OTN告警介绍及故障定位方法

OTN告警介绍及故障定位方法1OTN帧结构简介1.1OTN产生的背景目前随着通信行业的发展，对光网络的要求越来越高，要求光网络所承载的信息量也越来越大，承载的客户信号种类也各种各样，包括SDH、ATM、以太网、IP等多种信号都要求能在光网络中快速、高效、透明、可靠的传输。为此，国际电信联盟ITU制订光传送网OTN的相关标准，来指导OTN的发展。光传送网OTN是下一代光网络的发展方向。OTN设备主要完成的功能就是将客户信号封装在OTN的相应帧格式中，透明、高效的进行传输，同时，通过相应的OTN开销对信号的好坏进行检测。因此，理解好OTN开销对深入理解OTN设备有着重要意义。ITU-T在G.709标准中规定了OTN的帧格式和映射方式，；在G.798标准中规定了设备的功能特性。因此，本手册主要以G.709和G.798为标准，结合我司M820V2.5设备和ZXONE8X00设备，主要讲述我司设备OTN开销的实现以及检测。1.2OTN的网络层次光传送网OTN的一个主要特征就是网络的层次化。将光传送网划分为多个网络层次，每个层次之间彼此互为服务层与客户层。客户信号在不同层次之间进行传输，每一层次都有着自己的开销，用于检测本层次信号的好坏。根据ITU-T的G.709规定，OTN分为客户信号层、光通道净荷单元（OPU）、光通道数据单元（ODU）、光通道传送单元（OTU）、光通道层（OCH）、光复用段层（OMS）、光传输段层（OTS）。以上各层之间，前者是后者的客户层，后者是前者的服务层。下面是对各层的简单说明：1.客户信号层：该层主要指OTN网络所要承载的局方信号，主要包括：SDH、以太网、IP业务等。2.光通道净荷单元OPU：该层主要是用来适配客户信号以便使其适合在光通道上传输，即：承载客户信号的“容器”。该层的开销主要用来指示客户信号映射到OTN信号的过程。3.光通道数据单元ODU：该层是由OPU层和ODU层相关开销构成的，该层的开销可以支持对传输信号质量端到端的检测。4.光通道传送单元OTU：该层是在光路上传输信息的基本单元结构，有ODU层和OTU层相关开销构成。5.光通道层OCH：该层是具有特定波长和特殊帧格式的光信号，其中特殊帧格式即定义的OTU层。6.光复用段层OMS：该层为经过合波处理的多波长光信号。7.光传输段层OTS：该层是经过OA放大等处理后的光信号。由于层次化是OTN网络的主要特点，因此，熟悉各层次结构对于理解OTN标准十分重要。下图是OTN各层次图，以我司设备为例，指出各层的具体位置。客户信号层OPU层ODU层OTU层OCH层OMS层OTS层客户层服务层clientOHOHOHFECclientOPUODUOpticalChannelOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSectionNon-associatedoverheadOpticalSupervisoryChannelOPUODUOTUOChOMSOTSOpticalTransportModuleOCh=OpticalChannelODU=OpticalDataUnitOPU=OpticalPayloadUnitOTU=OpticalTransportUnitclientclientOHOHOHOHOHOHFECFECclientclientOPUOPUODUODUOpticalChannelOpticalChannelOpticalMultiplexSectionOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSectionOpticalTransmissionSectionNon-associatedoverheadOpticalSupervisoryChannelNon-associatedoverheadOpticalSupervisoryChannelOPUODUOTUOChOMSOTSOpticalTransportModuleOCh=OpticalChannelODU=OpticalDataUnitOPU=OpticalPayloadUnitOTU=OpticalTransportUnitM820V2.5设备OTN各层次举例CD2LD2OMUODUOBAOPACD2LD2OTS层OMS层OCH层OTU2层ODU2层OPU2层客户信号层（SDH）STM-64STM-64在这需要指出的是OTS层、OMS层和OCH层是纯粹的光信号，虽然G.709中定义了相关的开销，但是目前几乎所有的设备制造商都没有涉足。因此，我们重点关注的应是OPU层、ODU层以及OTU层的相关开销。OTN各层还有不同的速率级别，即通常采用OPUk、ODUk、OTUk的形式来表示OTN各层（k=0、1、2、3），ODU0对应1.25G速率级别可以用来封装GE信号；ODU1对应2.5G速率级别可以用来封装STM-16信号；ODU2对应10G速率级别；ODU3则对应40G速率级别。1.3OTN的帧结构OTN的帧结构与SDH的帧结构不同，OTUk的帧是由4行4080列的字节组成。每一个OTUk帧都可以看成相应ODUk加成OTU的开销所构成，而每一个ODUk也同样可以看成是由相应的OPUk加上ODU的开销所构成。下图是一个OTUk帧的示意图：帧定位字节FECODU开销OPU开销净荷区（承载客户业务）112233445678910111213141516382438254080OTU开销上图所示中，紫色区域为OTUk帧的帧头区；红色区域为OTU层开销；蓝色区域为ODU层开销；绿色区域为OPU层开销；黄色区域为OTUk帧的净荷区。详细的开销示意图如下图所示：下面就分别对各区域开销做简单介绍。1.帧定位字节：G.709中规定，每一个OTUk的帧头有6个帧定位字节（FAS）和一个复帧定位字节（MFAS）组成。帧定位开销既可用于OTUk也可以用于ODUk，当设备收到的OTUk帧或ODUk帧的帧定位字节出现错误时，设备上报OTU帧丢失（对于ODU帧则上报ODU-LOFLOM）；如果出现复帧错误，则会上报OTU复帧丢失的告警。需要特别指出的是，无论是帧丢失还是复帧丢失，都按业务失效处理。2.OTUk的开销：如图2-3所示，OTUk的开销实际上有两部分组成，一部分是7个字节的开销，另一部分是最后附加的FEC纠错开销，这里重点介绍OTUk的7个字节开销。OTUk的7字节开销主要三部分组成：3字节的段检视开销（SM）、2字节的通用通信通道（GCC0）以及2字节的预留段（RES）。与我们业务密切相关的是SM段的开销。SM段开销有3个字节组成，第一个字节为路径踪迹标示符（TTI），第二个字节为比特间插校验码BIP-8，最后一个字节则由4位的后向差错指示/后向输入定位错误指示（BEI/BIAE）、1位后向缺陷指示（BDI）、1位的输入定位错误（IAE）以及2位的预留比特所组成，示意图如下：891011121314GCC0RESTTIBIP-8BEI/BIAEBDIIAERES路径踪迹标示符（TTI）是由64个字节组成，用来指示路径踪迹防止错连。我司的设备既可以在源端人为设置TTI的期望值，也可以检测上游传递过来的TTI值，当所受到的TTI值与网管设置的期望值不一致时，则上报TTI失配告警。比特间插校验码BIP-8是用来检测OTUk帧中的传输错误的，当收到的BIP-8值与上游发来的BIP-8值不一致，则设备会统计BIP-8个数，以表示上游传过来的信号中有误码存在。后向差错指示/后向输入定位错误指示（BEI/BIAE）是用来向上游指示错误或对齐错误的，当设备收到BIP-8误码时，会向上游回送同样数量的BEI作为错误指示；如果设备收到帧对齐错误IAE时，在统计IAE秒的同时，会向上游回送同样数量的BIAE。后向缺陷指示（BDI）是用来向上游传送反向失效指示的。当设备收到业务失效信息时，会向上游回送BDI，以表示收到的信号失效。注意:TTI、BDI、BIP-8、BEI、IAE以及BIAE等开销，不仅仅是在OTUk开销中存在，同样在ODUk层开销和TCMi层开销中也存在，它们的意义是一样的，只是用来检测不同的网络层次，因此，在工程中遇到相关告警或性能统计，一定要首先明确是哪一层次的。下图是我司设备层次的举例说明：COMB/CH1COMB/CH1LD2/LO2LD2/LO2电交叉电交叉实纤客户侧业务LD2/LO2LD2/LO2实纤电交叉客户侧业务SM段SM段TCMi段（可人为设置）TCMi段（可人为设置）TCMi段（可人为设置）PM段3.ODUk的开销：G.709中规定的ODUk的开销比较复杂，如图2-3所示，ODUk的开销主要由3*14个字节组成，这里主要说明一下与业务关系密切的开销。在ODUk开销中最为重要的开销有两组，即：3字节长的PM段开销和3字节长的TCMi开销。ODUk通道段监视PM段开销和串联监视TCMi段开销与OTUk中SM开销类似，主要的区别在于PM和TCMi开销中有3比特位的状态标示符（STAT），而SM开销中是预留位（RES）。G.709中规定的串联监视TCM一共有6个，即TCM1~TCM6，由于其开销地位完全相同，故本文中统一用TCMi来表示6个TCM层开销。下图是PM和TCMi的开销示意图：123TTIBIP-8BEIBDISTAT12345678图1-1TCMi段开销示意图123TTIBIP-8iBEI/BIAEiBDISTATi12345678PM层和TCMi层中的TTI、BIP-8等开销的意义与SM中一致，不再重述。这里主要说明一下状态标志符（STAT）的含义。状态标示符STAT主要由3个比特位组成，由二进制表示一共有8个不同状态。ODUkPM及TCM状态位含义见下表。PMSTAT取值含义000预留作未来国际标准使用001正常的通道信号010预留作未来国际标准使用011预留作未来国际标准使用100预留作未来国际标准使用101维护信号：ODUk-LCK110维护信号：ODUk-OCI111维护信号：ODUk-AISTCMiSTAT取值含义000源端无串联连接监视001源端有串联连接监视，无IAE（正常信号）010源端有串联连接监视，有IAE011预留作未来国际标准使用100预留作未来国际标准使用101维护信号：TCMi-LCKTCMiSTAT取值含义110维护信号：TCMi-OCI111维护信号：TCMi-AIS这里需要重点关注的是维护信号，根据G.709的规定，定义了三种维护信号AIS、OCI和LCK。当下插这三种维护信号时，设备将会以特殊码型来替代出帧定位字节外的全部业务信号（AIS全部置为111、OCI置为110、LCk置为101），此时，业务应为失效处理。关于维护信号的更多内容，将在后续章节中进行详述。4.OPUk的开销：G.709中规定的OPUk的开销主要由包括净荷类型（PT）的净荷结构标识（PSI）、与级联相关的开销、与客户信号映射到OPUk相关的开销构成。这里只需要重点关注PT。净荷类型PT代表了不同的业务映射类型，我司的设备不仅可以在源端设置期望的PT值，而且在设备也可以检测到上游传递过来的PT值，当接受到的PT值与网管设置的期望值不一致时，则上报PT失配告警。注：当设备AIS非使能状态时，PT失配和TTI失配都不会影响业务。1.4OTUk,ODUk,OPUk的区别OPUk帧是ODUk帧的一部分，ODUk帧是OTUk帧的一部分。即OTUk帧中，和业务映射相关的部分组成OPUk,OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk，而ODUk再加上一部分维护管理开销组成OTUkOTUk帧是为了让ODUk帧能够在光纤中传输而设计的，ODUk帧中加上一些适应于外部传输的开销或处理操作就形成了OTUk帧，例如FEC，SM开销，扰码等。出现在设备外面的信号必然是OTUk帧，不可能是ODUk或OPUk帧ODUk帧是OTUk帧的一部分，是电层处理时用到的帧格式，例如对OTUk做电再生处理时，必须将OT