一文详解OTN网络时延

OTN网络时延是什么？

看到这个问题，有人可能会说，这个不简单吗？OTN网络=光传送网，传输信息的速度=光速，时延=数据传输所花费的时间，那不就是用下方公式嘛：

NONONO！本期文档君小课堂带大家走进时延，一起探秘OTN网络传输数据所花费的时间问题。

01时延是什么？

在通信系统中，时延是一个很重要的技术指标，指的是数据从网络中的一个网络设备，传送到另外一个网络设备时，所耗费的时间长度。

时延主要包括发送时延、传输时延和处理时延三部分。

发送时延：原始数据进入网络设备发送端开始，到从发送端发出，直至完全进入传输媒介所花掉的时间。此时延大小取决于数据量、信道带宽、网络设备的处理性能。

传输时延：数据从发送端发出开始到接收端接收结束所花掉的时间。此时延大小取决于传输距离、传输媒介、中间网络设备的数量/处理性能。

处理时延：网络设备接收到信息开始并还原为原始数据所花掉的时间。此时延取决于网络设备的处理性能。

01   举个栗子

#从网络设备1传输数据到网络设备3，时延如何计算呢？

#由图可以看出，依旧是分为三部分来进行时延计算：

网络设备1的发送时延：即A市待传输数据进入网络设备1发送端开始，到从网络设备1发送端发出，直至完全进入网络设备1与网络设备2之间传输链路所花掉的时间。

此部分时延受网络设备1的性能影响较大，如果处理速度快，发送时延就小。

数据经过网络设备2，从网络设备1到网络设备3的传输时延：此部分时延受传输距离和网络中间设备数量、处理性能影响。明显可以得出，如果传输距离近、中间网络设备少、中间网络设备处理性能快，传输时延就小。

网络设备3还原出数据的处理时延：此部分时延受网络设备3的处理性能影响较大，如果处理速度快，同样处理时延就小。

02OTN网络的时延又是什么？

前文讲解了通用通信系统中时延的定义。那OTN网络的时延又是什么呢？

OTN网络是以OTN（Optical Transport Network）设备作为网络设备、使用光纤作为传输媒介的通信系统。OTN网络的时延是数据从发送端OTN设备传输到接收端OTN设备所花掉的时间。

和通用通信系统一样，OTN网络的时延也包括发送时延、传输时延和处理时延三部分。

02   举个栗子

#下面是一个典型的OTN网络系统组成和时延分布图。

（有关OTN网络的详细介绍可参阅“网络数据的大容量传输技术——WDM/OTN，你了解吗？”）

01   发送时延

发送时延是原始数据进入发送端OTN设备的发送端开始，到从发送端发出，直至完全进入线路光纤所花掉的时间。

原始数据在发送端OTN设备主要经过以下两个处理流程，数据才可以送往线路光纤传输。

通过货车——OTU单元（Optical Transponder Unit）转换为OTN设备可以传输的数据。OTU单元处理数据所花费的时间即时延量级是10μs~100μs。

通过检查站——合/分波单元实现一根光纤合路传输多路数据光信号。合/分波单元处理数据所花费时间即时延量级是ns。

02   传输时延

传输时延是数据从发送端OTN设备发出开始到接收端OTN设备接收结束所花掉的时间。从发送端OTN设备发出的数据主要经过光纤传输。光纤的时延量级为5μs/km。

由于光信号在光纤中传输会产生色散影响，所以光信号传输可能需要增加色散补充模块，补偿色散导致的问题。因此传输时延还需要加上色散补充模块导致的传输时延。（有关色散的解释，可参阅“色散这么好看，为什么光纤却不喜欢？”）

当传输距离较远的时候，OTN网络途中需要增设加油站（即光放大单元）对光信号再生放大后，再继续传输。

从上述分析可知，传输时延受光纤、色散补偿模块和光放大单元影响。

03   处理时延

处理时延的大小，取决于“接收端OTN设备”。

从上面“OTN网络系统组成和时延分布图”可以看出，接收端OTN设备对数据的处理过程刚好是发送端OTN设备处理数据的逆过程。

通过检查站——合/分波单元将光纤中的合路数据光信号还原为单路数据光信号。

通过货车——OTU单元将单路数据光信号转换为原始数据。

因此，我们可以认为处理时延跟发送时延是相同的，主要受光转发单元OTU和合/分波单元影响。

让文档君来总结一下，OTN网络时延组成和影响时延的因素。

时延类型	影响时延的因素	时延量级
发送时延	OTU单元	10μs~100μs
合/分波单元	ns
传输时延	光纤	5μs/km
色散补偿模块	G.652光纤为0.714μs/km G.653光纤为5μs/km G.655光纤为0.3125μs/km
光放大单元	EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器）为0.25μs RAMAN拉曼放大器为ns
处理时延	OTU单元	10μs~100μs
合/分波单元	ns

由此可知，OTN网络络时延主要受传输链路（例如光纤）和物理设备（例如OTU单元、合/分波单元、光放大单元）影响。

03OTN网络如何降低时延？

众所周知，5G网络要求超低时延，甚至全网端到端时延要求低至1ms。OTN网络作为5G网络的重要承载网络，为了满足5G网络超低时延要求，一般会从上面分析的传输链路和物理设备两个因素着手，降低时延。

方法01 优化传输链路

采用极简网络架构设计，减少中间转发节点，减少中间光放大单元，构造一跳直达网络，降低传输时延。采用相干光通信技术，不需要使用色散补充模块，可消除色散补偿模块引入的额外传输时延。

相干光通信并不是指传输光是相干光的通信，任何光通信系统使用的光都是激光。而是因为相干光通信系统中发送端使用了相干调制，接收端使用了相干技术进行检测，所以称为相干光通信。

有关相干光通信的详细介绍可参阅公众号“鲜枣课堂”的文章“【硬核扫盲】到底什么是相干光通信？”

方法02 优化物理设备

优化OTU单元，降低OTU单元引入的时延。

采用RAMAN拉曼放大器代替EDFA，降低光放大单元的时延。

使用先进的光层技术，实现光信号直通、交换，减少光-电-光再生次数。

审核编辑：汤梓红