浅谈POTN的应用需求与关键技术
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摘 要：随着用户信息量、业务种类等需求的不断增加，对于通信网络的需求成了电信运营商亟待解决的重要问题。近年来，potn技术标准及产业链持续完善，其商用部署的规模与用户的数量也得到了快速提升，并将成为未来城域网发展的方向。
关键词：POTN技术 城域网 应用
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-097-02
1 前言
POTN的应用场景包括城域内统一承载及政府、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。与此同时，用户在信息量、所需业务种类等方面需求的增加也对现有的通信网络提出了更高的要求。目前，经营的业务、成本等因素成为了电信运营商需承担的巨大压力。近年来，便于网络运营维护、降低组网成本的POTN技术引起了广大研究者的注意。POTN技术结合了PTN和OTN的技术优势，并具备广泛的市场需求和组网应用前景。
2 POTN的应用需求分析
POTN的组网方式可减少传送设备、降低组网成本、便于网络运营和维护，并能够集成WDM/ROADM光层、SDH/OTN层和分组传送层等的优良特性。当前世界各地多家网络通讯运营商，如中国移动、意大利电信、韩国电信SKT等的都部署了规模较大的PTN网络。随着视频业务等IP流量的不断增长以及移动互联网业务的迅猛发展，管道带宽需求带来的城域汇聚和核心带宽压力也将进一步大幅增加。为了解决未来这一情况，运营商可基于现有的PTN网络进行升级，通过在现有PTN设备上增加DWDM接口的方式，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交换平面的方式降低调度能耗；在业务流量无需落地处通过ODUk进行调度；在业务流量需要落地处进行分组与ODUk之间的汇聚或分流。
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，一般采用引入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网络。对于采用非统一分组交换平台架构的设备，可以通过PTN与OTN设备的堆叠方式来实现，或者在现有PTN设备上集成OTN线卡，这些线卡提供分组到ODUk容器的汇聚并承载到波长，但无法同时提供ODUk调度平面。
3 POTN的主要功能特征
（1）PTN和OTN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等问题，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。
（2）提供高品质与高效率的专线业务承载，完全支持点到点和环网保护，并提升网络安全性。通过高效灵活的承载xPON和LTE回传，不仅兼容了STM-N专线业务所需的特定节点SDH/ODUK处理功能，而且实现了基于40G/100G的WDM/DWDM大容量传输，并支持OUT和以太网接口，支持具有OUT接口的MPLS-TP/Ethernet线路卡，实现POTN与PTN/Ethernet网络互联E-Lan业务。在没有具体的用户信息和地址的情况下，也可以提供Ethernet点到点传送通道。
（3）在城域网的关键汇聚层实现线路高速率和大容量OTN组网，为以太网业务提供更低延和更高QOS保障。高效的回传方式为日益增多的以太网专线和专网业务提供电信级的传送和汇聚功能，为政府、企业、金融等集团客户提供安全的物理隔离，并且保证网络的带宽和低时延等服务品质。
（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流量高负荷增长。通过对干网流量监控分析，发现IP核心路由器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，极大影响了网络容量及数据传输效率。通过POTN的L1或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带宽和可靠性，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。
（5）调配分组和TDM业务的交换容量，可在不同的应用和网络部署条件下减少或增加分组、TDM等功能。方便地实现ODUK、VC4和分组混合调度。支持L2交换（Ethernet/MPLS-TP/MPLS）在特定节点的Added和Dropped支持L2/L3VPN；完全支持点到点和环网保护，可支持共享Mesh保护；采用OTN结构化的复用方式实现MPLS-TP/Ethernet管道和电路传输管道的融合传输，支持MPLS-TP/Ethernet到ODUflex的映射；完全支持OTN的单级映射，可支持多级复用；支持ODU0-4/ODU2e/ODUflex信号类型；ODUK经过POTN节点的统一分组交换后，完全从分组中恢复出ODUK。
（6）完全支持Ll交换（OTN/SDH）；完全支持在特定节点的SDH/ODUK业务的Added和Dropped；完全支持WDM/DWDM大容量传输（40G/l00G）；支持ROADM/WsoN，支持在特定节点的波长Added和Dropped；线路侧完全支持OUT和以太网接口，以太网接口可用POTN与PTN/Ethernet网络互联；支持具有OUT接口的MPLS-TP/Ethernet线路卡。
（7）支持IP/MPLS客户信号到MPLS-TP的封装映射方式，采用Overlay模式，即将IP/MPLS视为一个以太网业务进行映射；对P路由器Bypass的POTN解决方案通过VLAN区分分组流量；支持通过MPLS Label区分Bypass流量；支持三级时钟服务；支持电路接口的native电路传送方式。
（8）完全支持GMPLS统一控制平面及PWE3控制平面；支持通过GMPLS来控制PW层。POTN节点应支持IP/MPLS/MPLS-TE和GMPLS双协议栈，前者用来控制MPLS-TP的LSP和PW层，后者用来控制ODUK、OCH或PBB-TE。支持POTN网络的统一管理，统一网管应支持分离的分组和TDM网络视图。
4 POTN的关键技术及其发展方向
4.1 多层融合的网络协议架构和设备架构
L0/L1 OTN与L2网络技术的融合涉及到MPLS-TP和以太网两种分组传送技术，为了控制设备投资、压缩设备空间并减轻运维工作的压力，运营商最好选择一种L2技术。OTN+MPLS-TP和OTN+Ethernet是两种相对独立的应用场景，技术人员应加强POTN满足这两种不同场景的应用研究。
4.2 多层网络保护之间的协调机制
POTN涉及OTN和MPLS-TP/以太网的两层网络保护。目前的保护协调机制是在分组层面设置Hold off时间，当光缆线路等发生故障时由OTN层发挥保护作用。然而，由于故障分组层的Hold off时间仍然有效，从而延长了该层面的受损时间。除此之外，当前的核心层和主要干线多为网状或多环互连的复杂拓扑结构。因此未来需要探寻功能更佳的多层保护协调机制，并加强POTN的共享网状保护（SMP）技术应用研究。
4.3 多层网络的OAM协调联动机制和统一管控技术
OTN和分组之间存在Client和server关系并通过AIS和CSF实现联动，各层的OAM功能重复程度较大。未来的研究中应解决这一问题，并实现OTN、MPLS-TP、以太网三层的报警关联及抑制。POTN涉及L0波长、L1的ODUK，L0的LSP或VLAN/MAC，需要研发统一网管对其进行网络管理；并研究应用GMPLS的多层多域统一控制技术（MLN/MRN）、集中和分布式结合的路由计算单元（PCE）以及MPLS LSP和PWE3控制协议。由于POTN的一个应用场景是实现与IP承载网的协同组网，因此控制平面需同时支持IP/MPLS/MPLS-TE和GMPLS的双协议栈，前者控制LSP和PW层，后者控制ODUk、OCh或以太网。
5 结论与展望
随着城域汇聚和核心带宽压力的进一步大幅增加，各大网络运营公司都已开展了POTN技术的测试验证及应用探寻。POTN的组网方式可减少传送设备、降低组网成本、便于网络运营和维护，并能够集成WDM/ROADM光层、SDH/OTN层和分组传送层等的优良特性，具有十分广阔的应用前景。本次研究从POTN的技术特点出发，结合自身经验从应用需求、功能特征、关键技术等几个方面进行了系统论述。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逐渐成熟，其在城域核心及干线传送层面等方面的应用将得到进一步的深入，POTN技术必将在城域网的发展中发挥更加重要的作用。
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