近年來，網絡運營商一直嚴重依賴基于ROADM的光傳送設備，利用固定的點到點WDN聯接、利用10G波長在整個城域網和廣域網中匯聚及傳送客戶端業務。如果這些網絡經過精細的設計規劃，也可以合理、有效地利用現有的光譜。通常，會采用Transponder收發器來將帶寬相當于WDM線速率的客戶端業務(例如，10GE或OC-192/STM-64客戶端業務)映射到10G波長上，而Muxponder復用轉發器則用來將Sub-10G業務(如GE、OC-3/12/48、STM-1/4/16客戶端)匯聚到10G波長以便傳送。由于2013年10G業務占據了接入光網絡端口的50%強，平均業務速率非常接近WDM的線速，因此現有光網絡帶寬可以得到有效利用。
帶寬利用欠佳
盡管預見到網絡帶寬需求將會暴增，接入光網絡的客戶端口速率的整體狀況并不可能發生顯著變化。甚至到2017年，10Gbit/s或更低的端到端管理的業務還是會占據光傳送網絡超過95%的接入端口。向100G DWDM波長過渡在客戶端業務與WDM上聯端口之間造成了大量的速率不匹配/不連續的問題，從而產生了大量低效使用的光帶寬。
復用轉發器是一種靜態解決方案，其中客戶端口與某一固定WDM線端口，即某個特定波長相關聯。當網絡中所有節點的業務需求都平等均衡、固定不變時，該方案效果不錯。但在實際網絡部署中，業務不斷演進，節點到節點的業務需求在組合及分布兩方面均變化莫測。對網絡運營商而言，避免其價值不菲的DWDM網絡中出現光帶寬利用不足就成了一個運營上的難點。
舉例而言，如果WDM或ROADM網絡中的某個局端(CO)節點需要增加30G的新10G業務，而節點上所有可用的客戶端口均已耗盡，那么，電信運營商只有兩種選擇：
1. 部署背對背的Muxponder復用轉發器來解復用至多70G的透傳光流量，將其與新的30G客戶端業務一起匯聚到100G波長上。
背靠背復用轉發器
2. 部署一個只利用了30%的新100G波長。
未能充分利用的100G帶寬
第一種情況下可用的100G光帶寬可以得到更好利用，但設備開銷更大，也引入了額外的麻煩，比如端到端的鏈接延遲。考慮到新的云服務對網絡的需求本質上動態性強，如何有效規劃與管理該方案也極具挑戰性。
第二種情況雖然管理和部署起來比較容易，卻需要運營商新增加100G波長，因而消耗了寶貴的光譜資源，如果可用的光纖對在該節點已然耗盡，則可能造成光纖設施CAPEX的增加。由于在部署時，新的帶寬只有30%用得到，該方案還導致了大量的網絡帶寬閑置。
從操作層面來看，兩種方案均不理想。客戶端業務不光是綁定了一個特定的上聯波長，而且，由于基于ROADM的網絡只能按整波長進行交換，業務層面的任何網絡配置，如客戶端重新路由或網絡重新優化等情況下，運營商都必須要派遣技術人員到現場手動進行。云服務和數據中心互聯在帶寬需求方面動態性尤其強烈，因此采用點到點的傳送設施很有難度。
由于光容量及CAPEX兩者均價值高昂，許多運營商正在尋求適當的網絡架構來應對當前的局限。
讓100G切實可行的技術： OTN交換
與上一代基于SONET/SDH傳送協議的物理層光互聯技術相仿，OTN交換也定義為數字傳送容器的交叉互聯，亦名為光傳送數字單元(ODUk)，遵守G.709光傳送網絡的標準復用層級。根據這些傳送容器承載的業務負荷不同，其速率也變化不一，范圍從100Gbit/s(ODU4)到1Gbit/s(ODU0)不等。
基于OTN交換的網絡與傳統基于Muxponder的構架的不同點在于其提供了：
處理子波長客戶端流量的支持，以及在網元上對客戶端業務及WDM上聯端口進行物理隔離。
通常，OTN交換支持按照G.709標準中指定的最小粒度(也就是1Gbit/s)進行流量處理與匯聚，這樣一來，網絡中的中間節點能以遠遠低于WDM線速率的粒度來增加或去除客戶端流量。
此外，該子波長處理由一個集中式的電交叉矩陣來實現，其中任一客戶端線卡上的任意客戶端口都可以路由到系統中任何一個可用的WDM線路端口。與基于Muxponder復用轉發器的解決方案不同的是，將客戶端與WDM線路端接口物理上分隔開來，就可以將部署新客戶端口所需的費用與部署更加昂貴的WDM線路端口的費用脫鉤?？蛻舳藰I務不再與特定波長綁定，這一點在支持不斷演進的網絡時特別重要。
從運營商的角度來看，100G網絡中采用OTN交換帶來了下列顯著的好處：
● 提升了CAPEX效率
● 降低了OPEX、服務速度更快
● 提高了網絡彈性
● 靈活的”隨增隨付”服務
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提升CAPEX效率
部署30G的新業務可以簡單到在此節點上增加30G用戶端口。這些用戶流量可以與現有客戶端的流量一起匯聚到恰當的100G WDM上聯線卡，最大化地利用現有的光纖資源。共享波長中的客戶端信號不需要定向到某個公用節點——只要信號可以通過一定途徑轉發到另一個節點。結果在基礎設施和設備上的CAPEX開銷可以比基于Muxponder復用轉發器的網絡架構要低超過35%。大規模網絡建模研究的結論指出，在網絡的中間節點采用OTN交換來處理及匯聚子波長流量可以將波長利用率提升250%。
尤其在城域網中，傳送網方面投資更多的考量是出于降低每比特成本的需要。隨著10G光學器件的價格持續回落，低效利用的100G帶寬無法提供比10G更優的成本。通過大幅度提高100G波長的利用率，OTN交換即成為了在城域網中大規模部署100G的關鍵所在。
降低OPEX &提升業務速度
從運營的角度來看，OTN交換大大簡化了業務部署與管理，可以動態地將客戶端業務分配到任何可用100G波長上去，這就意味著業務的增刪及重新分配不再需要在中間節點進行人工干預;相反，可以通過OTN交換配置來遠程實現。結果不僅大大節省了OPEX開支，也讓網絡運營商得以快速在高價值的差異性業務上實現盈利。
改善網絡彈性
子波長處理及動態分配客戶端到WDM上聯端口的能力也讓網絡運營商可以采用連接度更高的網狀網絡架構。相比基于ROADM的網絡而言，這樣的架構具有更快的故障修復能力。在OTN交換網絡中，監測及保護在業務層實現，而不是光層，因此對于全光保護機制而言必不可少，并且出現故障時，不再需要耗時、繁復的光路計算及調制過程，從而將故障修復時間縮短了10倍甚至更多，從而實現了堅固可靠的電信級網絡，并顯著改善了QoS。
“隨增隨付”的業務靈活度
最后一點，相比固定的點到點WDM架構，OTN交換能夠將客戶端口與WDM線端口分離開并單獨升級，讓網絡運營商得以減少與新客戶端業務相關的資本支出。
舉個簡單的例子，某網絡運營商有一項新要求，需要支持來自某新興數據中心客戶的高價值服務，該客戶需要16G Fiber Channel客戶端業務。在基于Muxponder(復用轉發器)的網絡中，如果現有的復用轉發器設備不支持16G Fiber Channel客戶端業務，則該網絡運營商不僅需要購置新的100G設備，包括在客戶端及100G相干光器件上支出，還必須要部署一個新的100G波長來支持該業務。與之相反，在基于OTN交換的網絡中，網絡運營商可以“隨增隨付”，只需要部署一款支持16G Fiber Channel的新客戶端線卡即可。新客戶端業務還可以加到任何線路端口上——只要該端口容量足夠，也可以在任意時刻移至任意不同線路端口。對網絡運營商而言，這就意味著最大的業務靈活度，而靈活度這個因素在傳送網業務向數據中心及云市場轉移的初始階段尤其重要，因為按需提供的動態帶寬至關重要。
全球的網絡運營商對這些優勢均予以認可，并在中國、歐洲及北美等地全面部署了OTN交換的平臺。事實上，近期Infonetics進行的一項調查表明，采訪中86%的網絡運營商要么是已經、要么是正準備在其城域網和核心傳送網絡中部署OTN交換。
城域網運營商的需求
城域網面臨的挑戰在于不僅需要支持和管理舊有的傳送業務，還要支持新興的分組業務。在城域網中，以太網業務是規模最大、增長最迅速的業務種類，不論是3G/4G移動回傳、企業專線還是數據中心互聯。為了達到設備及運營開銷方面的高效性，城域網運營商一直在尋找一個平臺，既能將電信級以太網與現有傳送業務融合到一個公共的基礎設施上，也能提供分組調節及匯聚的功能，從而最大化地利用底層的光纖網絡。更進一步，由于GMPLS、ASON以及現在的SDN在網絡控制平面上實現了真正的多層匯聚，匯聚的多層平臺這個理念變得更加切實可行了。結果，一類名為OTP分組光傳送平臺的嶄新城域網設備應運而生。
從功能上講，P-OTN分組光傳送平臺(也稱P-OTP或OTP)在單個平臺上提供了以太網/MPLS及OTN交換的功能，降低了設備開支，使得分組業務梳理及匯聚操作可以在業務映射到傳送設施之前進行，從而提升了光設施的效率。
P-OTN與OTN交換平臺的不同點在于：
增加了全面的分組業務支持，包括集中化的以太網/MPLS交換及匯聚，QoS，電信以太網OAM和同步功能等;
支持將原生分組和OTN流量同時且集中式地交換到任何可用的100G WDM線端口。
將這些功能與現有的傳送功能相結合，對P-OTN提出了三項新的架構要求：
1. WDM上聯卡必須要能從中心的交換矩陣中處理和梳理OTN及分組流量。通常稱之為混合式上聯線卡。PMC在OTN處理芯片方面近期取得的進展促成了該項技術的實現。
P-OTP/P-OTN混合分組及OTN上聯卡
2. 線卡必須要支持單個分組流映射到靈活的由ODUflex定義的OTN傳送容器中，幫助運營商在全網實現最高效的傳送及子速率的分組業務。
3. 為了便于實現新興點播類業務(如數據中心驅動的分組流量等)的動態帶寬，上聯卡和客戶端線卡必須要能以無鍵擊的方式、采用ITU 的G.hao/G.7044協議重新調整容器的大小。
在整個機架的所有線卡上采用一個傳送平臺，以實現匯聚、梳理及處理分組和OTN流量，這樣的平臺本身就是一個非常強有力的工具，可以最大化地利用昂貴的100G帶寬。與此同時，將二層交換、一層交換和DWDM傳送功能匯集到單個傳送平臺上顯然也大大縮減了總體設備開支。
PMC DIGI 120G:創新的OTN處理技術，適應中國網絡需求
DIGI 120G是 PMC提供的功能強大的OTN處理器，由于它提供了OTN交換和P-OTN平臺所必須的功能，因而對于實現靈活且彈性高效的100G OTN傳送網絡至關重要。作為業界首款全通道化的120G OTN處理器，DIGI 120G實現了OTN交換所需的高容量且由交換矩陣連接的線卡。此外，作為業界唯一支持同時處理和梳理分組及OTN客戶端流量的OTN處理器，DIGI 120G是OEM得以構建混合WDM線卡的唯一解決方案，這對分組光傳送平臺是至關重要的構建模塊。
PMC的 DIGI 120G: 助力實現混合式P-OTP/P-OTN分組及OTN線卡
進一步而言，DIGI 120G是助力實現動態及無鍵擊分組流量擴展的業界首款OTN處理器，使得分組光傳送的平臺在處理新興高附加值、以分組為核心的業務時可以達到最優化。
有了DIGI 120G，OEM可以在單個軟硬件投資的基礎上開發出一整套用于P-OTPs/P-OTN的設備方案——從高密度的10G/40G/100G多業務用戶卡到10G/40G/100G混合WDM線卡等均可實現。
為了應對“大數據”現象導致的城域網及骨干網的帶寬需求猛增的問題，全球的電信運營商對于采用100G光傳送技術有著高度共識。采用OTN交換的網絡架構最為有效地利用了底層光纖設施，增加了100G網絡的靈活度及彈性，同時還顯著降低了CAPEX及OPEX。新興的P-OTP/P-OTN光傳送設備結合了OTN及分組交換的兩方面功能，勢必帶來更高的網絡及服務效率，同時，也讓網絡運營商得以便利地實現在快速增長的云和數據中心市場中特有的動態、基于分組的業務。PMC的DIGI 120G引領的OTN交換芯片的創新是一項核心的技術創新，充分體現了各個角度的需求，可實現混合的WDM線卡，以提供高效和面向未來的功能，使得100G在光網絡中的大規模部署經濟可行，并最終成為了現實。
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