便网络的维护。在PTN与OTN联合组网模式下,OTN往往定位于核心层,PTN定位在汇聚、接入层,各个层面之间需要大量的业务互通和调度,因此无论是在业务的开通上,还是在网管自身的维护需要上,都提出了更高的要求。

  在城域网和本地网,设备层次多,组网复杂,给网络的故障定位带来不小的难度。当采用OTN+PTN联合进行组网时,PTN与OTN技术都继承了SDH强大的层次化OAM管理机制,业务封装都会有相应的丰富的开销进行监控,PTN的OAM包括客户层OAM、信道层OAM、通道层OAM和段层OAM,OTN支持6级的TCM、SM、PM等,每一层都提供故障和性能的OAM,以实现在不同层面实时、精确的故障定位功能。

  以IP 业务为主的数据业务是当今世界信息产业发展的主要推动力,随着国内宽带互联网业务的迅猛发展,对传输带宽产生了巨大的需求。湖北移动作为湖北省领先的移动运营商,其IP 业务正逐步成为最主要的收入来源之一。

  湖北移动现有的传输网络经过多期的建设和扩容,已经难以满足社会和经济发展的需求。

  为了给社会提供更高品质的移动通信以及宽带互联网服务,湖北移动骨干传输网必须提升对业务的支撑和保障能力,在经过长期的技术论证、严格的设备选型与测试,湖北移动最终决定选择烽火通信进行战略合作,采用OTN+PTN联合组网技术共同构建武汉、黄石、黄冈、咸宁等地市的下一代光传送网络,其典型组网结构如图2所示。

  在湖北移动全业务承载网中,骨干汇聚层由OTN设备完成调度,工程按照业务区划分新建大量汇聚节点,组建了高速OTN系统环网,每个环网在核心节点均考虑双节点落地实现负载分担,有效提高核心层系统容量,同时可抵抗单节点失效带来网络风险。每个业务区的OTN系统作为此业务区内所有业务的上联汇聚节点,业务区的OTN设备构成全网OTN汇聚层,可快速实现大容量、大颗粒业务的灵活调度。

  在每个业务区内采用PTN设备作为业务区内基站业务、专线业务的接入和汇聚节点,所有业务区的PTN汇聚节点构成分组化的汇聚层,从而打造安全、高效、电信级的IP多业务承载平台。

  网络各接入节点与基站连接全部采用FE的光口对通,所有PTN业务在OTN汇聚节点的PTN设备与OTN对接,在核心节点大容量PTN设备实现业务的重新整合以及与业务层面的灵活沟通,网络模型和业务组织如图3所示。

  新建的OTN网络,可以用于承载现网所有的数据业务,其大容量又很好地满足了今后的业务扩容需求,对于网络的平稳渐进的发展奠定了良好的基础。OTN客户侧可灵活接入GE、2.5 Gbit/s等业务,实现GE、2.5 Gbit/s业务在同一个波道混传,有效提高了波道利用率。

  通过OTN的灵活保护机制实现业务端到端的保护能力及多重保护机制的实现。新建的PTN汇聚网络,通过大容量的设备实现数据业务的高效、安全承载;汇聚环速率达到10 GE,汇聚节点设备提供大量GE/FE接口,满足汇聚环内大量GE/FE业务的传输,并保证带宽;接入环速率达到GE,接入容量成倍增加。

  考虑到未来网络平滑演进,湖北移动经过充分论证,最终选择烽火通信全业务承载网解决方案,以系列化的OTN和PTN设备为承载平台建设湖北移动OTN+PTN下一代传送网络。该解决方案包括了FONST3000/4000、 CiTRANS 660、 CiTRANS 640、 CiTRANS 620等最新OTN、PTN传送产品,SmartWeaver智能控制平面及OTNPlanner网络规划工具,全面涵盖骨干、汇聚到接入各网络层面。本次工程充分考虑了设备升级性以及扩容性,在业务规模不断扩大时,可以在OTN平台上向更大容量升级,单系统可以扩容到96波,单波道容量可以达到40 Gbit/s乃至100 Gbit/s,核心层网络的巨大扩容空间,使得后期的网络调整量非常小,仅通过增加单板就可以满足3到5年业务容量增长的需求。

  在工程的建设当中,克服了建设工期短、3G业务突发性强、带宽需求增长迅速等诸多方面的困难,最终通过OTN+PTN混合组网方案,协助武汉、黄石、黄冈、咸宁等湖北移动地市公司打造了一张安全、高效、电信级的IP化城域传送网。

  经过双方的共同努力,湖北移动的PTN/OTN已经实现了实际业务加载,率先在全国实现了PTN/OTN工程的商用,具有里程碑的意义。

  总之,OTN和PTN作为新兴的技术,将在下一代的光传送网发挥中流砥柱的作用。从技术角度而言,PTN+OTN联合组网模式已经完全可行,并且在很多省市的建设中得到了充分的验证;

  但从另一方面来看,限于技术本身发展时间较短,技术发展较快,而且在网络中没有长时间的大规模部署经验,还有很多未知的问题需要进一步深入研究和探讨。

  笔者相信,随着技术的近一步成熟和发展,OTN、PTN技术的应用会迎来更加广阔的发展空间。

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