OTN光交叉連線

OTN電交叉連線技術是以ODUk為顆粒進行映射、復用和交叉，這和傳統SDH設備VC交叉比較類似。SDH設備具有VC-12低階交叉能力和VC-4的高階交叉能力，與此相對應，OTN電交叉設備也引入了高階/低階光通道數據單元（HO/LO ODU）。HO/LO如同SDH中的高階/低階容器的概念，LO ODU相當於業務層，用於適配不同速率和不同格式的業務；HO ODU相當於隧道層，用於提供一定頻寬的傳送能力，該層次化的結構支持業務板卡與線路板卡分離，使得網路部署更加靈活和經濟。

基本介紹

• 中文名：OTN光交叉連線
• 外文名：OTN optical cross connect

電交叉連線技術基本原理

電交叉連線設備的核心器件是交叉連線矩陣，用以實現N條輸入信號中一定等級的各個支路之間任意的交叉連線。

理解電交叉首先要了解時隙的概念，對於OTN，就好像一個傳送帶，把一個個大車廂從一個地方傳送到另一個地方。大車廂里根據需要裝了很多小箱子，小箱子裡又裝了很多更小的箱子。最小的箱子就可能是64k，往上依次是2M、155M、622M、ODUk、光波長等。各種箱子都要標明目的地，當箱子到了目的地後就要卸下來，再把同樣規格的其他箱子裝入到卸下來箱子的位置，接著往下送。

矩陣結構

交叉矩陣目前有兩種常用的結構，即平方矩陣和CLOS矩陣。

平方矩陣

單級交換矩陣也稱為平方矩陣。有N個輸入端、N個輸出端。在某一連線建立期間，每橫排與每縱列只能有一個交叉接點動作。單級交換矩陣，無阻塞，但所需交叉接點多，N×N矩陣，交叉接點數為N×N，例如N=64，則交叉接點總數為64×64=4096。從N個等效交叉時隙擴展至2N個等效交叉時隙，所需交叉矩陣單元會增加到2=4倍，依次類推，矩陣規模呈現平方增加。

三級CLOS網

1954年由克洛斯（CLOS）首先提出了無阻塞條件。以三級CLOS網路為例，由輸入級、中心級和輸出級組成。輸入和輸出級實施空分（S）和時分（T）交換，而中心級只做空分交換，矩陣的典型配置形式為（TS-S-ST）。中心級的容量按規劃設計的最大矩陣容量配置，擴容時只需增加輸入級和輸出級的矩陣容量即可。與平方矩陣相比，三級CLOS矩陣需要控制的交叉點數量大幅減少，適合於大容量交叉連線矩陣的實現。當廣播業務不能超過25%時，這種矩陣對於單向和雙向連線是無阻塞的。

OTN交換單元技術路線分析

從OTN交叉連線設備所採用的實現方式看，有採用雙核或者多核技術，有採用單核技術的。雙核與多核技術是將包交換、ODUk交換與VC交換分別以各自的交換盤（或晶片）進行處理。業務盤和線路盤根據信號業務的分類分別調度到不同的交換盤（或晶片）進行交換調度。單核技術則是採用統一交換核心處理包交換、ODUk交換和VC交換。

至於交換核心的技術取向，有採用信元交換的，也有採用VC交叉的。有以下幾種交換技術實現方式。

信元與包交換技術

信元與包交換是將OTN業務分割成信元，利用包交換晶片進行調度，然後再恢復裝載成OTN業務。數據分組業務可以直接用包交換晶片進行處理。

空分交叉技術

空分交叉可以解決幾乎所有的TDM業務交叉，但對包交換無能為力。在空分交換網路內，對各個接續，有一個獨立的物理路由。供不同的連線用的路由沒有公共點，並且在每個連線建立期間均保持這一路由。一條路由是由一組內部鏈路組成的，是通過按矩陣配置的交叉接點來相互連線的。交叉接點有兩個穩定狀態：開斷狀態和閉合狀態。空分矩陣實際上是一種空間接線器，通常以電的形式將輸入和輸出在空間的某一點（或某幾點）上實現物理連線，因而接續時間極短。

其最大的優點在於業務無關性，其最大的問題在於容量的限制。

時分交叉技術

時分交換網路向用戶提供的路由只是一個時隙，即僅在給定的時隙內，這條路由是指定給某一對用戶使用的。在別的時間內則可能分配給別的用戶使用。時分矩陣實際是一種時隙交換器，常用隨機存儲器來實現。通過將輸入信號存儲在不同的空間位置，利用讀出控制電路控制在不同時隙中的時間讀出不同列的內容，從而實現不同輸入信號之間的時隙交換。這種矩陣的延時較大，遠遠大於空分矩陣。

當前的交叉晶片的實現技術主要有兩種：一種是採用時分-空分-時分（TST）結構的交叉技術來實現，採用該技術，晶片電路規模小一點，但交叉連線的實現算法比較複雜，交叉連線的實現速度、重構性等方面有些不足；另一種結構是一種基於比特切割的實現方法，可以實現任意連線埠任意時隙之間的交叉，實現算法簡單，容易級聯與擴展，交叉連線的速度快，重構性強。

國外設備製造商偏重於ODUk與VC交換，國內市場則更重視ODUk與包交換。從技術的發展來看，相對於SDH交換而言，包交換應給予更多的重視與容量分配。從器件供應商以及OIF標準發展來看，OTN支持分組功能則很可能是今後一段時間的發展方向。

OTN交叉連線限制的解決方案

如同SDH設備一樣，OTN設備也會存在阻塞現象，業務一般經過ODUk封裝後，通過背板匯流排進入交叉矩陣單元，如果業務自身顆粒度較大，例如ODU2，匯流排頻寬就不會浪費，但是業務顆粒較小時，例如ODU1或ODU0，單獨承載一個業務的這條匯流排的頻寬不會用滿，業務數量較多，匯流排被用盡，其他業務就無法實現交叉功能。

傳統的OTN設備處理流程是異步處理流程，業務信號經ODU映射，進入交叉矩陣，再經過ODU成幀器，成為OTUk彩光口，反之亦然。這種實現方式首先是難以超大容量的ODUk交叉，對於所有粒度的ODUk難以實現無阻交叉。