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邮电设计技术/2012/12

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收稿日期：2012-11-03

李勇（中国联合网络通信集团有限公司，北京 100140）Li Yong（China United Network Communications Group Co.，Ltd.，Beijing 100140，China）

OTN技术在长途传输网中的应用探讨

关键词：光传送网；长途传输网；应用

中图分类号：TN914

文献标识码：A

文章编号：1007-3043（2012）12-0071-05

摘要：阐述了OTN技术的基本概念、特点及优势、设备的类型、商用情况及组网模式，论述了

OTN技术在长途传输网中的应用需求、应用模式及引入策略。

Abstract：It discusses the basic concept of OTN technology, features and advantages, equipment type, commercial situation and net-

working mode, expounds the application demand on OTN in long distance transmission network, application mode and intro-

ducing scheme.

Keywords：Optical transport network; Long distance transmission network; Application

0 前言

通信业务的持续快速发展，对传送网提出了更高

的容量和质量要求。面对 IP业务的下一代光传送网

大容量、分组化、智能化的发展趋势，许多新传输技术

应运而生，而光传送网（OTN）技术是其中一大亮点。

1 OTN技术分析

1.1 OTN技术的基本概念

OTN也称OTH，是通过G.872、G.709、G.798等一

系列 ITU-T建议所规范的新一代“光传送体系”。OTN跨越传统的电域（数字传送）和光域（模拟传送），成了

管理电域和光域的统一标准。OTN处理的基本对象

是波长级业务，它将传送网推进到了真正的多波长光

网络阶段。OTN综合了光域和电域处理优势，提供了

巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接

及电信级保护，是传送宽带大颗粒业务的最优技术，因

而受到了业界青睐。

1.2 OTN技术特点

OTN是为克服SDH与WDM网络不足而提出的新

的光传送技术。它除具有 SDH与WDM网络优势（既

可像WDM网络那样提供超大容量带宽，又可像 SDH网络那样可运营管理）外，还具有路由和信令功能，能

为业务提供更为安全的保护策略和更高的传输效率。

a）大容量调度能力。相对SDH网络只能通过VC调度提供Gbit/s级带宽而言，OTN的基本处理对象是

波长，可进行大颗粒调度处理、提供Tbit/s级带宽容量。

b）强大的运行、维护、管理与指配能力。OTN定

Discussion on the Application of OTN in the Long Distance Transmission Network

电信传输Telecommunication Transmission

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义了一系列用于运行、维护、管理与指配开销（随路与

非随路开销），可对光传送网进行全面而精细的监测与

管理，能为用户提供一个可运营管理的光网络。

c）完善的保护机制。OTN具有与 SDH相类似的

一整套保护倒换机制（如：1+1、1∶N路径保护，1+1、1∶N子网连接保护及共享环保护等），可为业务提供可靠

保护，大大增强了网络的安全性与健壮性。

d）利用数字包封（DW）技术承载各种类型业务。

OTN可利用DW技术承载各种类型的用户业务信号

（如SDH、以太网、IP、ATM及视频业务信号等）。

e）多级串联连接监控能力。相对 SDH网只能提

供 1级串联监控而言，OTN可提供多达 6级高阶通道

串联连接监控（TCM）功能，并支持虚级联与嵌套连接

检测，可适应于多运营商、多设备商、多子网工作环境。

f）前向纠错（FEC）功能。OTN帧中专门有个带外

FEC区域，通过FEC可获得 5～6 dB增益，从而降低了

光信噪比（OSNR）要求、增长了系统传输距离。

随着OTN技术的发展和引入，传送网络转型所面

临的问题都会有相应的解决方案。如：ROADM解决

了光层业务调度问题，OTH解决了大颗粒业务调度和

端到端业务管理问题；在波分网络中引入GMPLS控制

平面，极大地提高了波分网络保护能力、可管理性、带

宽利用率，使WDM/OTN网络能真正实现可运营管理。

1.3 OTN技术优势

a）客户信号封装和透明传输。G.709的OTN帧结

构支持多种客户信号映射（如 SDH、ATM、GFP、虚级

联、ODU复用信号、以太网及自定义速率数据流等）。

b）大颗粒带宽复用、交叉和配置。OTN定义的电

层ODUk颗粒为ODU1/2/3（2.5/10/40 Gbit/s），光层颗粒

为波长。相对于 SDH VC-12/4的颗粒处理，OTN复

用、交叉和配置的颗粒明显要大得多，对高带宽业务的

传送效率有显著的提升。

c）强大的开销和维护管理能力。OTN能提供与

SDH类似的开销管理能力，光通路（OCh）层的OTN帧

结构大大增强了OCh层的数字监视能力。另外，OTN还能提供 6层嵌套TCM功能，OTN组网时使端到端和

多个分段同时进行业务性能监视成为可能。

d）增强了组网和保护能力。OTN帧结构和多维

ROADM的引入，大大增强了光层组网能力，改变了目

前WDM主要是点到点地提供传送带宽现状；采用FEC技术则显著增加了光层传输距离（采用标准 G.709FEC编码，OSNR容限可降低 5～7 dB）；另外，OTN将

提供更为灵活的基于电层和光层的业务保护功能（如：

基于ODU层的 SNCP保护，共享环网保护和基于光层

的光通道或复用段保护等）。

2 OTN设备现状与组网模式

2.1 OTN设备类型

a）OTM设备。OTN OTM支持电层和光层终端复

用功能，但不支持电层和光层交叉连接功能。实际上，

现网WDM设备支持G.709帧接口时就为OTN OTM设

备，也是目前应用最为普遍的OTN设备类型（见图1）。

b）OTH设备。OTH设备除支持电/光层终端复用

外，还支持电层以ODUk（k=1，2，3）为颗粒的交叉连接

和业务分插复用功能。目前商用 OTH交叉颗粒为

ODU1，可接入容量为 280 Gbit/s的业务。虽现提供商

用OTH设备的厂家较少，但会逐渐增加。OTH设备结

构见图2。

c）ROADM设备。ROADM设备除支持电/光层终

端复用外，还支持光层以波长为颗粒的交叉连接（重

构）和业务分插复用功能。目前ROADM设备的线路

方向为2/4/8维，单方向波长数为40/44波，通路间隔为

100 GHz，可实现全波长上下。ROADM结构见图3。

图1 OTN OTM设备结构

图2 OTH设备结构

ODU

OMUG.709接口客户接口

OTU/TMUX

ODUkODUk交叉矩阵

客户接口 G.709接口

ODU

OMU



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d）OTH+ROADM设备。OTH+ROADM设备除支

持电/光层终端复用外，还支持电层以ODUk（k=1，2，3）为颗粒和光层以波长为颗粒的交叉连接和业务分插复

用功能，集成了 OTH 和 ROADM 设备功能。目前

OTH+ROADM设备支持以ODU1为颗粒的电层调度和

波长为颗粒的光层调度。OTH+ROADM设备结构见

图4。

2.2 OTN设备商用情况

当前多数主流厂商均推出了OTN设备，并在运营

商搭建的实验室环境下进行了单机性能、组网能力、厂

商间互联互通相关测试。总体上看，OTN设备目前已

基本成熟，经试商用后可逐步引入到实际网络中。目

前 OTN设备有：华为的 OSN 6800、OSN8800，中兴的

ZXONE 8500、ZXONE 8300CX30，烽火的 FONST4000、FONST3000，阿朗的 1830 PSS 64、1870TTS，德天祥的

TN320等。现阶段OTN设备有以下特点。

a）仍以电交叉为主。OTN设备主要包括基于电

交叉的OTH设备和基于光交叉的ROADM设备。目前

各厂商已推出了基于电交叉的设备且已基本成熟，而

基于光交叉的OTH设备厂家较少，功能虽较完善，但

在系统损伤管理和优化、OSNR与BER性能管理、维护

管理等方面尚待进一步完善。

b）10G OTN电交叉连接设备已基本成熟并具有

商用市场环境，但在功能实现上各厂商仍有所差异。

从测试结果来看，新型OTN设备已基本成熟，在

OTN核心开销、光交叉和网络保护功能等方面支持较

好。除少数不支持 ODU0功能外，多数厂商都支持

ODU0/1/2/3交叉连接。

c）OTN网管系统基本成熟。OTN网管系统均为

传统WDM网管升级版本。除原基本功能外，还增加

了对OTN相关功能的管理。目前各厂家均能实现基

本配置、故障、性能和安全管理，但在波长/子波长端到

端管理及OTN告警、性能、开销管理方面还存在差异。

d）各厂商可基本实现OTN域间的OTUk互通、以

太网业务封装和基于TCM的多厂家管理，但局部功能

尚需进一步完善。

各厂家均可实现 STM-64业务基于域间OTU2接

口实现的异厂家互通。各厂商在 STM-16通过OTUk映射实现方式上虽有所差异，但可实现正常互通。

对于以太网业务封装，各厂商GE板卡因采用不

同方式映射到OTN帧中，GE业务还暂无法实现异厂

商互通。10GE LAN可实现基于ODU2e超频非标准封

装方式的不同厂商间互通，采用标准封装的 10GELAN部分厂商可实现彼此互通。

基于 TCM的端到端管理是OTN关键特征之一。

目前各厂商基本具备对TCM字节开销的支持和不同

厂商间的互通。一般情况下，各厂商能实现基于不同

层面的TCM故障定位，但存在着因软件的不完善而导

致的一些异常情况（如TCM在管理段边界不终结、基

于TCM的 STAT字节管理不完善等）。基于多厂商的

TCM管理，仍有待在实际应用中予以进一步完善。

e）OTN 的智能化功能还相对较弱。目前基于

OTN的路由自动计算、基于控制平面的保护和智能邻

居发现，仅有部分厂家可实现一些基本功能，且对于与

光通道相关的色散、OSNR、功率等还没有作为选路条

件，智能化功能仍旧较弱，基于OTN的智能光网络总

体上还处在初步发展阶段。

图3 ROADM设备结构

线路n

线路2线路1

线路m

波长交叉矩阵

本地下路本地上路

客户接口

G.709接口OTU/TMUX

图4 OTH+ROADM设备结构

线路1

线路2

线路n

本地上路

本地下路OTU/TMUX

波长交叉矩阵

客户接口 G.709接口

OTU/TMUX



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2.3 OTN组网模式

2.3.1 OTM组网模式

传统OTM组网模式见图 5。其优点是支持G.709接口、增强管理维护能力、

与传统 WDM 技术有机融

合、具备成熟的商用基础、

支持大容量长距离传输等，

缺点是调度能力不足、仅适

用于点到点传输、与智能控

制平面较难结合、无法发挥

OTN技术优势等。

2.3.2 ODUk交叉组网模式

ODUk交叉组网模式见图 6。优点是支持ODUk调度、业务流向

可方便调整、彩

光侧备波效率

较高、支持多种

ODUk 保护功

能、支持 OTNG.709丰富的管

理开销、与智能

控制平面容易

结合等，缺点是调度能力不足、仅适用于点到点传输、

与智能控制平面较难结合、无法发挥OTN技术优势、

应用于长途传输网时节点处理容量有待提升及最小容

器为ODU0，小粒度业务（<1G）的承载效率不高等。

2.3.3 光交叉组网模式

光交叉组网模式见图7。优点是支持OTN丰富管

理开销、容量大，支持波长级业务调度，业务流向可方

便调整，彩光

侧备波效率

高，支持局部

子波长调度，

易与智能控制

平面结合等；

缺点是长途传

输组网环境下

距离受限及波

长冲突、调度、保护速度等问题。

2.3.4 光电混合交叉组网模式

光电混合交叉组网模式见图8。优点是支持OTN丰富管理开销，容量大，支持波长/子波长级业务调度，

调度方便，彩光侧备波效率较高、易与控制平面结合

等，缺点是组网结构复杂、成本较高、存在多层网络协

调问题（尤其是增加智能控制平面后）。

3 OTN技术在长途传输网中的应用

3.1 OTN技术的应用需求

OTN技术是解决大颗粒宽带业务传送问题的理

想方案，其设备的逐步成熟和长途 IP业务的快速增

长，为OTN在长途传输网中的应用创造了有利条件。

a）长途 IP业务的爆炸式增长。随着网络及业务

的 IP化、新业务的开展及宽带用户的迅猛增加，各运

营商省级传输网的 IP流量剧增、带宽需求连年成倍增

长。目前，IP业务主要采用 IP over WDM承载模式，由

IP层实现业务保护。通过采用双平面设计、引入BFD检测机制、IGP快速路由收敛、IP/LDP/TE/VPN FRR等

技术，可实现业务层50 ms的故障恢复，达到了SDH的

电信级故障恢复水平。但在 IP层的海量业务下，这种

保护方式的控制复杂性和成本的经济性都无法得到保

障。不仅如此，FRR的实施条件十分苛刻，配置过程

十分复杂，必须分段（跨段）地寻找保护路由，而实际测

试结果也并没有达到 50 ms要求，且在这种保护方式

下，IP层业务只能做到轻载，网络效率不高。

b）长途传输网络规模急剧膨胀。为满足 IP业务

的飞速增长，长途传输网络规模在急剧膨胀。以中国

联通为例，新一轮电信重组后拥有了原网通和原联通

两张覆盖全国的光缆网，至 2010年底共建有华为、中

兴、烽火、上海贝尔阿尔卡特、原北电和诺基亚西门子

等多厂家多制式的DWDM系统 200多个，波道利用率

也非常高，70%以上的带宽都用于承载大颗粒的 IP业

务，且传输网络的规模还在不断扩大。

c）长途WDM网络效率急需提高。目前DWDM网络系统间的业务转接是通过手动尾纤跳接完成的。

规模庞大且仍在高速扩张的长途传输网络，给运营商

图8 光电混合交叉组网模式

图5 OTM组网模式

客户接口

OTH+ROADM

OTH+ROADM OTH+ROADM

客户接口客户接口

A BC

D EODUkODUk

ODUkODUk

图6 ODUk交叉组网模式

图7 光交叉组网模式

A B

C

D E

λλ

λ λ



客户接口

OTM

客户接口

OTM

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的业务调度和日常维护工作带来了巨大压力，导致了

运维成本虽不断增加而网络效率却在不断下降的局

面。因此，为提高中继电路利用率及网络运行质量，在

长途传输网中有必要应用大容量的OTN交叉设备。

长途WDM传输网络已具备OTN组网条件。近年

来，国内各大运营商都密切地跟踪着OTN技术的发

展，长途WDM传输网也配置了大量OTN OTM设备，

如引入OTH大容量交叉设备，就能实现大颗粒波长通

道业务的快速开通和业务的响应速度，加载ASON智

能控制平面后，还可提供基于ASON的多种保护恢复

方式、提高骨干传送网的可靠性。

3.2 OTN在长途传输网中的应用模式

基于长途业务大容量、IP化、长途传输网节点局

向多、复用段距离长及光交叉组网模式距离受限、波长

冲突情况严重等实际情况，OTN技术目前还不宜在长

途传输网中普遍应用；基于电交叉技术的OTN设备交

叉容量尚小，还不能完全满足长途WDM传输层的海

量 IP业务调度需求，实际应用中也还存在瓶颈问题。

考虑到上述因素，现阶段OTN设备在长途传输网

中主要采用传统OTM组网+ODUk交叉组网模式，即：

长途传输网节点均配置OTN电交叉设备，各WDM段

落大部分波道采用传统OTM方式，少部分波道接入电

交叉矩阵。鉴于长途传输网的大部分业务是可预测

的，所以这部分业务采用传统OTM波道承载是更为经

济合理的；鉴于突发业务和维护调度用波道要求快速

灵活提供带宽，因此通过OTN电交叉设备进行波道组

织，可提高业务的响应速度和故障的处理效率。

目前，各设备厂商正在积极研发大容量OTN交叉

产品。例如，阿尔卡特朗讯公司2010年2月发布的交

叉容量就达 4T，并可平滑地升级至 8T 的 OTN 产品

（1870TTS）新版本。随着交叉容量问题的解决，OTN设备在长途WDM传输网中的应用将会更加广泛。

3.3 OTN组网技术的引入策略

OTN是下一代光传送网络的主流技术，在承载大

颗粒带宽业务、提升光层网络组网、管理维护能力及灵

活性等方面具有明显优势。目前，OTN技术已逐步成

熟，各个制造商都在推出功能较完备的商用设备。因

此，近期运营商应开始考虑在现网中逐步引入OTN技

术，并在实际应用中不断积累经验、细化具体要求，以

进一步引导设备商完善和增强OTN的相关功能。

引入OTN技术初期需考虑以下几个问题。

a）整体规划、分步实施、逐步演进。OTN技术的

引入必须采取整体规划、分步实施、逐步演进的发展策

略。根据业务和网络发展需要，并结合现点到点结构

和网络现状，分阶段逐步地过渡到OTN网状网结构。

b）确保技术、标准和网络的后向兼容性。OTN技

术及其标准化目前还在发展中，特别是相关行业标准

的制定工作还没有最终完成。现阶段运营商应采用已

成熟的OTN技术，密切跟踪OTN标准化进展情况，并

随着新标准的完善和设备的实现，逐步应用OTN的新

型功能，以确保OTN技术的后向兼容性。

c）保护现有网络投资，实现经济过渡。应充分利

用现有网络资源，在保护现有投资的前提下，实现最为

经济的过渡。要合理引入OTN技术和开展新业务运

营管理模式，力求做到少投入、多收益。对于已有的规

模较大的WDM承载 SDH的光传送网络，在向OTN演

进中，必须实现良好的兼容和业务的平滑过渡。

d）合理选择OTN技术，构建最优化的OTN。OTN设备包括OTM、OTH和ROADM、OTH+ROADM等 4种形态。应根据承载业务、网络层面和网络结构特点，选

择合适的OTN设备和网络拓扑结构。除侧重于OTN接口丰富的维护管理开销应用外，还应考虑光层和电

层交叉的组网调度能力、保护能力、互通能力。而对于

多域组网，则应支持多层串联连接监视能力。在OTN应用初期，OTN的智能功能并不是必选功能，但应要

求其具备平滑的升级能力。

4 结束语

随着大颗粒带宽业务的持续强劲驱动和OTN设

备的逐渐应用，OTN将沿着解决OTN技术缺陷、持续

增强OTN技术优势和逐步提升OTN设备功能性能的

方向发展。不断发展完善中的OTN技术，在长途传输

网络中将有着更为广阔的应用前景。

参考文献：

［1］刘国辉. 光传送网原理与技术［M］. 北京：北京邮电大学出版社，

2004.

作者简介：

李勇，毕业于中国人民解放军空军电讯工程学院，工程师，

主要从事骨干传输系统建设管理工作。



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