《OTN技术介绍》

1、整理课件,1,传送网演进路线选择,整理课件,2,PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统； MSTP：多业务传送平台 DWDM：密集波分复用系统； ASON：自动交换光网络（智能光网络,光传送网络的发展,市场需求的发展凸显了各项技术的优势，同时也发现了各项技术的瓶颈,容量增加/业务多样化,1966,80年代,94年,99年,90年代初,98年,1976,DWDM 开始建设,SDH标准完善PDH仍为主力,实用化 产品出现,SDH逐步成为 传输主力设备,PDH产品开始 规模使用,高锟提出 光传输理论,DWDM规模建 设，全光网试验,MSTP/ASON,02年,整理课件,3,PDH（准

2、同步数字传输系统,解决的问题 实现光传输的接口标准 存在的瓶颈 没有实现标准的全球统一 时分复用机制复杂 维护管理能力差,整理课件,4,SDH（同步数字传输系统,解决的问题 统一标准和帧结构 同步复用和兼容PDH 强大保护机制 开销和强大的管理能力 存在的瓶颈 最高传送速率受限 智能化保护机制受限 多业务接口受限,整理课件,5,MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络,ASON,通过SDH设备硬件升级实现多业务接入和智能保护功能,整理课件,6,WDM（波分复用系统,解决的问题 大容量传送 对数据率“透明”按光波长复用和解复用 平滑扩容 兼容多业务接入 存在的瓶颈 保护机制简单 业务

3、调度能力差 监控能力较差,整理课件,7,OTN基本概念介绍,OTN：Optical Transport Network,光传送网络是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。OTN将解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题,光传送网面向IP业务、适配IP业务的传送需求已经成为光通信下一步发展的一个重要议题。 光传送网从多种角度和多个方面提供了解决方案，在兼容现有技术的前提下，由于SDH设备大量应用，为了解决数据业务的处理

4、和传送，在SDH技术的基础上研发了MSTP设备，并已经在网络中大量应用，很好地兼容了现有技术，同时也满足了数据业务的传送功能。 随着数据业务颗粒的增大和对处理能力更细化的要求，业务对传送网提出了两方面的需求：一方面传送网要提供大的管道，这时广义的OTN技术（在电域为OTH，在光域为ROADM）提供了新的解决方案，它解决了SDH基于VC-12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题，也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，组网能力较弱，能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点,整理课件,8,OTN的产生背景,光纤/管道,WDM,SDH,TDM,I

5、P/MPLS/以太网,VC-12/VC-4 交叉，大颗 粒业务适用,WDM管理功 能弱，组网能力弱，点到点连接,全光网是发展方向 光缓存、光逻辑信 号处理尚未出现突 破技术 ，如何解 决光层性能监控,网络层次多， 功能部分重叠,光纤/管道,OTN,TDM,IP/MPLS/以太网,出现了结合SDH和WDM两 者优势的新技术，OTN技术,整理课件,9,OTN的产生背景,整理课件,10,框架 G.871 体系架构 G.872 结构和映射 G.709 设备功能特征 G.798 性能 G.8201,G.8251 物理层 G.664,G.693,G.959.1 设备管理特性 G.874,G.874.1,G

6、.875,G.7710 保护 G.873.1,OTN的相关标准,整理课件,11,OTN 对比SDH,11,OTN 规定了类似于SDH的复杂帧结构 OTN 有着丰富的开销字节用于OAM OTN 设备具备和SDH类似的特性，支持子速率业务的映射、复用和交叉连接、虚级联 优势： 更加适合于任意客户业务包含SDH、ATM、Ethernet、SAN、Video业务适配 OTN采用异步映射、异步复用，不需要系统全网同步 更适合GE 和10GE 的处理 统一和加强了传送网的传送层标准 提供更好的管理功能,整理课件,12,WDM的缺点： 直接将Client signal (e.g. STM-N, GbE) 放

7、到波长上，没有完善的网络监控能力。 或者采用非介入的检测方式，在网络的各个节点尤其是中继节点上需要对不同业务作不同的检测，网络设备的复杂程度增加很多。 不同业务的特殊信令的处理更是一个不可完成的任务。（如AIS处理等,波分复用对比OTN,整理课件,13,传统WDM 只具有 OTN的一小部分功能. 传统WDM 缺乏带宽管理 组网能力差，只能组建点到点或者环网 OAM功能差 只能实现光层保护,OTN 对各种客户侧信号提供标准的映射、复用结构； OTN开销丰富，可用于OAM及段监控（SM）、 通道监控（PM）、多级级联监控（TCM）等各种监控，以及前向纠错FEC； 具有丰富的维护信号,WDM 的超大

8、传送容量,SDH 式的丰富的OAM性能,OTN,波分复用对比OTN,WDM是面向传送层的技术，而OTN实际也是更多关注传送层功能的技术； OTN标准发布后，由于其非常适合WDM的特点，而且有利于推进不同厂家波分设备的互连互通，所以迅速成为WDM设备的事实标准,SDH/SONET,Eth,SAN,ATM,Other,2.5G/10G/40G,OPUk 映射,ODUk复用,OTUk复用,OCH净荷,OMS净荷,电光转换,WDM复用,OTS净荷,传送、放大,13,整理课件,14,OTN的特点,不同的网络速率接口2.5G,10G,40G 为实现T比特传输，传输层采用DWDM技术（OMS层） SDH/S

9、ONET, ETHERNET, ATM, IP, MPLS，GFP 业务都可以透明传输 减少了网络的层次Shortest physical layer stack for data services (IP/TDM OTN Fiber) 使用FEC纠错编码，提高了误码性能，增加了光传输的跨距,整理课件,15,OTN的概念,传送平面：基于G.709接口，基于ROADM，ODUk交叉（OTH） 具有智能控制平面,整理课件,16,用户网络接口： (UNI) 网络节点接口： (NNI) 域间接口： (IrDI) 域内接口： (IaDI) 不同厂家设备间接口 (IrVI) 相同厂家子网内接口 (IaVI

10、,OTN的接口,整理课件,17,OTN网络层次结构,2021/3/1,整理课件,18,OTN的层次结构及信息流之间的关系,在电层，OTN借鉴了SDH的映射、复用、交叉、嵌入式开销等概念； 在光层，OTN借鉴了传统WDM的技术体系并有所发展,客户侧信号,OTUk,ODUk,OPUk,整理课件,19,OTN的分层模型,光信道净荷单元（OPUk）：实现客户层信号映射进一个固定帧结构（数字包装）的功能。（如STM-N信号、IP分组、ATM信元及以太网帧） 光信道数据单元（ODUk）：提供与客户层无关的连通，连接保护和监控等功能。也叫数据通道层。由信息净负荷（OPUk）和相关开销组成。ODUk路径和OD

11、UkTCM 光信道传送单元（OTUk）：提供FEC，光段层保护和监控等功能。也叫数字段层,整理课件,20,光信道层（OCh）:提供两个光网络节点之间的端到端光信道，支持不同格式的用户净荷，提供包括路由选择、波长分配、监测、配置、备份和恢复等服务功能。 光信道层网络的特征信息包括两个组成部分： （1）客户层网络适配信息形成的数据流 （2）光通道路径终端开销形成的数据流 光通道载波（OCCr）:代表在OTM-n内的一个支路时隙。指配被复用的一个波长。 n阶光载波组（OCG-nr）:在OTM净荷中占据固定、已定义位置的n个光通道载波,OTN的分层模型,整理课件,21,光复用段层（OMS）:支持波长信

12、号的复用，以光信道的形式管理每一种信号。提供包括波分复用、复用段备份和恢复等服务功能。 光复用段层网络 的特征信息由两个分离的逻辑信号组成： （1）光复用段路径终端开销构成的数据流 （2）光信道层适配信息组成的数据流,OTN的分层模型,整理课件,22,光传输段层（OTS）：完成物理层光信号传输。 在输入端接收来自客户层网络的适配信号，加上光传输段路径终端开销，产生光监控信道，并将他们复用到一起。 在接收端通过补偿由于物理媒质传输而导致的信号劣化来回复信息，从光监控信道信号，处理其中的终端开销，并输出适配信号,OTN的分层模型,整理课件,23,光传送模块OTM-nr.m：其中n表示网络节点接口所

13、支持的最大波长数，m表示网络节点接口所支持的比特率或一系列比特率，可以是一位k或多位k。 OTM-n.m由光传输段净荷和OOS两部分组成。光传输段净荷是一个复用的多波长信号，OOS是一个单波长监控信号,OTN的分层模型,整理课件,24,总结,光传送网的OCh层为各种数字客户信号提供接口，为透明地传送这些客户信号提供点到点的以光通道为基础的组网功能 OMS层为经波分复用的多波长信号提供组网功能。 OTS层经光接口与传输媒质相连接，提供在光介质上传输光信号的功能,整理课件,25,信号结构OTM,16 波波分传送通道，200GHz 固定间隔，与信号速率无关 （2G5,10G,40G） 光口参数符合I

14、TU-T G.959.1 信号速率和帧格式符合ITU-T G.709 建议 无光监控信道（OSC,OTM 16r.m信号(m=1,2,3,12,23,123,整理课件,26,单通道信号，黑白光口（1310 nm或1550 nm） 光口参数符合ITU- T G.959.1建议 信号速率和帧格式符合ITU- T G.709建议 无光监控信道（Optical Supervisory Channel,OTM-0.m 信号(m=1,2,3,信号结构OTM,整理课件,27,N波波分传送通道，固定信道间隔，与信号速率无关 1路独立的光监控信道 (OSC)用于传送OTM开销信号 (OOS) OTM开销信号包括

15、OTS、OMS、OCh开销以及通用管理,OTM- n.m 信号(m=1,2,3,12,23,123,信号结构OTM,2021/3/1,整理课件,28,OTN设备完整功能模型,客户侧信号 - OTUk适配,ODUk电交叉连接,OCh 光交叉连接,STM-N/GE/10GE/2.5G POS/10G POS/ATM/SAN等,OTS,OMS,MUX/DMUX,客户侧信号 - ODUk映射,ODUk - OTUk适配,OA,光 层,电 层,支路模块,线路模块,业务直通模块,交叉模块,集中式的ODU电交叉模块是OTN调度和保护能力的重要基础，丰富的嵌入式开销支撑了OTN强大而精细化的管理，这是OTN设

16、备的典型特征,整理课件,29,信号结构OTM非关联开销（OOS,OTS路径踪迹标识（OTSn-TTI : Trail Trace Identifier ） OTS净荷后向缺陷指示（BDI-P : Backward Defect Indication - Payload ） OTS开销后向缺陷指示（BDI-O : Backward Defect Indication - Overhead ） OTS净荷丢失指示（PMI : Payload Missing Indication ） 断开连接指示（OCI : Open Connection Indication,整理课件,30,OTUk bit r

17、ate: 255/(239-k) * STM-N,ODUk bit rate: 239/(239-k) * STM-N,OTN帧结构,OTUk/ ODUk/ OPUk开销(k=1,2,3) K代表速率1=2.5G，2=10G，3=40G,整理课件,31,OTN帧开销,整理课件,32,OTN帧结构-OTN开销,帧定位 帧定位区为开销部分的第一行的17列，包含一个6字节的帧定位信号（FAS）和1字节的复帧定位信号（MFAS）。 帧定位信息（FAS）的结构如图所示，6个字节为3个OA1和3个OA2字节。和SDH相仿，OA1为0XF6，OA2为0X28，即FAS的序列为：F6F6F6282828；并且

18、是不经绕码进行传输的。 OOF，LOF告警都通过对FAS字节的检测得到。 某些OTUk和ODUk开销字段可能会跨越多个OTU帧。因此定义了MFAS字节。MFAS字节的值随每帧进行增加，因而能够提供一个256帧的复帧，MFAS字节的值需要加扰码,整理课件,33,OTN帧结构-OTN开销,OTUk开销 包含3部分： SM GCC0：两个字节，不同的OTUk终端之间的通用通信通道（General Communications Channel）,传输的内容不在G.709规范之内；功能类似SDH中的E1字节。 RES：两个字节的保留字节，全0,整理课件,34,OTN帧结构-OTN开销,段监控开销（SM）

19、 a.路径踪迹标示符（TTI）：它是一个复帧传输字节，为64字节的内容。每一个OTUk复帧（256帧）传输4次。64字节TTI的0字节出现在OTUk的复帧位置为：0000 0000 (0X00), 0100 0000 (0X40), 1000 0000 (0X80), 1100 0000 (0XC0)。 b.比特间插校验（BIP-8）：用于比特间插校验，第i帧校验结果写在第i+2帧内。 c.后向差错指示/后向输入定位错误指示BEI/BIAE(14)：用于回送OTUk 接收到的BIP-8 错误和定帧错误（IAE） d.后向缺陷指示BDI （5）：用于回送OTUk接收到的信号缺陷（SD）状态 e.

20、输入定位错误IAE(6)：用于指示OTUk接收到的定帧错误状态,整理课件,35,OTN帧结构-OTN开销,SM-BIP8,整理课件,36,ODUk开销描述 1、ODUk通道监视开销（PM）：TTI、BIP-8、BDI、BEI、STAT 2、ODUk串联连接监视开销（TCM)： TCM使得网络运营商能够让信号从 自己的网络入口点和出口点对该信号进行监控 3、ODUk串联连接监视激活、去激活协议（TCM ACT） 4、ODUk故障类型和故障定位报告通信通道（FTFL） 5、ODU实验开销（EXP） 6、ODUk通用通信通道开销（GCC1、GCC2）：被分配用来支持2个能打开 ODUk帧结构的网元之

21、间的通信 7、自动保护倒换和保护通信通道开销（APS/PCC,OTN帧结构-OTN开销,整理课件,37,信号结构ODUk开销描述,ODUk通道监视（PM）开销 - 路径踪迹标识（TTI） - 比特间插奇偶校验(BIP-8) - 后向缺陷指示（BDI） - 后向差错指示（BEI） - 指示维护信号的状态（STAT,整理课件,38,信号结构ODUk开销描述,ODUk 串联连接监视（TCM）开销 - 路径踪迹标识（TTI） - 比特间插奇偶校验8（BIP-8） - 后向差错指示和后向输入定位错误（BEI/BIAE） - 后向缺陷指示（BDI） - 输入定位错误以及维护信号的状态比特（STAT,整理课

22、件,39,OTN帧结构-OTN开销,ODUk串联连接监视TCM开销（Tandem Connect Monitor）共有6个字段。TCM使得网络运营商能够让信号从自己的网络入口点和出口点对该信号进行监控。这6个监控字段的结构与PM字段相同，并且支持从下列应用情形中的一个或多个对ODUk连接进行监控。 1 通过公用网络对ODUk连接进行UNI到UNI的监控。 2 通过网络运营商对ODUk进行NNI到NNI监控。 3 为保护切换进行子层监控，以及检测信号故障或劣化状况。 4 监控汇接连接，对故障进行定位或验证。 六个TCM字段支持一各种各样的网络配置形式进行汇接连接监控，并且可以用于嵌套，重叠和级联

23、拓扑结构,整理课件,40,OTN帧结构-OTN开销,沿ODUk 路径监视连接的数目可在06 之间变化。监视的连接可以是嵌套的， 重叠的和/ 或级联的。监控的连接A1-A2/B1-B2/C1-C2 和A1-A2/B3-B4 是嵌套的，而B1-B2/B3-B4 是级联的,整理课件,41,OTN帧结构-OTN开销,图中，B1-B2和C1-C2是重叠监视的，也是支持的,整理课件,42,OTN帧结构-OTN开销,ODUk告警指示信号（ODUk-AIS） ODUk-AIS 在整个ODUk 信号中全为1，不包括帧定位开销（FA OH），OTUk 开销（OTUk OH）和ODUk FTFL,整理课件,43,O

24、TN帧结构-OTN开销,OPUk开销 PSI-PT。1个字节的净荷编码类型，以说明OPUk 信号的组成 PSI-MSI。用于映射和级联特定的开销,整理课件,44,JC：调整控制字节： 指示客户数据同OPUk之间的正负调整状态。 同步映射时：NJO为调整字节，PJO为数据字节，JC为00 异步映射时：负调整NJO和PJO为数据字节，JC为01 正调整NJO和PJO为调整字节，JC为11,OTN帧结构-OTN开销,整理课件,45,OTN帧结构-OTN开销,SM/PM/TCM开销的作用域,整理课件,46,OTN帧结构-OTN开销,SM/PM/TCM开销的作用域,整理课件,47,OTN映射SDH-N映

25、射,同步映射时：NJO为调整字节，PJO为数据字节，JC为00 异步映射时：负调整NJO和PJO为数据字节，JC为01 正调整NJO和PJO为调整字节，JC为11,整理课件,48,OTN映射IP和以太网数据信号映射,通用成帧处理帧的映射是通过把具有字节结构得GFP帧按行放置在OPUk净荷区中。 GFP帧的长度是可变的，可跨越OPUk帧的边界。 在GFP帧的封装阶段可插入空闲帧，所以GFP帧可以有与OPUk净荷区相同容量的连续比特流输入 不必进行速率适配和扰码,整理课件,49,OTN映射ATM数据信号映射,ATM信元被映射到OPUk净荷区时，因为净荷容量15232字节不是 ATM信元（48字节）

26、的整数倍，因此一个ATM信元可跨越一个 OPUk的帧边界。 为同步映射，因此无需做速率调整,整理课件,50,OTN映射测试信号映射,净荷区为全“0”图案 净荷区为伪随机序列（231-1,整理课件,51,OTN映射非字节形式比特流映射,整理课件,52,OTN复用体系,整理课件,53,OPUk信号：基于字节的块状帧结构，从第15列至3824列 ODUk信号：基于字节的块状帧结构，从第1列至3824列 OTUk信号：在ODUk帧的基础上添加了256列用于FEC，共4080列,OTN复用体系,整理课件,54,OTN复用体系,整理课件,55,OTN复用体系,整理课件,56,ODUk如果直接通过多个波长中

27、的一个波长来传输，要加上级联监视开销和前向纠错，形成OTUk。 将OTUk加载到某个波长，通过波分复用，就形成了光传送模块,OTN复用体系,整理课件,57,OTN的虚级联映射,一、虚级联的概念 在光通信网络中，“级联”的基本概念可以理解为将多个容量较小数据传输容器捆绑起来组合成一个容量较大的容器来传输数据业务。这种“容器”叫做“虚容器”，虚容器是指在光传输系统中传输数据时容量保持不变的“容器”，它可以方便、灵活地在传输通道的任何一点取出或插入，或进行同步复用或交叉连接。如果承载业务的多个虚容器是连续的、共用相同的通道开销（POH），就叫做“级联”。如果承载业务的各个虚容器是独立的、它的位置可以

28、灵活处置，这种情况就叫做“虚级联（VC，Virtual Concatenation,整理课件,58,OTN的虚级联映射,二、虚级联容器及开销 OPUk-Xv(X=1256)，4行3810列，见图 三部分开销：第一部分是X个包含净荷类型的净荷结构标识字节（PSI），第二部分X套虚级联开销，用于虚级联专用序列和复帧指示，第三部分是与客户信号映射相关的开销，如调整控制和机会比特,整理课件,59,OTN的虚级联映射,客户信号映射进OPUk-Xv净荷区域 反向复用OPUk-Xv到X* OPUk信号 ODUk开销分别加入每个OPUk信号上，形成X*ODUk 信号对X* ODUk进行调度和传送，在收端进行重

29、组，解映射处客户信号,整理课件,60,OTN的虚级联映射,整理课件,61,虚级联信号的链路容量调整方案,LCAS控制开销： 1、复帧指示器（MFI1、MFI2） 2、序列指示器（SQ） 3、控制器（CTRL） 4、成员状态域（MST） 5、组识别（GID） 6、序列重排确定比特（RS-Ack） 7、LCAS循环冗余校验（CRC,整理课件,62,OTN的虚级联映射,整理课件,63,OTN的客户信号的虚级联映射,固定比特率信号到OPUk-4v的映射 固定比特率信号到OPUk-16v的映射 GFP帧到OPUk-Xv的映射 ATM信元流到OPUk-Xv的映射,整理课件,64,OTN节点设备,1、OAD

30、M的功能及其性能 光分插复用器件。有固定波长的OADM和动态可配置的 OADM。 功能： （1）可以有选择的按需上/下波长，保护了在不需要再生的 情况下尽可能多地使用级联OADM。 （2）实现业务的保护 （3）使网络具有波长兼容和业务透明性，能实现多业务接 入。 （4）具有功率均衡能力。 （5）具有对波长进行管理的开销处理能力。 （6）要满足一般的光通信对传输光信号的常规要求,整理课件,65,性能 （1）OADM的端口数量、每端口可容纳的波长数量和可以上 下话路的波长数量。 （2）应能够根据网管的指令，灵活地对上下话路的通道进 行配置。 （3）OADM节点应该具有模块性，方便未来升级和扩容。 （4）是否具有指配功能。即上下话路的波长可以灵活地选 择端口。 （5）环回功能。用于测试。 （6）应支持保护倒换功能。 （7）节点的损耗和串扰。 （8）性价比,OTN节点设备,整理课件,66,OXC