WDM系统基于OTN接口的互联互通.doc

WDM系统基于OTN接口的互联互通*李俊杰1，霍晓莉1，杨玉森2(1. 中国电信股份有限公司北京研究院 北京100035；2.中国电信集团公司技术部 北京100032）摘要 本文介绍了新一代波分复用（WDM）系统基于光传送网络（OTN）接口的互联互通技术，包括基于TCMi级联实现的跨域端到端性能监测，并对多厂商WDM系统基于OTN接口的互联互通测试及其未来发展趋势进行简单介绍。关键词波分复用；光传送网络；级联连接监控1 光传送网络技术特点和优势 近年来IP数据业务的迅速发展，尤其是IPTV等视频业务的发展对运营商传送网络提出了新的要求：一方面传送网络需要提供适应这种业务容量爆炸性增长的海量带宽；另一方面传送网络需要提供快速灵活的业务调度和完善便捷的网络维护管理（OAM）能力。传统SDH/SONET和波分复用（WDM）技术面对这些需求都存在一定的问题：SDH/SONET基于VC4颗粒的交叉调度能力和单通道线路无法提供足够的可扩展性，过小的调度粒度和严格的同步传输机制与IP数据业务采用Ethernet等传输机制和大管道发展思路也不能匹配；WDM系统虽然凭借光纤天然的带宽优势和多波长通道技术提供了海量带宽，但是目前点对点的WDM系统无法满足组网的需求，也缺乏有效的全网业务监控和维护管理手段，不同厂商WDM系统由于在业务适配、线路处理等方面的不一致，只能采用业务口进行互通，既增加成本，又不利于实现端到端管理。 面对这样的矛盾，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）在1999年正式提出了光传送网络（OTN）的概念。OTN拥有集合了光层和电层的完整传送网体系结构：光层从低到高分为光通路层（Och）、光复用段层（OMSn）和光传送段层（OTSn）三个层次；电层以Och为基础，由高到低分为Och传送单元（OTUk）、Och数据单元（ODUk）和Och净负荷单元（OPUk）三个层次；各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。OTN技术不仅可以有效解决大粒度业务承载、调度和保护的效率问题，还可以为WDM系统提供运维管理和灵活组网能力，提高IP等业务的生存性和资源利用率，还可以与GMPLS/ASON技术相结合，具备网络的智能化特性1。 经过多年的发展，OTN的技术和应用都取得了长足进展。ITU-T已经制定了多个相关技术标准，建立了比较完善的OTN标准体系。主流设备商如阿尔卡特朗讯、北电、华为、诺基亚西门子、中兴通讯等早在几年前就在WDM设备中实现了线路接口的OTN化。一些厂家还进行了ODU颗粒交叉设备的研发，华为、英飞朗（Infinera）等已经推出了基于ODU1交叉颗粒的商用设备。国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和应用，多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN的功能，一些欧洲运营商例如德国电信（Germany Telecom, GT）和意大利电信（Italy Telecom,TI）的网络设备招标需求中明确要求波分设备具有ODU1调度能力，并可扩展到ODU2调度，开始提出传送网全面OTN化的需求。 综上所述，业界已经普遍认为OTN技术是满足未来IP业务承载的最佳传送网解决方案，无论是技术标准、商用设备还是运营商需求，都为OTN技术的大规模应用做好了准备。2 基于OTN接口的WDM系统互联互通 目前虽然各主流WDM设备厂商都已实现了线路接口OTN化，但是不同厂商间的设备互通还是以SDH、GE/10 GE等业务接口为主，尚未实现端到端的OTN化。因此，引入OTN技术的第一步就是实现不同厂商设备基于OTN接口的互联互通，本文将对该问题进行深入探讨。 在WDM网络中，涉及到设备互通的地方有3个：一是客户设备（例如路由器）与WDM设备之间；二是不同WDM系统之间转接；三是WDM系统OEO再生（REG）节点，如图1所示。其中第一类接口主要受限于客户设备，保持多样化状态，以SDH（包含POS）和Ethernet（包含GE、10 GE等）为主，目前难以统一到OTN标准接口，而且该类接口只涉及客户设备与WDM设备的连接，统一化的必要性也不强烈；第三类接口是WDM设备内部接口，目前绝大多数厂商都已实现了OTN化，由于不涉及不同厂商互通问题，因此相对简单；第二类接口OTN化需求最强烈，目前多数采用SDH、Ethernet等客户接口，其弊端在1中已经详细描述，本文重点讨论第二类接口的OTN化，对第三类接口也略有涉及。 ITU-T为不同厂商设备OTN互通制定了专门的域间接口IrDI。光层面要求采用白光口对接，消除WDM波长、调制方式等因素的影响。主要限制在电层面，包括帧结构、开销处理、FEC处理、业务信号封装格式等方面，ITU-T已严格定义了OTUk的帧结构，帧定位（FA）、OTUk、ODUk、OPUk等层面的开销字节以及标准的RS(255，239)FEC算法，参见图22和图3。出于不同厂商互联互通的要求，FEC可以选择关闭或者采用标准RS(255，239)算法。关于各项开销字节的处理方法，ITU-T也做了相当完善的定义2，3，多厂商设备测试结果也表明，如果严格按照ITU-T的技术规范进行处理，各种开销信息都能准确无误地进行传递。 从技术层面考虑，目前WDM系统基于OTN接口的互联互通的主要限制因素是客户信号的映射格式不统一，更确切地说是非SDH/SONET客户信号的映射格式不统一。主要原因是OTN系列标准尚未定义标准的Ethernet等数据业务的封装格式，在应用过程中各厂商提出了不同的解决方案，例如ITU-T G.Sup43文件中列入的10 GE信号映射方案就超过3种2，各厂商GE信号的映射方案也是五花八门。因此，要想推广WDM系统基于OTN接口的互联互通，必须首先完成主要业务映射方案的标准化和统一化。 与基于客户接口的互联互通相比较，基于OTN接口的互联互通最突出的优点是可以提供端到端的性能监测，而实现这一切的基础就是在ODUk开销中的TCM1TCM6共6级级联连接监测（TCM）字节。TCMi开销与SM、PM开销一样都占3个字节，各字节的定义也基本相同2。通过对6级TCMi进行合理的配置，OTN可以实现端到端的性能监测，即在接收端或发送端就可以实现对故障或者误码的基本定位（定位到某个段落），从而减少网管查询工作量，提高故障处理的效率，3将通过测试案例来详细说明。 为了支持10 GE LAN业务的全透明传输，一些厂商提出用超频的方式（OTU2e或OTU1e）承载10 GE LAN业务，已经纳入ITU-T G.Sup434。这些超频帧结构与标准OTUk帧结构完全一致，区别仅在于时钟频率，因此如果各厂商均按照G.Sup43定义的方式进行超频和封装，不会影响各厂商设备基于OTN接口的互通和TCMi的应用。 综上所述，按照目前ITU-T的标准体系，WDM系统基于OTN接口的互联互通（包括TCM功能）在技术上是可行的，但是在实际应用中首先应该解决Ethernet业务信号映射方案的标准化和统一化问题。3 多厂商WDM设备基于OTN接口的互联互通测试 图4给出了多厂商WDM设备基于OTN接口和互联互通测试环境的示意，其中厂商A的Node 2与厂商B的Node 4之间完成OTN互联互通，OTN仪表插入两者之间监测OTN开销，测试采用10 Gbit/s速率的OTU2接口。 测试结果表明： 10 Gbit/s和42.5 Gbit/s SDH业务的封装已经实现标准化和统一化，参测各厂商设备均实现了通过OTN接口的互联互通； 对于10 GE LAN业务，参测各厂商采用ITU-T G.Sup43定义的OTU2e超频方式实现了基于OTN接口的互联互通； 各厂商对GE业务的封装方式各不相同，无法实现端到端业务的互通，但是如果上下业务节点采用同厂商设备，业务路径采用OTN接口经其他厂商的设备，业务可以配通； 要求采用白光OTN接口对接，但是部分厂商在无法提供白光OTN接口的情况下采用NRZ编码、G.709标准FEC的彩光口同样实现了互联互通； 关闭FEC或者采用G.709标准FEC两种情况下，都可以实现不同厂商的互联互通。 图5给出了多厂商WDM设备基于OTN实现级联连接监控（TCM）和端到端性能管理的测试环境，3个参测厂商共8台OTM设备串联，并按图中显示的方式配置了TCMi，测试采用了10 Gbit/s SDH业务电路。 首先进行了误码性能监测功能的测试，测试结果表明对TCMi进行合理配置，可以通过在接收端网管或发送端网管对各TCMi告警信息的查询来判断发生误码的段落。例如针对图5中一条从节点A1到节点C2的电路，如果在接收端厂商C的网管上查询到TCM4 TCM6有BIP误码，而TCM2 TCM3没有，则可以判断误码出现在厂商B的节点B1B2之间；针对从节点C2到节点A1的电路，如果在发送端厂商C的网管上查询到TCM3 TCM6有BEI告警,而TCM2没有，同样可以判断误码出现在厂商C的节点C1与厂商B的节点B3之间。 其次进行了端到端告警监测功能的测试，由于个别厂商对告警信号的处理没有严格按照ITU-T G.798进行，因此测试过程中未能验证通过接收端或者发送端网管查询到的TCMi告警信息判断故障段落的功能。但是作者与参测厂商工程师一起根据G.798规定的告警处理和传递流程进行了推演，结论是只有故障发生在某个TCMi段内或者段边界处，故障下游节点TCMi上报AIS告警并反向插入BDI告警，因此完全可以通过业务接收端网管设备查询各个TCMi的AIS告警或者业务发送端设备网管查询各个TCMi的BDI告警实现故障段落的初步定位。4 结束语 综上所述，OTN技术将成为未来满足业务网络IP化发展趋势的最佳传送网络技术，基于支持多业务承载和端到端性能监控等方面的优点，WDM设备采用OTN接口实现互联互通已是今后传送网络的重要发展方向。 本文研究表明，基于目前的技术标准和设备现状，不同厂商WDM设备采用OTN接口实现互联互通以及端到端性能监测是可行的，但是还存在以下两个问题需要解决：第一，由于各种速率Ethernet业务的映射方式尚未统一，即使实现了OTN接口的互联互通，也无法实现业务层面的互通，因此必须加快Ethernet业务映射方式标准化和统一化；第二，个别厂商设备对TCMi的告警处理没有完全按照ITU-T相关标准进行，导致无法实现端到端准确的故障定位，应尽快解决这些问题。参考文献1韦乐平，张成良.光网络系统、器件与联网技术.北京：人民邮电出版社,20062ITU-T Recommendation G.709/Y.1331.Interface for the optical transport network (OTN). International Telecommunication Union (ITU)，20033ITU-T Recommendation G.798.Character