OTN 关键技术及发展趋势

2024年3月27日发(作者：中华人民共和国广告法)

OTN关键技术及发展趋势

一、OTN技术简介

OTN技术也就是光传网络技术，它是继SDH传统传送技术之后的新一代光

传送技术体系，它具有传统传输技术的很多优势功能，也增加了新的功能特

征，以满足如今信息数据传递的需求。

OTN技术可以进行透明传输，并可以进行多种客户信号的封装，OTN的相

应技术可以对多种客户的信号进行映射。相对于传统技术的处理颗粒，OTN技

术进行处理的颗粒要大很多，传递范围和传递效率也就能够得到很大的提升。

OTN具有强大的开销和维护管理能力，同时增强了组网和保护能力。此外，OTN

技术能够支持多种设备类型，在具体应用的时候，可以综合考虑选择最合适的

设备。

二、OTN关键技术

OTN技术具有很多的关键技术，主要有接口技术、交叉技术、光子集成技

术、保护恢复技术等。下面主要对各个关键技术进行探讨分析。

1.接口技术

OTN接口技术中，主要分为物理接口和逻辑接口两个部分。物理接口中的

各个参数，在该技术行业中都有了具体的规范和标准。逻辑接口是接口技术的

关键部分，在逻辑接口中，不同电域子层面的开销字节也有了行业的规范和标

准。在目前的OTN设备中，电层具有较好的开销支持程度，能够对开销进行查

询以及对特定开销进行设置。但是由于没有规范光域维护信号的具体实施方

案，光域的支持程度较低。

2.交叉技术

目前的OTN交叉技术中，交叉模块的目标是全光交叉，它可以分为纯电

层、纯光层和光电混合一体三种实现方式。下面对光交叉和电交叉各自的特点

进行讨论和分析。

光交叉的应用主要是在两个方面:基于空间的和基于波长的。以光交叉设

备为基础构成的OTN技术，具有传输、交换和故障恢复等多种功能，在传输信

号的时候，能够对信号进行扩展和重构，而且整个信息传递过程非常透明。光

交叉中没有O-E-O的转换，这也就大大降低了ONT技术设备的网络成本。但是

在光交叉技术中，光的色散以及非线性等传送特性使传输的距离受到了一定的

限制，而且初期的投入成本相对较高。

电交叉的应用规模随着半导体技术的发展也在不断的壮大，电交叉采用了

O-E-O技术，虽然网络成本有一定的增加，但是整个信息传输的距离得以延

长，它不再受光的传输特性的限制。电交叉设备还具有强大的开销支持，能够

支持智能控制平台。但是电交叉的交叉容量没有光交叉的高，成本随着容量

的高低也会产生变化。

3.光子集成技术

传统的WDM传输系统中，采用的是器件分离的方式，这样的设备不仅仅功

耗大、设备种类多，而且设备结构的分散不利于交叉的实现。在如今的OTN技

术中，采用的是光子集成技术，该技术的目的就是在一个芯片上集成众多设备

的功能。采用光子集成技术，设备的体积和功耗都能够得到降低，设备更加集

中，这也就减少了设备之间的连接，降低了生产和运营成本，方便交叉功能的

实现，而且便于维护和使用。光子集成技术是重大的创新技术，它具有节能减

排的作用，它是OTN技术发展的方向。

4.保护恢复技术

目前，OTN技术设备的保护恢复技术可以为电域和光域提供服务。在电域

中，子网连接保护和环网共享保护可以发挥作用；在光域中，光通道1-1保护

和光通道共享保护能够使用。针对不同应用环境以及使用成本，可以采取不同

保护方式。

三、OTN发展趋势

由于业务网IP化的不断发展，OTN技术分组化将是OTN技术未来发展的方

向。2010年5月在ITU-T全会上讨论了E-OTN的应用场景，在此基础上，中国

通信标准化协会(CCSA)于2011年开始制定分组增强型OTN设备技术要求，目

前该标准已进入报批稿阶段。在2012年9月的ITU-T SG15会议上,也明确将

CCSA定义的分组增强型OTN相关内容引入G.709和G.798.1等标准中。

分组增强型OTN设备是OTN设备和分组设备的进一步融合，采用多平面或

统一交叉模型实现ODU时隙的TDM交叉和分组交换功能，深化多业务的综合接

入。分组增强型OTN设备技术要求明确定义了分组增强型OTN的两种设备架

构，包括板卡式和集中交叉式。

板卡式设备架构类似传统MSTP的架构，在OTN设备上增加具有分组业务

处理能力的板卡，实现板卡级分组业务的接入、交换、汇聚和传送；ODUk级的

交换通过OTN设备电交叉矩阵完成。这种方式属于分组增强型OTN技术的初级

阶段，单板分组业务的吞吐量可达到100Gbit/s。

集中交叉式设备架构采用统一交换矩阵技术，基于该技术的产品发展很

快，也促进分组交换和ODUk交叉融合，相应产品已经出现，部分设备厂商已

经能够提供基于该技术的初级产品，但在分组业务处理方面的功能和性能都还

不完善。

电子集成电路目前应用普遍，但光子集成电路(photonic integrated

circuit,PIC)还比较少，导致现在的光通信系统设备体积大、耗电大，部件和

板卡之间的连纤量大、难以管理，很难满足业务对带宽不断高速增长的需求。

光子集成技术是光通信技术未来发展的主要方向之一。

光子集成技术通过材料生长技术和光刻技术将不同功能分离的光器件,例

如激光器、检测器、光调制解调器等集成在单个衬底上，构成单片集成电路。

这种光子集成技术器件结构紧凑小巧，性能可以满足大多数光纤通信系统的需

求。目前已经能够实现4对OTU、10对OTU和40对OTU的集成芯片。每个OTU

的速率为10 Gbit/s，甚至为40 Gbit/s。

从上述光子集成技术特点来看，光通信技术从分离光器件向光子集成器件

的演进可以与当年电子产品从晶体管向集成电路的演进相类比，其优势也可以

类比，与传统光通信技术相比，其主要优点如下。

·根据统计分析，光层系统70%的故障问题都是光纤耦合导致的，光子集

成将大量的光纤耦合集成在PIC中，大大减少了光纤连接的数量，从而大幅度

提高网络的可靠性。采用PIC的40×10 Gbit/s WDM系统仅需要一个子架即

可，传统40×10 Gbit/s WDM系统需要2个机架。

·大量的光纤连接和光子器件集成在PIC中，大幅度减少了器件和板卡的

数量，从而降低了维护工作量。

·PIC大大降低了设备的尺寸，大幅度降低对机房面积的需求(目前产品不

足传统设备的1/4)，间接降低网络成本。

·PIC大大降低了设备功耗(目前产品不足传统设备的1/3)，减少日常运

维支出。

自2004年第一款集成了50个光子器件的PIC出现，光子集成技术迅速发

展，目前英飞朗公司、CIP技术公司、One Chip Photonic和Enablence

Technology等公司的光子集成产品相继进入市场。

国内部分设备厂商在其OTN产品上也开发出基于光子集成技术的产品，将

12个或20个10 Gbit/s线路侧光模块、合分波器等器件集成到一个芯片上，

实现120 Gbit/s/200 Gbit/s容量传输，简化网络配置，实现系统的快速部

署，可应用于小容量汇聚层网络或业务发展较快的边缘层网络。

OTN技术作为高带宽传送技术，在多业务承载和分组化演进方面符合融合

网络的发展方向。预计在未来几年，将会不断有更大交叉容量(超过10

Tbit/s)的OTN交叉设备面世，在适应全业务发展的同时，其有力的网络支撑

能力也将对数据业务发展起到强大的推动作用，届时能够提供大颗粒带宽的调

度与管理的OTN将真正成为能够灵活调度、具备保护恢复功能的新一代光网

络。