DWDM und OTN sind zwei technische Systeme, die in den letzten Jahren mittels Wellenlängenmultiplex-Übertragungstechnologie entwickelt wurden: DWDM kann als der Vorgänger von PDH (Punkt-zu-Punkt-Übertragung) betrachtet werden, wobei die Online- und Offline-Dienste über ODF mittels fester Jumper realisiert werden; OTN ähnelt SDH (verschiedene Arten von Netzwerken) und verfügt über die Funktion der Querverbindung (sei es die Querverbindung der elektrischen oder der optischen Schicht).
Mit der fortschreitenden Verbreitung von All-IP ist OTN (Over-the-Network) heutzutage Standard bei der Geräteauswahl in der Anfangsphase des Netzwerkaufbaus, unabhängig davon, ob es sich um ein nationales, regionales oder lokales WDM-Netzwerk handelt. OTN-Geräte haben DWDM-Geräte aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile zunehmend abgelöst (ähnlich wie SDH-Geräte PDH-Geräte ersetzt haben). Als neue Technologie und Produktform steht OTN im Fokus der Branche. Dieser Artikel analysiert und vergleicht DWDM- und OTN-Geräte sowie die zugehörige Technologie.
1. Grundlegende Konzepte von DWDM und OTN
Mit den sich ändernden Anforderungen an Dienste und deren Granularität ist es notwendig, Dienste mit hoher Granularität über Glasfasern (Einzel- oder Doppelfaser) zu multiplexen und anschließend für die Übertragung über große Entfernungen in verschiedene Wellenlängen aufzuteilen. Die Wellenlängenmultiplex-Technologie (WDM) hat sich als zeitgemäße Lösung etabliert.
DWDM steht für Wellenlängenmultiplexverfahren und multiplexiert optische Signale unterschiedlicher Wellenlängen zur Übertragung in derselben Faser. Die WDM-Technologie ist seit über zehn Jahren eine ausgereifte und bewährte Methode zur Wellenlängenmultiplexierung. Man unterscheidet zwei Varianten: CWDM (Sparse Wavelength Division Multiplexing) mit einem großen Wellenlängenintervall (20 nm) und DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) mit einem kleinen Wellenlängenintervall (≤ 0,8 nm). Aufgrund der geringen Übertragungsdistanz von CWDM werden in den bestehenden Übertragungsnetzen verschiedener Betreiber zahlreiche DWDM-Geräte eingesetzt.
Das offene DWDM-System besteht aus folgenden Komponenten: OTM übernimmt das Laden und Entladen der Dienste für die optische Leitungsendstation (OLT), OA führt die reine optische Relaisverstärkung des gemultiplexten Signals für die optische Leitungsverstärkungsstation (OLAT) durch, OTU wandelt nicht-standardisiertes Wellenlängensignal in standardisiertes Wellenlängensignal um, um die G.694.1(2)-Funktion zu erfüllen, OMU/ODU führt das Multiplexen/Demultiplexen von G.694.1(2)-konformem Wellenlängensignal durch, OBA (Leistungsverstärker) erhöht die Leistung des kombinierten optischen Signals und damit die optische Ausgangsleistung jeder Wellenlänge, und OPA (Vorverstärker) verbessert die Empfangsempfindlichkeit jeder Wellenlänge durch Erhöhung der optischen Leistung des gemultiplexten Eingangssignals.
OTN (Optical Transport Network) ist ein optisches Transportnetz, in der ITU-T auch als OTH (Optical Transport Hierarchy) bekannt. Es wurde auf Basis der traditionellen Wellenlängenteilung entwickelt und vereint die Vorteile von DWDM (Distributed Wavelength Division Master) und SDH (Special Delayed High-Performance). OTN integriert die Vorteile der optischen und elektrischen Signalverarbeitung, bietet enorme Übertragungskapazität, vollständig transparente End-to-End-Verbindungen auf Wellenlängen- und Subwellenlängenebene sowie Schutz auf Trägerebene und ist eine hervorragende Technologie für die Übertragung von Breitbanddiensten mit hohem Datenaufkommen. In den letzten fünf Jahren haben Netzbetreiber OTN-Systeme in großem Umfang in verschiedenen Übertragungsnetzen implementiert.
2 Vergleich der technischen Merkmale von DWDM und OTN
Obwohl das DWDM-System die Übertragungseffizienz von Glasfasern deutlich verbessert und die Übertragung von Diensten mit hoher Granularität unterstützt, sind die Wellenlängen aufgrund der Beschränkungen der Wellenlängenteilung punkt-zu-punkt konfiguriert und können nicht dynamisch angepasst werden. Die Ressourcenauslastung ist gering und die Flexibilität der Dienstanpassung unzureichend. Der Geschäftsablauf hat sich verändert und die Anpassung gestaltet sich sehr komplex. Die Zuweisung von DWDM-Diensten erfolgt hauptsächlich physikalisch auf dem optischen Verteiler (ODF). Das Netzwerkmanagement überwacht lediglich die Leistung der optischen Schicht (geringer Datenaufwand und einfache Netzwerkmanagementinformationen), was die Fehlerbehebung erschwert und den Wartungsaufwand erhöht.
OTN übernimmt die Übertragungskapazität von DWDM und bietet flexible optoelektronische Funktionen für gemeinsames Scheduling und Schutz. Durch die Einführung von ROADM- und OTH-Technologie sowie der G.709-Kapselung und -Steuerungsebene behebt es die Probleme herkömmlicher WDM-Netze, wie z. B. die fehlende Wellenlängen-/Subwellenlängen-Dienstplanung, die geringe Netzwerk- und Schutzfähigkeit. Die elektrische Schicht implementiert das Scheduling auf Basis von Subwellenlängen (z. B. GE, 2,5G, 10G, 40G, 100G), während das Scheduling der optischen Schicht hauptsächlich auf 10G-, 40G- oder 100G-Wellenlängen basiert und eine hohe Bandbreitenauslastung ermöglicht. Es verfügt über reichlich Overhead-Bytes und seine OAM/P-Funktion ist leistungsfähiger als bei WDM.
Darüber hinaus können OTN und DWDM auf der optischen Schicht gemeinsam genutzt werden; der Unterschied besteht darin, dass OTN über einen elektrischen Subframe verfügt. Daher werden einige DWDM-Geräte im bestehenden Netzwerk mit elektronischen Crossconnect-Subframes ausgestattet und auf OTN aufgerüstet.
3 DWDM- und OTN-Netzwerkvergleich
Die gemischte Vernetzung von OTN und DWDM führt zum Verlust der Vorteile von OTN (die Rahmenstruktur unterscheidet sich vom traditionellen WDM, und die Verbindung wird beeinträchtigt).
Da optische OTN-Kreuzverbindungen hauptsächlich durch ROADM-Module (mit WSS-Switch) realisiert werden, werden aufgrund des hohen Preises von ROADM OM/OD und OADM zur Bildung von Ring- und Kettennetzwerken in OTN-Netzwerken verwendet.
Bei verketteten Netzwerken (wie z. B. Fernleitungen) kommen die Vorteile von OTN aufgrund der relativ festen Zwischendienste und Schutzmethoden nicht unbedingt voll zum Tragen, aber es gibt dennoch in einigen Aspekten Vorteile (eine hohe Kanaleffizienz führt zu geringeren Kosten als bei herkömmlichem WDM). Das aktuelle Fernleitungsnetz verwendet hauptsächlich DWDM und OTN für die überlagerte Vernetzung.
Da im lokalen Netzwerk Dienste häufig verbunden werden müssen, die Netzwerkstruktur häufig geändert und geplant wird und die Schutzmethoden flexibel angepasst werden müssen, ist das herkömmliche WDM dafür nicht geeignet. Die Vorteile der OTN-Netzwerktechnik liegen auf der Hand.
OTN bietet die Möglichkeit, jede Wellenlänge auf jeder Faser zu verwalten, und OTN kann sich besser an zukünftige Netzwerkentwicklungen anpassen.
4 Vergleich der DWDM- und OTN-Übertragungsdienste
Die Nachfrage nach elektrischer OTN-Übertragung entsteht durch die Einführung von 10G-Datenraten in einer einzigen Welle. Sobald ein Kanal 10G erreicht, kann seine OTU 4 × 2,5G oder 8 bis 9 GEs übertragen; DWDM verwendet eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Bei geringem Datenbedarf erscheint die Investition in OTUs unwirtschaftlich. Daher ist es notwendig, eine Querverbindungsfunktion ähnlich SDH bei DWDM einzuführen, um die elektrische Querverbindungsfunktion von OTN weiterzuentwickeln.
OTN verfügt über elektrische Crossover-Funktionalität, d. h. über Subraten-Crossover-Funktionalität pro Kanal (ähnlich wie SDH). Optische und elektrische Crossconnects sind dabei voneinander unabhängig. Wenn optische Crossconnect-Funktionalität, aber keine elektrische Crossconnect-Funktionalität oder umgekehrt vorhanden ist, spricht man von OTN.
Aufgrund der Unterschiede bei den Netzwerkaufbaumodellen (Kosten, Servicepartikel und Flussrichtung) wird in China hauptsächlich die elektrische Crossover-Methode verwendet, im Ausland hingegen hauptsächlich die optische Crossover-Methode.
5. Schlussfolgerung
Die obige Analyse und der Vergleich zeigen, dass sich OTN und DWDM technologisch und anwendungstechnisch deutlich unterscheiden. Hinsichtlich der Vernetzungskapazität, der Dienstgranularität und der Netzwerkflexibilität ist OTN sehr leistungsfähig und kann die Anforderungen zukünftiger Netzwerkverbindungen besser erfüllen.
Aufgrund der Transparenz der OTN-Systemübertragungsdienste, der starken Fehlerkorrekturfähigkeit, der flexiblen optischen/elektrischen Schichtplanungsfähigkeit, der Wartungsmanagementfähigkeit und der Skalierbarkeit der Gerätekapazität (80*100G-Geräte sind jetzt kommerziell erhältlich) ist die Einführung von OTN-Geräten in verschiedenen Übertragungsnetzen unvermeidlich geworden.
Veröffentlichungsdatum: 25. Oktober 2022