OTN（Optical Transport Network）详解

OTN（光传送网）是一种基于**波分复用（WDM）**的大容量光传输技术，结合了SDH的运维管理优势和WDM的高带宽特性，广泛应用于骨干网、城域核心层及数据中心互联（DCI）。

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1. OTN 的基本概念

1.1 定义

OTN 是由ITU-T（国际电信联盟）定义的标准化光传输体系（G.709/G.872），提供端到端的光通道管理，支持**电层（ODUk）和光层（波长）**的灵活调度，具备高可靠性、低时延和硬隔离特性。

1.2 核心思想

• 电层（ODUk）：类似SDH的时分复用（TDM），提供子波长级（如2.5G/10G/100G）的精细颗粒调度。

• 光层（波长）：基于WDM，支持单波长100G/400G/800G的超大带宽传输。

• 硬管道隔离：不同业务（如金融、云服务）通过独立波长或ODUk通道隔离，避免相互干扰。

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2. OTN 的体系结构

OTN 采用分层模型，分为光通道层（OCh）、光复用段层（OMS）、光传输段层（OTS），并在电层引入**ODUk（光数据单元）**实现精细管理。

2.1 OTN 分层架构

层级	功能
客户业务层	承载IP/以太网/SDH等业务信号。
OPUk（光净荷单元）	适配客户业务（如IP over OTN），提供速率匹配和开销管理。
ODUk（光数据单元）	提供端到端通道监控、纠错（FEC）和带宽划分（如ODU1=2.5G, ODU4=100G）。
OTUk（光传输单元）	增加FEC（前向纠错）和传输监控，确保长距离传输可靠性。
光通道层（OCh）	基于波长（如1550nm）的光信号传输。
光复用段（OMS）	多波长复用（DWDM/CWDM）后的光纤段管理。
光传输段（OTS）	光放大器（如EDFA）和光纤的物理层管理。

2.2 OTN 帧结构（G.709）

OTN 的帧结构类似SDH，但增加了更强的FEC（前向纠错）和开销管理：

• OTUk帧：固定大小（4×4080字节），包含：

  • FEC区域：提高误码率容忍度（传输距离提升30%以上）。

  • 开销（OH）：用于性能监控、故障定位（如SM、PM、TCM）。

  • OPUk/ODUk：封装客户业务（如以太网、IP、FC光纤通道）。

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3. OTN 的关键技术

3.1 波分复用（WDM）

• DWDM（密集波分复用）：支持80~160波，单波100G/400G，系统容量可达数十Tbps。

• CWDM（粗波分复用）：成本低，适用于短距离（如城域接入）。

3.2 电层调度（ODUk交叉）

• ODU0（1.25G）：适用于小颗粒业务（如基站回传）。

• ODU2（10G）：常见于企业专线。

• ODU4（100G）：骨干网主流速率。

• FlexO（灵活OTN）：支持400G/800G等超高速率。

3.3 光层调度（ROADM/OXC）

• ROADM（可重构光分插复用器）：远程动态调整波长路径，提升组网灵活性。

• OXC（光交叉连接）：全光交换，减少电层转换，降低时延。

3.4 智能管控（SDN）

• OTN+SDN：通过软件定义网络（SDN）实现业务自动开通、带宽按需调整（BoD）。

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4. OTN 的优势

优势	说明
超大容量	单纤支持数十Tbps（DWDM+400G/800G）。
硬隔离	波长或ODUk通道独享，安全性高（适合金融、政务专网）。
超低时延	透明传输，无协议转换（时延<1ms，适合高频交易、DCI）。
高可靠性	支持50ms保护倒换（类似SDH），FEC提升抗误码能力。
多业务承载	兼容以太网、SDH、FC、CPRI等业务，实现“一网多业务”。

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5. OTN 的应用场景

5.1 骨干网/核心层传输

• 运营商国干、省干网络（如中国移动的OTN国干网）。

• 跨地域大数据量传输（如视频云、算力网络）。

5.2 数据中心互联（DCI）

• 数据中心间400G/800G互联（如阿里云、腾讯云的DCI专线）。

• 低时延需求场景（如金融交易系统）。

5.3 5G承载网

• 5G中传/回传（通过ODUflex提供灵活带宽）。

• 前传（部分场景采用OTN over WDM）。

5.4 专线服务

• 政企专线（高安全、低时延需求，如银行、政府）。

• 国际海缆通信（超长距+海底中继）。

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6. OTN vs. PTN vs. SDH

特性	OTN	PTN	SDH
技术基础	WDM+ODUk电层	MPLS-TP/IP	TDM（时分复用）
带宽	100G~800G/波长	10G~100G	155M~40G
时延	超低（µs级）	低（ms级）	低（ms级）
隔离性	硬隔离（波长/ODUk）	软隔离（VPN）	硬隔离（VC-12/VC-4）
主要应用	骨干网、DCI	移动回传、城域汇聚	传统专线、2G/3G回传

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7. 未来演进（OTN 3.0）

• 速率提升：单波1.6Tbps（基于硅光技术）。

• 全光网（All-Optical）：减少电层转换，降低功耗。

• AI运维：结合AI实现故障预测和智能调优。

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总结

OTN 是光通信领域的“高速公路”，适用于超高速、低时延、高可靠的核心网络需求，尤其在5G、算力网络、金融专线等领域不可替代。其技术核心在于电层（ODUk）精细管理+光层（WDM）大容量传输，未来将继续向更高速率和智能化方向发展。