《PTN技术和OTN技术研究【论文】》

PTN技术和OTN技术研究TOC\o"1-3"\h\u19099引言 引言近年来，宽带数据业务呈现井喷发展态势，极大地推动了通信网络技术进步，尤其是4G通信网络以及未来5G网络的快速建设。如何高速传输大颗粒宽带网络，适应宽带数据业务的灵活、高效接入是一个技术难题。OTN与PTN混合组网技术是一种新兴的比较理想的组网方案，PTN业务流量依靠OTN快速网络传输。PTN技术用来承载宽带数据业务，OTN技术用于搭建大颗粒承载平台。骨干网架采用环网或网状网结构，接入汇聚层采用环网结构。OTN技术和PTN技术在网络技术中被广泛的应用，OTN就是光传送网，而PTN就是分组传送网，这两种技术还处于研发的阶段，并没有得到广泛的应用，还应该进行深入研究，但是其中的一部分已经在网络中别广泛的使用，由于技术还不成熟，产生的效果并不明显，要想让OTN技术和PTN技术在网络中被广泛的应用，是离不开运营商的支持的，只有营业商大力的支持下，才能实现联合组网。

第一章PTN的简单阐述PTN（分组传送网）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；具备丰富的保护方式，遇到网络故障时能够实现基于50ms的电信级业务保护倒换，实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制（OAM），具有点对点连接的完美OAM体系，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA等优点。另外，它可利用各种底层传输通道（如SDH/Ethernet/OTN）。总之，它具有完善的OAM机制，精确的故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。

第二章OTN的简单阐述OTN技术人们还不了解，因为这种技术还没有被广泛的应用，有些技术虽然已经在网络中被应用，但是技术上还不成熟，只有在实际应用中不断的探索，才能发现其中存在的问题，OTN才能够被完善。OTN就是光传送网，光传送网的主要作用就是利用光通道为客户提供服务，服务的内容包括保护、复用等这些内容，但是OTN技术发展的时间还很短，这一理念的提出也是在二十世纪末的时候才被提出的，这一理论的提出受到了很多人的好评，认为OTN有着很大的发展前景，在网络中可以被大量的应用，截止到目前为止，OTN已经迅速的发展，尤其是在接口的速率上已经有了很大的提高，由于技术的不成熟性，需要走的路还很长。OTN在不断的发展，承载的容量在不断的加大，随着OTN技术的成熟，宽带的使用人数在逐年的减少，尤其是在2009年之后，OTN中的一部分功能已经能够在实际的业务中被广泛的应用，针对这一清况，有很多的学者突发奇想，对OTN不断的改进。在这一研究中，OTN主要是由两个部分组成的，一个部分是光层，另一部分是电层，这种技术有着很大的优势，将原来的OTN进行了完善，主要是体现在以下三点:首先，可以实现传输的透明化;其次，可以提高宽带的使用效率，将宽带与OTN结合在一起;最后，可以降低网络的运行成本。

第三章PTN与OTN联合组网PTN和OTN联合组网是PTN和OTN的组合体，将这两种技术的优势结合在一起，这俩种技术有着各自的特点，但是在目的上具有一致性，都是为了将网络发展中的弊端找到，将这些弊端化为优势，更好的为网络服务。现在的网络技术主要是在OTN上进行研究，尤其是在电交叉技术上，改变了传统的电交叉技术，让电交叉技术可以在较长的波长数中应用，还能增加自身的管理能力。出现和以上现象的主要原因是科技发展的要求，传统的交叉技术能够交叉的颗粒较小，无志茜足性能上的要求，这样就对整个交叉的效果产生不良的影响，无志茜足大容量设备白勺需要，就需要对相关的技术进行改良，PTN和OTN都是在这样的情况下产生的。将这两种技术结合在一起，就是PTN和OTN联合组网，联合组网就是将OTN作为透明的传送平台，这一平台在联合组网中扮演着重要的角色，处于核心的地位，而PTN作为传送的通道，PTN的传送是一种客户与服务者之间的传送，这一技术主要是在汇聚层应用的，OTN设备要为联合组网提供物理线路的接口，PTN的分组业务需要OTN来承载，将承载的业务映射到OPUK中，OPUK可以作为调度颗粒进行交叉，调度颗粒也是有着要求的，颗粒上要较大。汇聚层的主要业务是分组，分组就要将宽带管理按照以太网和其他的设备进行封装处理，封装处理要利用OTN进行传输，从这些方面来说，联合组网可以使用于各种业务，仅仅需要对SD日技术进行管理，满足了广大人民群众的基本需要，因此，一定要对联合组网进行改进，将先进的技术应用在联合组网中，让网络技术可以发展的更好。第一节联合组网模式根据现在的网络状况，PTN和OTN联合组网的模式有以下三种情况:①将OTN网络引入到汇聚或核心层，承载PTN业务和调度的则是OTN的GE或IOGE链路〔这种组网方式将会降低建设成本，发挥OTN大容量低成本的优势，相反，PTN的端到端组网的特性将会受到影响，PTN的电路资源配置与管理难度将会增大。②将PTN网络运用到OTN网络上，业务保护由PTN提供，底层承载通道则有OTN提供，这样组网使核心层和汇聚层的光缆资源得到了节省，但是运用了大量的波分承载，就需要很多的波长转换板，从而增加了建设成本。③PTN和OTN运用独立的方式组网，互不干涉，这种方式的网络管理和维护比较便利，但是，传输的业务量会减少。第二节联合组网策略PTN技术在大颗粒业务的接入和传输上不太擅长，而在解决各种形式的小颗粒IP业务的接入和汇聚方面具有很强的优势。OTN技术具有固定的带宽分配，在传输小颗粒业务时会造成带宽浪费的现象，但是在大颗粒业务的调度和长距离传输方面具有明显优势、因此，可以利用PTN和OTN各自的技术优势，将两种技术进行联合组网，采用PTN技术在接入层和汇聚层进行组网，有利于小颗粒IP业务的接入、传输和汇聚;采用OTN技术在核心层进行组网，实现大颗粒IP业务汇聚后的透明传输。第三节联合组网中的关键技术第一条全网精确时间同步的问题联合组网的全网时间采用OTN带内开销传带、OS（带外传送和时钟透明传送等3种方式）由于时钟透明传送方式不能满足移动网络的时间同步要求，因此在联合组网中通常不采用时钟透传方式进行全网时间同步。第二条设备互联互通问题OTN设备在联合组网中作为透明的传输平台，在PTN设备与OTN客户接II对接时要保持信号的映射的封装一致。为了提高业务处理的效率，要将汇聚层的PTN设备在同一个RN。设备落地的业务整合成GE或IOGE颗粒，再通过OTN透明传输到落地层，接入层的PTN采用双属的方式与汇聚层对接，可有效的避免设备单点失效，从而影响业务的传输。第三条组网保护的问题对网络各层之间调度的业务进行端到端或分段保护，从而保证联合组网的安全性、落地层RN（与PTN设备之间的业务保护通常采用链路聚合组的形式进行保护。由设备级和网络级两个层次对传输业务进行保护，可以保证OTN环对业务的可靠传输：①设备级保护中，利用双属的形式进行组网，避免单板的失效，要对关键板件实施热备份②在网络级保护中，可以采用光层和电层实施保护。光层保护时，在发送业务数据时，通过主备链路发往接收端，无光功率被接收端监测到时，将由备用链路接收，保证了数据不会中断。在电层保护中，采用共享环网保护的方式对OTN核心进行保护，而在OTN保护环网中，则利用双端倒换的方式进行保护，这种方式可以对环网中的多条业务进行保护，可以有效的节省网络资源。第四条网管与网络维护的问题为了方便对网络的维护，国内的厂家在OTN和PTN设备上都采用网管平台共用共享的方式，在联合组网模式中，每一个层面都需要很多的业务进行调度和互通，所以对网管的自身维护和业务的开通上都有着很高的要求。城域网络拓扑结构一般较为复杂，通信线路多、设备多、接入点多，网络故障定位的维护工作难度较大。OTN+PTN混合组网中的PTN与OTN技术延续了SDH网络层次化的OAM管理模式。开销监控技术应用于业务封装，OAM应用于不同的网络层，支持6级的SM,T（M,PM业务，每一层级具备独立的故障、性能管理能力，以保证层间实时、精准的故障识别定位能力。为了便于网络维护，目前主流设备厂商的PTN,OTN设备均支持共网管平台。在PTN,OTN混合组网模式中，两种设备位于不同的业务层，OTN设备居于骨干网架层，PTN工作在接入层和汇聚层，OTN与PTN设备间需要进行大量的数据交换。因此，网络管理同时负责业务处理和网络自身的管理工作。对网络进行维护时，运用业务封装时的开销对网络进行监管在联合组网时，PTN和OTN技术都承载的很大的管理机制，OTN支持了通道监视、段监视和6种串联连接监测，而PTN则提供了通道层、信道层、客户层和断层4种管理机制、每一层都提供了性能和故障的OAM，就是为了在不同的层面，实现故障走位的精确效果〔在联网组合形式中，运用OTN的各种监视开销和PTN的OAM机制对网络的每一层业务实施监管和定位故障。第五条数据接口问题数据业务是本地网和城域网的主流内容，其中GE,IOGE网络占据了大部分份额。在OTN+PTN混合组网模式中，PTN设备、OTN设备与客户端经由GE,IOGE进行数据传输，带来了大量的接口问题。以IOGE网络为例，按照ITU-T中6.709规定，IOGELAN信号在OTN网络中有多种映射方式，在组网过程中要保证接口的一致性。第四节OTN与PTN联合组网的技术优势OTN与PTN联合组网方式有着明显的技术优势，可以适应长距离传输以及未来IP数据业务扩容的需求。因此在未来本地城域网建设过程中建议采用OTN网络进行最大程度地覆盖，充分发挥OTN+PTN联合组网模式调度灵活，便于IP业务接入、汇聚的优势，将城域传输网络建设成统一操作的扁平化网络。OTN与PTN技术相互配合使用，OTN作为核心层的数据透传平台，PTN作为汇聚层和接入层的传输协议，为不同业务流提供统一的传输方案，可以满足精细粒度调整和大容量调度需求。作为一种新兴技术，OTN+PTN联合组网技术并没有大规模的工程应用。在已有的实践中，采用OTN核心层+PTN汇聚层模式，物理线路接口由核心层的OTN设备提供，分组业务采用PTN技术映射到调度颗粒交叉的ODUk设备。进行数据上行传输时，分组业务在汇聚层进行优先级调度和带宽管理，经由以太网传送至核心层OTN设备，经ODUk封装进人大颗粒业务流程;进行数据下行传输时，ODUk设备解映射业务到PTN设备，进人小颗粒分组调度流程，完成端到端数据传输和控制。

第四章OTN与PTN联合组网模式对比PTN+OTN联合组网模式的基本模型是依靠OTN骨干网架承载PTN网络业务，发挥光纤传输容量大、成本低的优势;时将GE,IOGE链路层由OTN网络融合到PTN网络，增加网络的灵活性;但联合组网可能会影响PTN网络的端到端传输特性，使PTN网络的管理工作变得更加复杂。IP城域网、宽带接入网、PTN网络由核心层的OTN承载，PTN与OTN在骨干层或汇聚层进行融合，典型模式由三种。第一节OTN骨干链路+PTN汇聚层接入环网模式PTN网络位于汇聚层及以下网段，GE,IOGE上行网络汇聚到OTN骨干网络。接入层通过GE网络构成环网，汇聚层通过IOGE网络构成环网，采用双节点挂环方式组网，以防止汇聚节点和骨干节点的不匹配情况。通过PTN汇聚层设备在OTN骨干层实现GE或IOGE链路与相关业务节点设备的直连。落地节点PTN设备与BS设备进行一主一备冗余对接，通过LAG保护避免单接口故障，造成大量业务中断，保证安全分担。第二节OTN骨干网汇聚层链路+PTN接入环集中汇聚模式在该模式下，OTN骨干网络下移至县市乡镇的汇聚链路层，OTN网络与PTN网络在汇聚层进行融合，PTN接入环形网络在县市骨干网架节点集中汇聚到OTN网络。骨干网架采用两套PTN汇聚设备，对接乡镇的GE网络接入环，经由OTN汇聚环连接到骨干网架节点的PTN设备，采用双挂接结构;城区周边的GE网络接入环直接双挂接到OTN骨干网络的节点PTN设备处。骨干节点处PTN设备负责业各整合、汇聚工作，想成基站、业务双层PTN网架结构。落地节点PTN设备与BS（设备进行一主一备冗余对接，通过LAG保护避免单接口故障，造成大量业务中断，保证安全分担。第三节OTN骨干汇聚链路层+PTN接入环分散汇聚模式在该模式中，OTN骨干网络下移至县市乡镇的汇聚链路层，OTN网络与PTN网络在汇聚层进行融合，PTN接入环形网络在各节点进行分散汇聚。在汇聚层接入点，同时设置OTN,PTN设备，对接乡镇的GE网络接入环，采用双挂接结构。汇聚节点PTl}设备做好分局向整合，汇聚若干条GE链路，通过OTN汇聚环、骨干环双挂接落地层PTN设备;城区周边的GE网络接入环直接双挂接到OTN骨干网络的节点PTN设备处。骨干节点处PTN设备负责业务整合、汇聚工作，想成基站、业务双层PTN网架结构。落地节点PTN设备与BS设备进行一主一备冗余对接，通过LAG保护避免单接口故障，造成大量业务中断，保证安全分担。

第五章PTN+OTN结构的城域传送网规划建设第一节当前城域传送网的实际状况从城域传送网的结构组成来看，它主要包含有三个层次，即核心层、汇聚层以及接入层，三个结构层之间的作用是相互联系的，根据传送网的实际以及城市规模大小，可以对其具体的组合进行调整，例如小规模城市就可以将核心层和汇聚层进行合并。核心层的作用是为核心节点之间提供局间中继电路，同时还可以对涉及到的各种业务进行调度处理，并且在具体的业务调度方面，调度能力非常显著，还可以实现多个差异业务的传送;汇聚层对于它的作用来讲，顾名思义就是发挥汇聚作用，保证在特定区域内，所有业务可以顺畅的完成汇聚，为其提供有利的汇聚条件，并且在业务的具体汇聚上汇聚能力十分突出，和核心层一样，它也可以满足多种业务的传送能力要求;接入层在作用发挥上具有明显的灵活性、快速性的特点，而且多种业务接入能力也非常强。在城域传送网的建设过程中，为了保证网管监控和业务保护功能的顺利实现，在其中的各个层次上闭合成环一般要在物理链路上来完成。第二节城域传送网的组网策略在初期阶段，PTN组网的网络是以环形为主的，在拓扑结构上较为清晰明确。通过实际调查可知，在它的组网形式上，并不是单独唯一的，它有很多种，例如常见的独立式组网、替换式组网以及联合式组网等等，但是，需要注意的是，立足于当前现状，PTN接口有一定的特殊性，它是以GE和lOGE速率为主，这种速率模式并没有涉及到40GE，而从GE的效用发挥来看，它不仅可以满足接入层的容量需求，而且lOGE还可以达到汇聚层的容量需求，纵观当前大多数城市城域传送网结构，基本上都开始以OTN技术和PTN技术两者融合形式为主。OTN组网技术，相对于PTN技术来说，它在实际运用中具有大容量光电联合调度和超长距离传送的特点。并且在不同的层次上，调度也是各有差异的，首先，它在电层调度上，能够将子波长度作为基础，来确保调度的精确无误;其次，在光层调度上，主要是以lOG或是40G波长长度为主。城域传送网在具体建设中，需要结合城市的实际状况，采取相应的组网建设策略，同时还要对传送网的未来发展趋势有一定的预测。通常情况下，在核心层、汇聚层可以采用PTN新建第二平面，结合实际要求来选择全部新建或者是按照业务发展来进行逐步完善和健全。在接入层方面，初期阶段的原则是新增IP专线和3G基站采用PTN设备进行承载，城区的人口密度较大，对于业务需求就会相对较多，因此，可以在城区建设第二平面，之后再逐渐向城郊方向发展。在具体的建设过程中，技术人员和管理人员还要始终遵循建设的统一性和完整性要求，在组网过程中，依据城域结构形式，把市区划分为若干个区域面积，分区域机械汇聚环的组建，组建过程中还要联合汇聚层的OTN设备，通过OTN设备来根据现实需要对经过汇聚之后的PTN相关业务进行有计划的调整。此外，整个建设过程并不是一成不变的，它是分期进行的，初期阶段是自上而下的建设PTN平面，OTN只是以实际需要进行建设，在后期阶段EOS根据需求来进行割接，OTN技术在下沉时可以承载更多的PON等的大颗粒业务，这对网络承载的统一化发展是十分有益的。联合式组网以其自身性质和结构，它在拓扑结构中的核心层可以依据OTN技术的特性，对其特点进行利用，也就是大容量和超长距离。从PTN技术和OTN技术的作用体现来看，这种组网方式是集合了两者技术的优势，是两者作用互补的体现。三个层次的具体规划策略第一条核心层在城域传送网组建过程中，需要考虑到城市规模大小、网络容量大小、安全性优劣以及分期建设的进度状况，可以在移动大楼和新建的第二机房楼之间采用大容量的PTN设备，并由此形成核心调度环，从而完成业务的落地。第二条汇聚层汇聚层的接入环数量较多，但是，它的汇聚环并不是很多，这就可以直接采用容量大小为中等级别的PTN设备为主，并在这种设备利用的前提下来顺利完成其和OTN设备的相互融合。除了这方面外，它还可以对OTN设备自身的特点进行针对性利用，从而提高两者的融合密切度，实现在汇聚后，PTN技术中各项业务的顺利展开，并依据实际情况合理调整完善。第三条接入层这一层在带宽的要求上较为宽松，但是，它在具体的位置布设