OTN和PTN技术在电网的应用

1、OTN和PTN技术在电网的应用2主要内容概述OTN技术发展及在电网的应用PTN技术发展及在电网的应用总结3Source: VNI 2015,CISCO带宽需求驱动光通信技术演进SDMCoherent+DSPWDMTDM移动互联、 工业互联、 云计算、物联网、 5G、P3传统业务PSTN在全球范围内升级为 NGN， 实现VOIP2G/3G等传统基站在一些发达运营商中开始IP化大客户专线业务的IP化、以太网化 占比越来越大，二层VPN业务盛行传统业务向IP化转型，新型业务具天然IP血统IP新型业务3G/WiMAX/LTE等移动核心网、 Backhaul 在R7版本全面实现IP化新兴的各类视频业务是

2、天然的IP业 务Ethernet 商业应用和IP化存储类业 务VoIP & Internet大客户专线宽带接入视频监控3G4G LTE数据中心2G4业务IP化的主要驱动力：统一网络协议，简化网络层次，降低TCO便于提供各种类型的新业务，实现综合业务运营业务IP化的趋势推动传送网分组化主要内容5概述OTN技术发展及在电网的应用PTN技术发展及在电网的应用总结技术 特性网络层次带宽需求增现有OTN标OTN新型版支持100G传输并 大规模部署，可 商用设备可达到 12.8T32T及以上的单子架交叉 容量。长明显，准无法解决本标准ITU-T开始启10GE LAN透G.709趋于动更大粒度明映射和GE稳

3、定，设备基于固定时 隙的OTN组 网技术研究业务等映射 面临问题。研发及商用 规模加速。发展。199819992004200520092010时间20132016历程继承性：借鉴了SDH技术的开销、组网、保护、以及WDM的大容量传输等技术理念。创新性：多粒度高带宽容器（ ODUk）、新型映射复用机制、增强FEC、大容量交叉和超 高速传输等。终端复用OTN电交叉设备 分类OTN光交叉OTN光电混合交叉光传输段层光纤光复用段层光通道层光通路传送单元子层 光通路净荷单元 光通路数据单元子层光域电域光传送网（OTN）发展概况WDM6G.7044G.873.2G.709G.959.1OTN传送及管理平面

4、国际标准主要由ITU-T 的SG 15来进行制定，从1998年提出立项以来OTN已形成 系列标准并经过多次修订和新增，目前已趋于稳定和成熟。目前已趋于稳定和成熟，主要标准 G.709在2016年2月发布新版本V5，已支持超100G速率的OTN接口。G.8251主要修订标准 新制订标准三大标准组织 对于光传送网 控制平面进行 相应规范。 OIF对于OTN控 制粒度相关信 令进行了增补，近期无其他 明显变化。7OTN国际标准进展网络架构YD/T 1990-2009、YD/T 2939-2015信号结构YD/T 1462-2011光传送网（OTN）接口物理接口YD/T 1634-201X 光传送网（

5、OTN）物理层接口(报批)设备功能及实现GB/T 20187-2006、YD/T 2003-2009 、YD/T 2484-2013、基于OTN的ASON设备技术要求（报批）组网、保护及管理YD/T 2713-2014、光传送网（OTN）互联互通技术要求（报批）、 YD/T 2149.1-6等测试验证YD/T 2148-2010、 YD/T 2489-2013等OTN国内标准主要由CCSA的TC6 WG1工作组来进行制定。OTN国内通信行业标准制定经历了按照ITU-T OTN标准等同制定、自主创新按需制定等不同发展阶段，目前OTN相关国内通信行业标准整体上已趋OTN国内标准进展根据国内需求制定

6、标准与ITU-T基本等同标准于完善，后续将根据超100G技术应用需求进一步完善OTN相关标准。8OTN技术应用场景目前OTN电交叉设备应用于城域和干线，OTN光交叉主要可应用于城域或部分省干，OTN光电混合交 叉和终端复用设备主要可应用于干线。未来如何应用OTN光交叉和光电混合设备目前引起业界关注，中国电信、中国移动等运营商在2016年拟开展相应应用试点验证。已规模部署设备类型9拟推动部署设备类型OTN互联互通能力互联互通关系示意图传送平面互联互通接口示意图仅限于传送平面互联互通，基于非OTUk接口互联时，业务互通不存在问题；采用彩光OTUk接口作为 IrDI互联时，无法实现互通。当采用白光O

7、TUk接口作为IrDI互联时，2.5G及以上速率业务互通不存在 问题，GE及以下速率业务互通可能存在问题（与具体实现有关），应用时需结合具体设备和板卡型 号具体分析。102.5G WDM10G WDM40G WDM超100G WDM 100G WDM强度调制、NRZ码 型，色散和非线性 均不明显强度调制、NRZ码型为主，CD和非色散补偿模块为必 配，RZ码型少量 应用强度调制研究多年，赶上IT泡沫 拖累，最终形成强度调制和相 位调制并行的多种传输码型， CD、PMD、非线性和OSNR并 重，部分采用了偏振复用、基 于DSP的相干接收技术。长距传输接口完全采用偏 振复用、QPSK码型、基 于DS

8、P的相干接收等技术。高速传输技术在新的技术线性限制逐步明显， 平台上重新趋于统一。100G创新应用技术均会在 超100G选择应用同时新的 复用、调制等技术将会引 入超高速传输技术重新进 入新一轮技术路线选择与 竞争阶段！OTN光层传输发展历程1112OTN光层传输速率特性比较速率比较项目10G40G100G备注商用系统波段CCC1530nm1565最大标称通路数量808080通路间隔GHz50/10050/10050/100系统标称最大容量（Tb/s）0.83.28频谱效率（bit/s/Hz）0.20.82传输码型NRZ/RZ(强度)ODB/PSBT(强度)、 BPSK/DQPSK/DP-QP

9、SK(相位)DP-QPSK(相位)色度色散补偿DCMDCM+可调TDC/相干DSP相干DSP偏振模色散补偿一般不需要，特定条件需 要PMDC一般不需要，特定条件需要PMDC，DP-QPSK基于相干DSP相干DSP非线性效应较弱中等较强线路特性PMD/CD无法在线监测DP-QPSK可在线监测可在线监测主要性能评估参数功率、OSNR功率、OSNR、FEC纠错前误码功率、OSNR、FEC纠错前误码不同速率混传特性对于40G和100G有影响和10G混传性能下降和10G混传性能下降采用隔离带解 决电力OTN应用典型特性分析1、容量需求相对公网要低公网应用的OTN系统容量已达到8Tb/s，单通路速率也已达

10、到100Gb/s。OTN技术在电力行业应用 需结合OTN所承载业务的未来增长估算和构建成本等综合分析、合理选择系统容量，典型如选择 10Gb/s还是100Gb/s，选择40波还是80波系统等。2、干线单跨传输距离长电力干线通信网络的通信节点与电力设备节点部署直接相关，因此虽然端到端总的传输距离不 是特别长，但部分单跨传输距离很长（譬如140km或更长），这样对于OTN系统传输能力提出新 的要求，譬如选择采用高功率放大器、喇曼放大器，甚至在特高压传输中采用遥泵放大器等。3、无法直接替代SDH网络电力通信网引入OTN主要解决信息类业务的承载，而控制类业务依然由SDH网络承载。由于处理 的带宽粒度和

11、功能不同，OTN网络无法直接替代SDH网络，但可以实现SDH（作为波长通路的客户 业务）的长距离传输承载。13电力OTN应用典型问题分析1、系统扩容问题实际应用过程中可能涉及部分跨段扩容的问题，可采用的方法包括扩充波长数量、升级波长速 率、或者新建系统等。具体方法的选择应结合预期容量需求、传输性能要求、未来可扩展性等 综合考虑，同时注意升级波长速率时的波长干扰问题，譬如10G和40G或100G混传等。2、传输距离过长问题对于超长传输跨段，除了结合高功率放大、喇曼放大、遥泵放大等技术手段之外，还可考虑采 用降低传输速率的思路，或者在更早的光缆设计阶段，优先考虑超低损耗光纤的应用。另外， 传输距离

12、过长也决定了OTN光交叉设备（ROADM）在电力干线网络的部署应用会有很大的瓶颈。3、互联互通问题鉴于OTN设备最近几年更新很快，无论是相同厂家的OTN设备，还是不同厂家的OTN设备，在现网 应用需要增加新板卡时，必须选择空闲资源或者实验室环境进行互联互通能力测试验证后方可 投入使用，否则可能会引起应用异常。14统一交换PKTVCODU15波长交换（ROADM）1、城域未来多业务高效传送是OTN和PTN融合的主要源劢力，而基于信元交换的芯片工艺技术也为两者融合奠定物理实现基础。2、目前已有多个大容量交叉设备已经支持或部分支持统一交 换技术，为POTN的后续进一步商用提供了设备支撑。3、POTN

13、技术架构中P和O的组成成分至关重要。如果P和O的功能全部叠加，这种组合取得灵活性的同时，在资源利用、功耗及成本等方面略显不足。4、鉴于城域网或部分省内干线传送网应用需求，以O功能为 主的POTN技术适合于城域核心层或部分省内干线传送网，而 以P为主的POTN技术更适合于城域汇聚层和接入层以提升资 源利用率。趋势1：逐步增强OTN分组处理（POTN）趋势2：支持SDN功能将是大势所趋RNC/BSCBRAS/SR大型企业会议中心FTTHFTTBBTSNodeBOLT个 人 接 入企 业 接 入家 庭 接 入数据中心城域接入城域汇聚/骨干骨干网IPRAN/PTN/MSTPIPRAN/PTN/MSTP

14、接入网控制器PTN 控制器协调层应用层网规网优碎片整理融合承载网OTN控制器IP网 控制器16趋势3：超100G传输速率渐进式引入超100G物理层参数将更为灵活OTN仍为超100G数据链路层主要技术专为超100G增加的信号结构！超100G标准化工作稳步推进400G将率先部署，其他速率有效补充1、业界已开展了多次基于400G的实验室及现网的评估测试工作，同时运营商逐步出现400G传输需求。 2、16QAM、8QAM和QPSK将是400G典型传输码型。3、200G等超100G速率将有效补充400G应用，1Tb/s速 率及应用路线目前尚不明晰。17超100G OTN基于多种假设稳步推进，新版已 经发

15、布，预计全部标准完成与IEEE基本同步。400GE（802.3bs）标准已立项并开展制定， 预计2018年将完成。目前正在开展400G新版白皮书研究工作趋势4 ：空分结合波分扩容方案逐步出现Source:Science 2010现用单模光纤香农极限容量约为100Tb/s，2020年前后将出现容限危机短期方案：增加应用波段（S）长期方案：采用空间复用技术更多纤芯多芯光纤少模复用多芯光纤+少模复用1819主要内容概述OTN技术发展及在电网的应用PTN技术发展及在电网的应用总结20传送网适应业务分组化发展：PTN技术PTN = 面向连接的分组转发+ SDH传送网保护和维护管理= 电信级分组传送电信级

16、分组传送理念业务承载向 分组化演进继承传送网 电信级优势融合创新 网络演进E2E的网络管理基于硬件的OAM和可靠网络保护精确的时钟传送能力PTNPacket Transport NetworkSDH传送技术（Transport）和网络运维Packet 技术（IP/MPLS、以太网）带宽统计复用L2/L3层交换能力面向未来转型驱动力：业务IP化和网络分组化E1GEE1IMA E1 FE/GE 移动回传网络技术变迁BTSBTSNode BE-Node B2G3GRNCE1/STM-1STM-1/GE10GES-GW/MMELTE(4G）SDH/MSTPPTN电路交换内核分组交换内核PTN 定位于承

17、载移动回传和集客专线等高品质业务，替代SDH的新传送技术BSCPTN是传送与数据技术融合发展的产物MPLS-TPSDH网管：端到端配置保护：线性保护，环 网保护以太网 传送数据平面：MPLSQoS：Diff-Serve控制平面：GMPLSOAM：Y.1731频率同步：Sync Eth时间同步：IEEE1588V2IP/MPLSL3 MPLS VPNIP OAM：Ping, Trace routePTNT-MPLS技术标准化推动PTN产品化20062007从试点走向商用20082009MPLS-TP联合工作组PTN在亚太和欧洲实现规模部署20102013中国主导推进PTN国际标准化CATR支撑中

18、国移动开展PTN实验室全面测试CCSA开展PTN技术标准预研PTN总体技术要求 2010.12发布行标PTN系列行标研究制定和发布 面向LTE回传，引入L3VPN2G/3G移动回传PTN现网试点中国移动PTN 第一期集采中国移动TD-LTE现网6+1规模试点PTN五期集采TD-LTE规模建设21主导6项ITU-T标准建议（已发布）我国的运营商、研究院和通信企业等单位联合制定了12项工信部行业标准，主导制定了6项ITU-T国际标准3项IETF RFC，成为PTN研发、生产、销售和运营的主要依据12项 工信部 PTN行标（8项已发布）YD/T 2374-2011 PTN网络总体技术架构 适配 转发

19、ITU-T G.8113.1 PTN OAM WTSA-12批准IETF RFC6423MPLS-TP 通用关联通道标签IETF RFC6671 为 G.8113.1分配协议类型代码ITU-T G.8112网络接口ITU-T G.8121设备通用功能模 块特性ITU-T G.8121.1PTN 设备功能特性YD/T 2336.1-2011 PTN网管功能、信息模型和管理接口等6项行标（4项发布， 2项报批）要求YD/T 2397-2012 PTN设备技术要求YD/T 2487-2013 PTN设备测试方法YD/T 2755-2014 PTN互通技术要求2012-1330T-YD PTN互通测试

20、方法（2015年2月已报批）面向集团客户接入的PTN技术要求（2014年11月已报批）OAM保护 QoS 同步设备 测试网管ITU-T G.8131MPLS-TP线性保护ITU-T G.8151MPLS-TP网管正推进共享环网保护草案（draft-cheng-mpls-tp- shared-ring-protection-02）主导3项IETF RFCIETF RFC 7271MPLS-TP 线性 保护 PSC-ITU方案Informational RFC PTN APS线性保护（draft-zulr- mpls-tp-linear-protection- switching-12）22我国产

21、业界合作推进，制定了完善的PTN技术标准体系PTN产业已形成完善生态链，达百万级部署规模运营商100 设备商13 仪表商10 P T N产 业 生 态 链中国 移动 应用全球最大规模约80万PTN设备 部署，覆盖干线、城域和接入全面接入TD-S、TD-LTE基站主要面向集客丏线业务承载华为设备 厂家 出货中兴武邮芯片商11贝尔65万55万3.5万17万打造形成以本土企业主导、国际企业参与的完善PTN生态链，涵盖芯片、设备、仪表、运营等PTN全球部署超过140万端设备，涉及全球60多个国家的100多个运营商网络。2324PTN和SDH/MSTP技术方案对比分析项目PTNSDH设备交换容量3.84

22、T720G业务端到端时延（4000km，50 端 PTN/SDH，20端 WDM）以太网较短（22.5ms）较长（2435.6ms）TDM较长（37.562.5ms）短（36ms）传送效率以太网高，90%以上64.5%（100M-155M），80%以上（100M-2M50）TDM94.5%/89.5%/81%（16/8/4帧）高，96.7%多厂家互通可实现UNI互通，NNI互通率70%以上可实现UNI互通，无NNI互通需求OAM成熟成熟方式1:1/1+1线性保护环网保护为主，线性保护为辅倒换时间主要采用线性保护，小于50ms主要采用环网保护，小于50ms触发条件SF成熟，丐标准完善；SD标准待

23、统一SF、SD等成熟，丐标准完善安全性较高，L2隧道隔离高，VC时隙隔离功耗一般较小成本较低较高PTN在以太网分组业务承载方面的优势明显；在TDM承载方面，SDH仍然具备一定的时延和带宽利用率优势。电网业务类型分析业务类型接口&带宽安全要求业务流向继电保护PDH 2M双向时延敏感高可靠点到点调度数据网PDH 2M/155高可靠多点到点 汇聚信息采集ETH FE高可靠， 时延不敏 感多点到点 汇聚视频会议等 数据内网业 务ETH GE高可靠， 时延不敏 感多点到多点专网供电所供电所GE25GEGE中心局SDH网络STM-1PTN(10GE）PTN设备应用功耗问题STM-N统一分组信 元交换单元GE/10G EPWE3TDMPWE3ETHE1/STM-1FE/GE/10GESTM-NPOSFE/GE/10GEPDHSTM-NSDH时隙交换PTN设备单元26SDH设备单元设备类型交换技术资源需求问题PTN设备统一信元交换、网络报文切片电路仿真技术（PWE3）、业务封装MPLS-TP标签交换CPU资源占用高相同交换容量和设备接口数 量情况下设备功耗较大，对 机房环境、温度要求高SDH设备固定时隙交换