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文/中国移动通信集团公司 李晗、任磊、舒建军、孙少陵
IP over WDM架构下，OTN能够很好地解决光层的组网、管理和保护问题，代表了下一代传送网的发展方向。
IP over WDM架构提出的新需求
当前，随着IP业务的蓬勃发展，不仅许多骨干网中超过90%的容量已用于承载IP业务，而且IP承载网承载的业务也已经由单一的、尽力而为的互联网业务，向软交换、专线、三重播放、互联网等多类业务发展。丰富的业务类型对于IP承载网和传送网的服务质量、安全性和可靠性都提出了更高的要求，但与此同时，业务收入的增长却相对缓慢。如何高效承载IP业务，同时降低网络建设和运维成本，成为运营商在传送网建设中最关注的问题。
众所周知，随着IP承载网所需的电路带宽和颗粒度的不断增大，以VC调度为基础的SDH网络在扩展性和效率方面呈现出明显不足，在光层上直接承载IP/MPLS的扁平化架构已经成为大势所趋。
IP over WDM组网架构对光层设备提出了新的需求。一方面，原本由SDH网络完成的组网、端到端电路监控管理和保护功能将逐渐主要由WDM层承担。
另一方面，数据业务发展的不确定性，要求光层网络具备更多的智能，以便在网络拓扑及业务分布发生变化时，能够快速响应，实现业务的灵活调度，波长配置、自动功率均衡、光层性能监控等功能可以为运营商大大降低运维成本，随着技术实现成本的降低，这些功能也将成为必选功能。
再有，IP层保护技术的发展也将直接挑战传送层的保护技术，路由器集成彩色光口的组网模式将限制光层组网的灵活性和可管理性。因此，光层和IP层如何分工和协调，在保障网络可靠性和满足业务QoS需求的同时，实现网络总体投资和维护成本的最优化，也是光传送网发展面临的一个重要问题。
从总体上看，面向IP业务的下一代光传送网的主要发展趋势是：光层将由简单的点对点组网方式转向光层联网方式，以改进组网效率和灵活性；光层采用G.709接口，并且引入OTN的开销功能，提高光传送网的可管理性和互通性；单通路速率和传输链路总容量继续增长；干线WDM系统向ULH方向发展；融合L1和L2的交换和保护功能，提高对IP业务的承载效率和保护效率；光联网将从静态联网开始向智能化动态联网方向发展。在IP over WDM架构下，首先要解决光层的组网、管理和保护问题。
OTN：骨干层面的希望之星
OTN从功能上看，就是在光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控，并保证其性能指标和生存性，完整的OTN包含电层和光层功能。OTN技术在提供与WDM同样充足带宽的前提下，具备和SDH一样的组网能力，具有可扩展性强、客户信号的完全透明传送、灵活的光电交叉、多级串联连接监视（TCM）、强大的前向纠错能力（FEC）等特点，在骨干层面最有希望成为下一代的统一传送平台。
·OTN的组网
在IP over WDM架构下，八大区汇聚型的数据业务在传送网上呈现出十分突出的“长距离直达”的特点。ROADM通过提供节点的重构能力，使得DWDM网络可以方便的配置，在无需人工现场调配的情况下，实现任意两点间的连接和波长级的上下路及直通配置，能有效满足业务需要，降低运营和维护成本。此外，结合ULH WDM技术，可大大减少全波段的业务终结和不必要的光电再生，实现整个网络的灵活扩展，有效地节省设备投资。
虽然早在几年前，采用WB（波长阻断器）技术的、支持两个方向的ROADM就已商用，但并没有从本质上改变WDM的单环组网能力；只有在至少支持3-5个方向、采用WSS（波长选择开关）的ROADM成熟商用，并且解决了线路功率自动控制、波长功率动态均衡、自动色散补偿、波长踪迹监控、网络规划软件等应用关键问题之后，WDM才能真正实现多环、网状网以及星型的灵活组网能力，快速适应未来业务网的动态特性和组网需求。
在OTN架构下，也可以采用OTH（ITU-T G.709）来构建灵活的传送子层。目前OTH可以对ODU1（2.5Gb/s）和ODU2（10Gb/s）进行电交叉并进行汇聚，提高了波长的利用率。但是受到交叉芯片容量等方面的影响，目前OTN设备的交叉容量相对于它的交叉颗粒来说偏小。OTH设备是否会被运营商部署，完全取决于ODUk层的交叉能否显著降低网络总体成本。
·OTN的管理
目前，WDM系统的子网管理功能比较薄弱，基本只能完成资源呈现功能，端到端业务配置、性能监控和管理能力的严重不足使得IP over WDM网络的运维面临着巨大压力。G.709 OTN提供了丰富的开销，使得光层具有强大的管理能力。
OTN的维护信号用以进行故障隔离和告警抑制，可以大大地减轻系统维护的负担。例如，在OTN网络中发生光纤中断事件后，可以避免重复告警而只上报一个告警给网管系统，并且可以进行相应的故障定位。
此外，在可配置的光网络中，强大的监控管理尤为重要。运营商在电路配置中常常发现接收端的光功率正常，而数据信号却不能正常接收。在ODU层的TCM支持跨越多个管理域或网络的端到端光信道监控和管理，与光通道检测技术共同实现光功率监控、告警相关性检测、故障定位、QoS确认和保护倒换触发等功能。
目前，有一种由路由器直接出彩色光口的IP over WDM组网方案。这种方案实际上类似于SDH over WDM组网中的OTU的集成模型，能够减少白色光口（光电变换器件）的数量；能够在IP层面直接感知G.709封装业务的端到端故障和EFEC故障累计，有利于IP层面保护的实施。然而，这种组网模式也将限制光层组网的灵活性和可管理性。
总之，在干线网络上，光层的组网、传输线路和系统的故障和性能监控相对复杂，大部分运营商倾向于采用开放式OTU实现路由器设备与OTN设备的互联。
·OTN的保护
在以TDM业务为主的网络中，传送层面的通道和线路保护被广泛采用。这种L1层面的保护具有可靠性高、保护倒换速度快和配置简单等特点。但在以分组业务为主的IP over WDM网络中，L1层面的保护将逐渐暴露出其效率低下和灵活性差等不足。例如，从路由器出来的10Gb/s的业务中，也许只有50Mb/s的业务需要进行保护，而OTN设备只能实现波长或子波长级别的保护。
IP网络能够更好地对业务进行感知和处理（可精确到IP五元组），按照业务需求实现数据包的选路和转发，因此效率和灵活性更好。目前，比较成熟实用的IP层保护恢复技术有FRR和IGP收敛等。FRR基本能满足50ms的节点和链路保护要求，但是其配置要求IP链路满足不相关性，在大型网络中非常复杂。此外，目前 FRR还存在扩展性和互通性问题，不宜在多厂家环境下大规模部署。
目前，传送网保护与IP层的保护恢复主要为互补关系。OTN需要提供更加灵活高效的保护方式，屏蔽线路故障，从而为IP网络提供稳定的传输通道，降低FRR部署难度、减少IGP收敛次数。从长远来看，各个层面的保护之间的定位和协调机制将更加完善，全网生存机制将在多层网络上综合实现。
OTN技术是适应IP业务的光联网技术，为了实现从IP over WDM到IP over OTN的平滑过渡，OTN节点设备将首先在骨干节点进行部署，提高光层的组网和调度能力。目前，OTN设备具有不同的产品形态，ROADM和OTH设备都具备一定的应用场景。随着OTN对10GE LAN承载技术的成熟和管理能力的提升，路由器与OTN之间的POS接口将逐渐被替代，进一步实现成本的降低。近期，OTN的保护将被大量采用，从而为IP网络提供稳定的传输通道，随着L3和L2层保护机制的完善，保护将在更高层面实现，而传输设备将融合更多的二层功能并继续演进。
