第5章 光传送网规划与设计
5.1 OTN概述
OTN通常也称为OTH（Optical Transport Hierarchy），是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。
众所周知，传统的传送网是基于语音业务设计和优化的，它提供2Mbit/s、155Mbit/s业务的汇聚，具备分插复用、交叉连接、管理监视以及自动保护倒换等功能。随着宽带业务的发展，特别是VoIP、VoD、IPTV对带宽的巨大需求，原有传送网越来越难以负担Multi-Play时代对大颗粒业务高效率、低成本传送的需求。而传统的WDM设备，只是扩展了线路的容量，节省了光纤端口，不具备端到端的业务提供能力。低的传送效率和复杂的维护管理限制了WDM（波分复用）设备在干线尤其是城域光网络的发展。
全IP的演进趋势对传送网的需求，在业务和网络互联接口方面的变化表现得更为直接：传送网的业务接口从先前的 2Mbit/s、155Mbit/s 业务接口演化到目前的 GE、10GE、乃至100GE等接口，Ethernet已经成为具有支配地位的网络接口。
在引入GFP（通用成帧规程）和数字包封技术之后，传统传送网能够适配IP/Ethernet业务，但对于大颗粒的Ethernet和FC（Fiber Channel）业务，基于VC4的业务适配使解决方案缺乏效率和成本方面的优势。随着GE、10GE等大颗粒业务的增多，传统面向语音业务的传送网越来越力不从心，新一代数字传送和光传送体系OTN，结合了光域和电域处理的优势，提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护，是传送宽带大颗粒业务最优的技术。
从电域看，OTN保留了许多传统数字传送体系（SDH）行之有效的方面，如多业务适配、分级的复用和疏导、管理监视、故障定位、保护倒换等。同时，OTN扩展了新的能力和领域，如提供对更大颗粒的 2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s业务的透明传送的支持，通过异步映射同时支持业务和定时的透明传送，对带外FEC的支持，对多层、多域网络连接监视的支持等。
从光域看，OTN第一次为波分复用系统提供了标准的物理接口（服务于多运营商环境下的网络互连），同时将光域划分成OCh（光信道层）、OMS（光复用段层）、OTS（光传送段层）3个子层，允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM（运行、管理、维护）功能。为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两层控制管理开销。
OTN集传送和交换能力于一体，是承载宽带IP业务的理想平台，具体体现在如下几个方面。
（1）更高的传送容量：单波长带宽扩展到10G/40G/100G系统传送和交叉容量扩展到几十个Tbit/s。
（2）多业务适配和带宽效率：提供更高容量和带宽效率的映射和封装结构ODU，使OTN既能前向兼容SDH/SONET、ATM业务，又能高效承载IP/MPLS、Ethernet、存储和视频等大颗粒业务。
（3）端到端的业务连接和高的QoS保障：提供任意的波长和子波长业务的交叉连接、业务疏导、管理监视和保护倒换，提供从城域到长途干线无缝的端到端的连接。
（4）电信级的自动保护/恢复能力：为多层、多颗粒的网络提供低于 50ms 的自动保护倒换。专有或共享保护覆盖了光纤、波长组、波长和子波长等不同级别，可以显著降低数据网络在保护方面的投资。
（5）对WDM的优化：传统的波分复用设备包括点到点的WDM和城域OADM环网，本质上是扩展容量的线路复用技术，而不是组网技术。换言之，WDM 不具有业务疏导和端到端的业务提供能力，而添加了OTN功能的WDM网络才成为真正意义上的光网络。
（6）能够成功融合多种先进技术：OTN作为框架技术，可以融合目前多种先进技术，如100G、ROADM（可重构光分插复用器），ASON/GMPLS技术。特别的是OTN和GMPLS的融合，已经成为构筑IP over Optics理念的实现手段。
（7）光纤网络的管理者：结束数据设备直连方案对光纤的快速消耗，实现对光纤网络的集中管理、有效监控和合理利用。
构筑面向全IP的宽带传送网（BTN），需要集成多种新一代技术，如WDM、ROADM、100G线路传送、ASON/GMPLS、集成的Ethernet汇聚能力等，而OTN成为整合多种技术的框架技术。OTN为WDM提供端到端的连接和组网能力；为ROADM提供光层互连的规范并补充了子波长汇聚和疏导能力；OTN有能力支持100Gbit/s和未来的超100Gbit/s线路传送能力，是真正面向未来的网络；OTN为GMPLS的实现提供了物理基础，扩展ASON（自动交换光网络）到波长领域；OTN成为Ethernet传输的良好平台，是电信级以太网有竞争力的方案之一。
早在2006年12月的ITU香港世界电信展上，华为首次展示了OSN系列OTN设备，成为全球第一款集成全部WDM能力的智能OTN传送和交换系统，引起海、内外运营商的广泛关注。随后，华为在2007年3月欧洲C5论坛上进行了全球正式商用发布，5月在江苏电信举办 OTN 的全球现场会。如今，OTN 设备已经实现了在国内和海外的主流运营商的规模部署，其稳定性、可靠性得到了较充分地验证。
新一代OTN设备结合了WDM的容量、长距传输和OTN的灵活性、可管理性的优势；系统支持80个光通道，单波长最大带宽为100G，整个系统容量达到8T。
新一代 OTN 传送和交换设备提供对 IP/Ethernet 业务的友好支持，提供透明传送和基于Ethernet的汇聚两种模式，允许FE、GE、10GE/40GE业务任意的复用、交换。对于IPTV业务特别设计了基于波长和GE颗粒流量的广播或组播能力。
新一代OTN/GMPLS网络允许运营商端到端快速部署业务，彻底解决了传统WDM设备缺乏OAM能力、OPEX高昂的问题：任意的波长、子波长交叉连接替代了传统的背靠背连接，高度自动化的网络替代了繁重和复杂手工操作，也避免了不必要的低级人为失误。OTN/GMPLS网络允许运营商直接在光网络设备上开展Ethernet（EPL、EVPL）以及存储（FC、ESCON、FICON以及GE）等专线业务，从而减低了对多种层叠网络设备的依赖，通过可运营的光网络直接提供了更高品质、更低成本的具有电信级可靠性的专线业务，从而令运营商获得了新的投资获利机会。
ITU-T从1998年左右就启动了OTN系列标准的制定，到2003年OTN主要系列标准已基本完善，如OTN逻辑接口G.709、OTN物理接口G.959.1、设备标准G.798、抖动标准G.8251、保护倒换标准G.873.1等。另外，对基于OTN的控制平面和管理平面，ITU-T也和基于SDH的控制平面和管理平面一起完成了相应的主要规范。国内对OTN技术的发展也颇为关注，中国通信标准化协会已完成了2个OTN行标（等同G.709和G.959.1）和1个国标（等同G.798），同时还完成了ROADM技术要求和OTN总体要求等OTN行标的编写。OTN技术除了在标准上日臻完善之外，近几年在设备和测试仪表等方面也是进展迅速。
随着业务高速发展的强力驱动和 OTN 技术及其实现的成熟，OTN 技术目前已规模应用于运营商的商业网络。国外运营商对传送网络的OTN接口的支持能力已提出明显需求，而实际的网络应用当中则以ROADM设备类型为主，这主要与网络管理维护成本和组网规模等因素密切相关。国内运营商对OTN技术的发展和应用也颇为关注，从2007年开始，中国电信集团、中国联通集团和中国移动集团等已经在省际骨干网和省内干线或城域网络陆续开始部署了基于OTN技术的商用网络，组网节点有基于电层交叉的OTN设备，也有基于ROADM的OTN设备。随着运营商OTN部署规模的日益增大，对OTN的合理规划和设计将对运营商建设高效、智能的OTN起着尤为重要的作用。