OTN智能光网络关键技术研究

李利锋

摘要:近年来,在光传送网发展中,以OTN智能光为代表的光传送技术日渐完善,提升了波分设备的可维护性和组网的灵活性。在智能光网路发展中,OTN关键技术发挥着重要的作用,因此在日常研究与实践中必须注重具体技术的改进与应用。本文对OTN智能光网络关键技术进行了较为系统的探讨,以期能推动OTN网络向更大带宽,更大颗粒,更强保护的方向发展与演进。

关键词:OTN智能光网络关键技术

一、关键技术分析

随着智能光网络的不断发展，OTN的应用受到越来越多的重视，下面主要分析智能光网络中OTN关键技术的发展现状。

1.1光通路路由状态监测技术

光传送网中光通路路由状态监测指的是监测进入节点中的光通路（Opticalpath或Lightpath）的路由状态，主要实现的内容有判断该光通路连通与否；是否根据要求正确地对光通路的路由进行配置；如果光通路没有连通，故障点出现哪里；如果配置不正确，哪里出现了差错。　

智能光网络光通路路由状态监测对OTN的作用很大。一是能够检查光通路的连通性，如果光通路阻断，还可以定位故障所在；二是对光通路实际的路由状态配置与管理者要求的一致性进行监测；三是如果路由配置出现错误，可以实现定位故障的功能。现在发展起来的智能光网络光通路路由状态监测技术可以分为以下三类。

(1)间接监测法

此类方法通过监测节点中各开关部件的状态间接监测节点的路由状态，该方法最大的优点是简单和可行性强。

(2)节点内的标记、监测和去标记法

该方法的基本思路是在节点的入口处标记进入节点的各个光通道；靠节点内设置的监测点提取标记就可以实现监测功能；如果在节点的出口处去除标记，其他节点和光信号的传输就不会受到影响。

(3)全网范围的标记、监测法此类技术的主要思路是给光通道赋予一个唯一的标记，根据这个唯一的标记确定网络中各监测点处光通路的路由状态。对于不同的标记加载有不同的方法，例如副载波标记法、电域标记法和Pilottone法。电域标记法：根据OTN提供的网管开销字节，可以在电域实现加载光通路标记的功能。其代表技术是数字包封(Digitalwrapper)。副载波标记法：此方法的主要思路是用副载波的方式传输标记和信息通道复用的结果。Pilottone加载标记法：主要思路是在载荷信息幅度调制的基础上，加上一个浅调制深度的低频幅度调制。

1.2智能控制平面技术

OTN设备具有波长和子波长级的交叉连接能力，加载控制平面是实现光传送网智能化的最佳方案。控制平面的引入，使得OTN对IP业务的传送更为灵活。

ASON/GMPLS控制平面技术逐渐扩展为满足OTN乃至分组传送的多层统一可扩展的控制技术，基于OTN的智能光网络控制平面是一种支持电层和光层的多层统一的控制技术。该技术侧重于解决两大核心问题：光层智能控制问题和光层/电层的统一控制问题。

关键控制技术包括自动发现、路由计算、业务调度和信令控制以及多层保护恢复协调机制。

1.3OTN交叉技术

OTN交叉连接技术主要包括三种实现方案：电交叉连接、光交叉连接和光电混合交叉连接。

(1)电交叉连接

因为应用的是光电光的处理方法，电交叉连接方案可以调用子波粒度的带宽，有利于监视和再生光信号。

(2)光交叉连接

光交叉连接方案引用的全光交换矩阵是透明的，所以可以节省很多光电转换接口，但是不如电交叉连接方案那样可以灵活地应用。对于光交叉技术来说，一般是在空间范畴和波长范畴内应用。以该技术作为基础有利于数据传输和数据交换的稳定，而且故障发生率也能够降低。在光交叉传递过程中不需要对数据进行转换，可以直接进行传递，从长远角度看节约了大量的信息传递成本，但是在设备建设初期却需要投入较高的成本。

(3)光电混合交叉连接

光电混合方案结合电交叉连接和光交叉连接的特点，适用于构建容量超级大的交叉连接网络。现在使用光电混合的OTN交叉连接方案，利用光层结构增大设备的容量，电层结构可以灵活地完成子波长带宽配置与调度功能。

1.4多业务透明映射技术

目前，光传送网中常用的映射方式主要有三种：SDHoverOTN、ATMoverOTN和ATMoverSDHoverOTN。对于SDHoverOTN映射方式来说，具备SDH自身所拥有的OA&M功能，其保护和恢复能力较强，以SDH为基础综合处理各种业务，可以根据波长的发展需要扩展容量。其缺点也很明显，就是进入SDH之后的各种业务信号，没有像ATM那样的QoS保证。

对于ATMoverOTN映射方式来说，虽然它有OTN和ATM两种方式的优点，并且能够提供端到端QoS保证；但是因为没有SDH技术以及OTN本身也存在限制，导致该传送方式没有足够的保护和恢复能力以及网管功能丧失，所以这种方式及应用在很大程度上受到限制。

ATMoverSDHoverOTN映射方式从当前的技术发展来看，是各技术性能中最复杂、最昂贵、最完善的。另外，如果将以太网信号以直接方式映射到OTN，可以实现广域网、局域网和城域网之间的无缝连接，在很大程度上简化设备，降低成本，抖动与定时性能在较小范围内较好，但是故障检测和性能管理功能是有限的，并且缺少保护倒换能力。

1.5传输技术

对于光传送网来说，最合适的就是WDM传输技术。目前，增大WDM传输系统容量的主要方法可以从三个方面来看，首先是提高每个通道的基础速率，由2.5Gbit/s、10Gbit/s提高到40Gbit/s；二是使用波段得到扩展，由C波段（1530~1565nm）扩展到L波段（1565~1620nm）；三是可以减小通道间隔，增加复用通道数，通道间隔可以由200GHz、100GHz减小到50GHz，甚至25GHz；复用通道数由16、32扩展至80、100，甚至200个通道。光传送网采用两种再生中继方式，一种是全光再生中继，这种形式在光复用段、光传输段层和光通道层都可以使用；还有一种再生中继方式是光电变换再生中继，这种形式只可以在光通道层中使用。

1.6波长交换技术

波长交换技术能够在不同的链路上采用不同的波长创建光通道，完成波长再利用，更灵活地进行路由选择，减少网络阻塞率，避免光通道波长冲突，在很大程度上提高光传送网的可扩充性和灵活性。目前已经实用化的波长变换技术，主要有以下几种。

光/电/光型波长变换技术：这种变换技术可以对信号进行再生，并且拥有较大的输入动态范围，无需光滤波器，对输入偏振敏感性不高等很多优点，但该技术并不能过多的应用于全光网络，因为它不仅使信号的传输性能降低，业务信号的全透明变换也不能实现。采用半导体光放大器的交叉增益调制（SOA-XGM）特性的波长变换技术：目前，其比较受重视，拥有较多研究的波长变换技术。能够快速响应，实现简单、有较高转换效率，容易和其他半导体光电器件实现集成，但是其消光性能比较差，一般只有8dB左右，所以导致光信噪比和误码性能的降低，尤其是进行级联工作时，向短长波长变化时消光比不同，会有较大的自发辐射噪声。

利用半导体光放大器的交叉相位调制（SOA-XGM）特性的波长变换技术：目前，它是比较成熟的波长转换技术，具有转换效率高，消光比大，速率高，啁啾小，转换带宽大等优点，但其严格要求输入光功率的范围。基于光控激光器型的全光波长变换技术：该技术拥有相对简单的结构，信号光功率输入范围是0~10dBm，它的变换速率至少为10Gbit/s，但是可以调谐的范围很小。基于半导体激光器或光纤中的四波混频（FWM）效应或者不同频率产生的全光波长变换技术：它是唯一能够对输入信号实现透明变换的技术，并且它的变换速率在100Gbit/s以上，但是也有变换效率较低的缺点。

结语：

综上所述,在智能光网路发展中,OTN关键技术发挥着重要的作用,因此在日常研究与实践中必须注重具体技术的改进与应用。本文基于上述情况,结合现阶段通信网络发展情况,详细阐述了集中OTN关键技术,以期能推动OTN技术长效发展,帮助运营商开拓更加优质的网络平台。

参考文献：

[1]张博,白文其.OTN智能光网络关键技术研究[J].电信技术,2017,(3):41-43,47.

[2]邱春荣.端到端QoS控制策略研究及其在SHM中的应用[D].湖南:湖南大学,2017.

[3]施文灿.UM TS网络端到端QoS技术浅析[C].北京:中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会,2018.