| 标题 | POTN技术及网络架构 |
| 范文 | 马忠贵 【摘要】随着移动4G业务不断成熟，5G时代的到来，每天都有大量的信息数据需要从一个地方传送到另一个地方。业务种类需求不断增加，通信网络需求是电信运营商亟待解决的重要问题，现有的信息运输方式SDH、WDM、OTN、PTN都为单一数据传输方式，不能同时满足高速TDM专线、分组交换的全业务传送需求，迫使人们提出了一种新的融合承载信息方案POTN；POTN深度融合分组传送和光传送技术，提供多业务、大容量、长距离的信息承载方式；POTN集成OTN、TDM和分组技术于一身的统一传送平台，根据业务的类型选择最佳的传送方式，减少网元种类。 【关键词】5G时代；POTN 【Abstract】With the mobile 4G business continues to mature， 5G era of arrival， every day a lot of information data needs to be transferred from one place to another place. The existing information transportation methods SDH， WDM， OTN， PTN are single data transmission mode， can not meet the high-speed TDM line at the same time， the group exchange of the whole POTN deep integration of packet transmission and optical transmission technology to provide multi-service， high-capacity， long-distance information bearing the way； POTN integrated OTN， TDM and packet technology in the development of a new， A unified transmission platform， according to the type of business to choose the best way to send， reducing the types of network elements. 【Key words】5G times；POTN 1. 前言 POTN的应用场景包括城域网统一承载及政府、金融、企业大客户业务专用需求。通过POTN技术标准研究、应用等工作的持续开展，目前POTN的应用规模与用户数量均得到了快速提升。于此同时，用户在信息量、所需业务等种类方面需求的增加也对现有的通信网络需求有了更高的要求。目前，经营的业务、成本等因素成为电信运营商需承担的巨大压力。近年来，便于网络运营维护、降低组网技术的POTN技术引起广大研究者的兴趣。POTN技术结合PTN和OTN的技术优势，并具备广泛的市场需求和组网应用场景。 2. POTN的承载网演进 POTN承载网演进存在两条路径，一条是从OTN到MS-0TN/E-OTN，再演进到POTN；另一条是从PTN平滑演进至POTN。MS-OTN/E-OTN属于过渡性技术，是对OTN的改良，存在着数据功能弱、IP业务支持差等特点，现阶段还无法支持全业务接入，也无法实现端到端部署，因此从OTN演进至POTN并非坦途。而从PTN演进至POTN相对容易。为了实现平滑演进，一些厂商已经在现网的PTN设计中为POTN升级做好了准备，可以最大限度地保护现网资源。 3. POTN的应用需求分析 （1）POTN的组网方式可减少传送设备、降低组网方式、便于网络运营和维护，并能够集成WDM/ROADM光层、SDH/OTN层和分组传送层等优良特性，当前世界各地多家网络通讯运营商：如中国移动、加拿大电信等都部署了规模较大的通信PTN网络。随着视频业务IP流量的不断增长以及移动互联网的不断发展，管道需求带来的城域网汇聚和核心带宽压力也将进一步大幅度增加。为了解决未来这一情况，运营商可基于现有PTN网络进行升级，在现有PTN设备上新增DEDM接口方式，来提供大容量（如40G/100G）、远距离（如100Km）波长的传输业务。此外，可通过在PTN分组交换平面基础上增加ODUK进行调度；在业务流量需求落地处进行分组和ODUK之间的汇聚或者分流。 （2）网络流量的增长对POTN的光层功能也提出了更高的需求，为了提升城域汇聚层的传输距离和管道容量，一般引入OTN和DWDM接口来实现，同时利用ODUK交换功能来辅助城域核心层的分组流量调度。如果已部署的PTN设备是基于统一分组交换平台，可通过增加OTN、POTN线卡或者分组与OTN的转换卡等措施来升级现有的网络。对于采用非统一交换平台构架的设备，可通過PTN和OTN设备的堆叠方式来实现，或者在现有的PTN设备上集成OTN线卡。 4. POTN的主要功能特征 4.1 POTN设备的功能特性。POTN实现L0 WDM/ROADM光层、L1SDH/OTN层和L2分组传送层（包括以太网和MPLS-TP）的功能集成和有机融合。 4.2 PTN和OTN的联合组网。为了解决分组业务的高容量负载、组网保护、统一网管及时间同步传递的问题，PTN和OTN需要在城域网核心层、汇聚层融合组网，并以此实现提升传送网络管理效率、减少设备所占空间、降低设备总功耗、节约运营商网络硬件设施成本等功能。 4.3 分组增强型OTN设备形态 。在《分组增强型OTN设备技术要求》中规定了分组增强型OTN设备的传送平面有以下两种逻辑功能模型。 （1）板卡式分组增强型OTN设备，即在现有OTN设备增加支持分组交换和处理的业务板卡，实现对以太网业务汇聚和二层交换功能，有利于从现有的设备上平滑升级，对现有网络结构改变较小，成本低，实现网络的平滑演进； （2）集中交叉式分组增强型OTN设备，具有统一集中的分组交换平面，SDH业务、MPLS业务和以太网业务等不必再适配成ODUk颗粒，可以通过统一的L2层和ODUk交叉矩阵完成，但是无法从现有OTN设备直接升级，目前还没有成熟的商用芯片。 4.4 提高IP和OTN联合组网的荷载能力。当前，移动数据网、以太网等数据业务快速发展导致IP流量高负载增长。通过对网络流量的监控分析，发现IP核心路由去间存在的大量中转业务数据是提高核心路由器的容量、数据处理压力、复杂度及功耗的重要因素，极大影响了网络的容量和数据的传输效率。通过POTN的L1和L2层对中转流量的业务分流，实现对IP和OTN网络的联合路由规划和优化，从而解决核心路由器间1000G高速互联网络传动的宽带和可靠性，并实现降低网络综合成本，提高联合组网的荷载及数据处理、传输效率的目标。 4.5 POTN是统一的交换架构的平台。POTN是分组和光融合的平台，是全业务承载、统一管理的平台，可以实现全业务的统一承载，包括2G、3G、LTE、大客户、家庭宽带、IPTV、VoIP、VSI和SAN等业务；可以简化网络层次，对于现网存在的SDH/MSTP网络平面、PTN网络平面、WDM平面，POTN可完成两个或多个平面的功能，极大简化网络层次和网络复杂度；POTN还可提升带宽和传输距离，可实现GE、10GE、40GE、100GE速率的接入，并能实现大颗粒业务的长距离传输。此外，POTN可节省机房空间，减少机房电源、配套资源和人力资源等方面的支出，降低运营商的CAPEX和OPEX。 5. POTN的技术要点 5.1 从OTN 的范畴上看，狭义的POTN的技术要点是： （1） 重点涉及ODUflex技术，通过扩展ODUflex 的应用范围以适应客户侧 信号多样化的需要。 （2） ODUflex支持分组和CBR业务承载，可提供灵活可变的速率适配机制，使得POTN 能够更高效的承载包括IP在内的全业务，最大限度提高线路带宽利用率。 （3） 对ETH、FC、CPRI（通用公共射频接口，Common Public Radio Interface）、GPON等多业务接口具有更好的适配能力。 5.2 广义的POTN的技术要点是： （1）引入新的适应以太网传送的映射方式GMP（通用映射规程）。 （2）引入ODU0、ODU2e、ODU4等新的容器以适应1GbE、10GbE以及100GbE的透明传送。 （3）引入ODUflex以应对任意比特率业务的传送（见图1）。 6. POTN设备的技术优势 （1） 在系统架构上，POTN能够支持基于信元交换的统一交换矩阵，对各种业务协议透明；其融合的集中交换和背板总线架构支持OTN以及分组的电层疏导与调度，实现分组数据和TDM/OTN之间的灵活适配与互通；同时，POTN具有较强的容量扩展性，可从640Gbps扩展至10Tbps量级，支持多子架互联来灵活扩展交换容量和接口容量。 （2） 在OTN上，POTN能支持多种客户层信号映射、多路复用至OTN；使用可互通、高可靠性的前向纠错（FEC）的ODUk上行链接；支持L1层保护；具有根据需求配置WDM线路传输和可重构的ROADM；支持SDH作为透明客户端，根据需求配置SDH VC交叉复用功能。 （3） 在PTN上，POTN能支持MPLS-TP分组转发和以太网交换功能，支持电信级以太网业务和TDM CES业务； 支持完善的MPLS-TP OAM故障管理、性能管理和操作维护功能；支持对以太网业务的OAM故障管理和性能管理； 能够为多种业务提供差异化的QoS保障。 （4） POTN还能支持高精度时钟和时间同步功能，并具有统一的智能控制平面和网管架构。 7. POTN统一承载网络架构 POTN实现城域网多业务平台的统一承载， 满足未来城域网络IP化的趋势，实现简洁的，低成本，低功耗网络架构。 （1） 固定宽带 PON承载： OLT-> BRAS/SR -> CR直连链路，实现网络扁平化； Packet平面提供完善的汇聚能力，节省汇聚设备（交换机及路由器）投资。 （2）专线业务干线承载： 通过ODU和SDH接口可以提供TDM专线； 通过Packet接口可以提供以太网专线，满足高低端各類客户的要求。 （3） 移动回传核心汇聚层带宽扩展： 与PTN环对接，扩展汇聚核心层PTN带宽。 支持MPLS-TP，省去背靠背PTN设备，实现网络构架（见图2）。 8. 结束语 目前，随着网络趋于宽带化和分组化，网络设备逐渐具备了分组处理的功能，分组化POTN是未来网络技术发展需求。从当前网络部署来看，城域网主要采用PTN+OTN的组网构架。因此，基于该应用场景，可利用POTN设备代替汇聚层和核心层之间的PTN和OTN设备，形成新的网络构架，降低网络成本。可以预见，随着POTN技术与设备的持续更新，相关标准的不断完善及后续产业链的不断更新，其在城域网等方面应用将进一步加深，POTN技术在网络发展中将发挥更重要的作用。 参考文献 [1] 沈文静.OTN技术的研究及应用分析[J].科技传播，2011（07）：219～221. [2] 班超，赵同刚.POTN技术的研究及应用[J].软件，2012（12）：227～281. [3] 上海贝尔 分组增强型光网络（OTN）设备技术要求. [文章编号]1619-2737（2017）07-20-661 |
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