OTN 關鍵技術及發展趨勢

2024年3月27日發(作者：中華人民共和國廣告法)

OTN關鍵技術及發展趨勢

一、OTN技術簡介

OTN技術也就是光傳網絡技術，它是繼SDH傳統傳送技術之后的新一代光

傳送技術體系，它具有傳統傳輸技術的很多優勢功能，也增加了新的功能特

征，以滿足如今信息數據傳遞的需求。

OTN技術可以進行透明傳輸，并可以進行多種客戶信號的封裝，OTN的相

應技術可以對多種客戶的信號進行映射。相對于傳統技術的處理顆粒，OTN技

術進行處理的顆粒要大很多，傳遞范圍和傳遞效率也就能夠得到很大的提升。

OTN具有強大的開銷和維護管理能力，同時增強了組網和保護能力。此外，OTN

技術能夠支持多種設備類型，在具體應用的時候，可以綜合考慮選擇最合適的

設備。

二、OTN關鍵技術

OTN技術具有很多的關鍵技術，主要有接口技術、交叉技術、光子集成技

術、保護恢復技術等。下面主要對各個關鍵技術進行探討分析。

1.接口技術

OTN接口技術中，主要分為物理接口和邏輯接口兩個部分。物理接口中的

各個參數，在該技術行業中都有了具體的規范和標準。邏輯接口是接口技術的

關鍵部分，在邏輯接口中，不同電域子層面的開銷字節也有了行業的規范和標

準。在目前的OTN設備中，電層具有較好的開銷支持程度，能夠對開銷進行查

詢以及對特定開銷進行設置。但是由于沒有規范光域維護信號的具體實施方

案，光域的支持程度較低。

2.交叉技術

目前的OTN交叉技術中，交叉模塊的目標是全光交叉，它可以分為純電

層、純光層和光電混合一體三種實現方式。下面對光交叉和電交叉各自的特點

進行討論和分析。

光交叉的應用主要是在兩個方面:基于空間的和基于波長的。以光交叉設

備為基礎構成的OTN技術，具有傳輸、交換和故障恢復等多種功能，在傳輸信

號的時候，能夠對信號進行擴展和重構，而且整個信息傳遞過程非常透明。光

交叉中沒有O-E-O的轉換，這也就大大降低了ONT技術設備的網絡成本。但是

在光交叉技術中，光的色散以及非線性等傳送特性使傳輸的距離受到了一定的

限制，而且初期的投入成本相對較高。

電交叉的應用規模隨著半導體技術的發展也在不斷的壯大，電交叉采用了

O-E-O技術，雖然網絡成本有一定的增加，但是整個信息傳輸的距離得以延

長，它不再受光的傳輸特性的限制。電交叉設備還具有強大的開銷支持，能夠

支持智能控制平臺。但是電交叉的交叉容量沒有光交叉的高，成本隨著容量

的高低也會產生變化。

3.光子集成技術

傳統的WDM傳輸系統中，采用的是器件分離的方式，這樣的設備不僅僅功

耗大、設備種類多，而且設備結構的分散不利于交叉的實現。在如今的OTN技

術中，采用的是光子集成技術，該技術的目的就是在一個芯片上集成眾多設備

的功能。采用光子集成技術，設備的體積和功耗都能夠得到降低，設備更加集

中，這也就減少了設備之間的連接，降低了生產和運營成本，方便交叉功能的

實現，而且便于維護和使用。光子集成技術是重大的創新技術，它具有節能減

排的作用，它是OTN技術發展的方向。

4.保護恢復技術

目前，OTN技術設備的保護恢復技術可以為電域和光域提供服務。在電域

中，子網連接保護和環網共享保護可以發揮作用；在光域中，光通道1-1保護

和光通道共享保護能夠使用。針對不同應用環境以及使用成本，可以采取不同

保護方式。

三、OTN發展趨勢

由于業務網IP化的不斷發展，OTN技術分組化將是OTN技術未來發展的方

向。2010年5月在ITU-T全會上討論了E-OTN的應用場景，在此基礎上，中國

通信標準化協會(CCSA)于2011年開始制定分組增強型OTN設備技術要求，目

前該標準已進入報批稿階段。在2012年9月的ITU-T SG15會議上,也明確將

CCSA定義的分組增強型OTN相關內容引入G.709和G.798.1等標準中。

分組增強型OTN設備是OTN設備和分組設備的進一步融合，采用多平面或

統一交叉模型實現ODU時隙的TDM交叉和分組交換功能，深化多業務的綜合接

入。分組增強型OTN設備技術要求明確定義了分組增強型OTN的兩種設備架

構，包括板卡式和集中交叉式。

板卡式設備架構類似傳統MSTP的架構，在OTN設備上增加具有分組業務

處理能力的板卡，實現板卡級分組業務的接入、交換、匯聚和傳送；ODUk級的

交換通過OTN設備電交叉矩陣完成。這種方式屬于分組增強型OTN技術的初級

階段，單板分組業務的吞吐量可達到100Gbit/s。

集中交叉式設備架構采用統一交換矩陣技術，基于該技術的產品發展很

快，也促進分組交換和ODUk交叉融合，相應產品已經出現，部分設備廠商已

經能夠提供基于該技術的初級產品，但在分組業務處理方面的功能和性能都還

不完善。

電子集成電路目前應用普遍，但光子集成電路(photonic integrated

circuit,PIC)還比較少，導致現在的光通信系統設備體積大、耗電大，部件和

板卡之間的連纖量大、難以管理，很難滿足業務對帶寬不斷高速增長的需求。

光子集成技術是光通信技術未來發展的主要方向之一。

光子集成技術通過材料生長技術和光刻技術將不同功能分離的光器件,例

如激光器、檢測器、光調制解調器等集成在單個襯底上，構成單片集成電路。

這種光子集成技術器件結構緊湊小巧，性能可以滿足大多數光纖通信系統的需

求。目前已經能夠實現4對OTU、10對OTU和40對OTU的集成芯片。每個OTU

的速率為10 Gbit/s，甚至為40 Gbit/s。

從上述光子集成技術特點來看，光通信技術從分離光器件向光子集成器件

的演進可以與當年電子產品從晶體管向集成電路的演進相類比，其優勢也可以

類比，與傳統光通信技術相比，其主要優點如下。

·根據統計分析，光層系統70%的故障問題都是光纖耦合導致的，光子集

成將大量的光纖耦合集成在PIC中，大大減少了光纖連接的數量，從而大幅度

提高網絡的可靠性。采用PIC的40×10 Gbit/s WDM系統僅需要一個子架即

可，傳統40×10 Gbit/s WDM系統需要2個機架。

·大量的光纖連接和光子器件集成在PIC中，大幅度減少了器件和板卡的

數量，從而降低了維護工作量。

·PIC大大降低了設備的尺寸，大幅度降低對機房面積的需求(目前產品不

足傳統設備的1/4)，間接降低網絡成本。

·PIC大大降低了設備功耗(目前產品不足傳統設備的1/3)，減少日常運

維支出。

自2004年第一款集成了50個光子器件的PIC出現，光子集成技術迅速發

展，目前英飛朗公司、CIP技術公司、One Chip Photonic和Enablence

Technology等公司的光子集成產品相繼進入市場。

國內部分設備廠商在其OTN產品上也開發出基于光子集成技術的產品，將

12個或20個10 Gbit/s線路側光模塊、合分波器等器件集成到一個芯片上，

實現120 Gbit/s/200 Gbit/s容量傳輸，簡化網絡配置，實現系統的快速部

署，可應用于小容量匯聚層網絡或業務發展較快的邊緣層網絡。

OTN技術作為高帶寬傳送技術，在多業務承載和分組化演進方面符合融合

網絡的發展方向。預計在未來幾年，將會不斷有更大交叉容量(超過10

Tbit/s)的OTN交叉設備面世，在適應全業務發展的同時，其有力的網絡支撐

能力也將對數據業務發展起到強大的推動作用，屆時能夠提供大顆粒帶寬的調

度與管理的OTN將真正成為能夠靈活調度、具備保護恢復功能的新一代光網

絡。