OTN基本原理详解

目录：1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护1.OTN概述OpticalTransportNetwork(OTN)光传送网OTN的产生背景SDH/SONET已经非常成熟，但其在传送层方面存在不足。互联网、电子商务、移动技术发展迅速，为了满足数据带宽爆炸性的增长需求；适合连续性业务，不适合突发业务通过波分功能满足每光纤Tb/s传送带宽需求；1.1OTN网络的定位和演进OTN的技术特性：完善的性能监视、提供多级嵌套重叠的TCM连接监视；带外FEC、大容量、粗颗粒的调度；适合骨干网络的应用；SDH/SONET,ETHERNET,ATM,IP,MPLS,GFP业务都可以透明传输在光层对信号进行处理，例如光信号复用/去复用、光波长交换可扩展的容量很大，最适合组骨干的MESH网络；从未来的理想情况，传送网络应该是全OTN的网络；OTN可以看作是传送网向全光网演化过程中的一个过渡应用1.1OTN网络的定位和演进PDHSDH只有地区性标准，无世界性标准很难从高速信号中识别和提取支路信号（异步复用）OAM开销少SDHOTN太多地兼顾了接入层和汇聚层技术，不太适用于传送层无法实现突发数据流量有效使用带宽1.1OTN网络的定位和演进传送网将朝着更加扁平化和智能化的方向进行演进从协议层次上来看，光网络的主要发展方向是简化IP到WDM的适配过程，主要思想就是结合MPLS为IP提供流量工程和QoS保证，将SDH/SONET的一些帧功能在光传输层中进行实现1.1OTN网络的定位和演进1.1OTN网络的定位和演进1.2OTN、WDM、SDH的关系光传送单元OTU作为光通道OCh的客户层才是完整的OTN，因为不仅仅是净荷映射复用，还有完善的管理和维护。基于SDH的WDM不能提供与数字客户层信号无关的对光通道完善的管理和维护。1.1OTN网络的定位和演进1.3OTN相关标准OTN的相关标准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.875,G.7710保护G.873.11.3OTN相关标准G.709G.709定义了OpticalTransportModuleofordern(OTMn)的以下需求:光传送体系OpticalTransportHierarchy(OTH)支撑多波长传输网络的开销定义帧结构比特速率各种映射方式2.OTN网络层次结构1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护2.OTN网络层次结构全功能OTM和简化OTMr:简化n:波长m:速率指示OMSnOTSnOTM-n.mFullfunctionalityOChOTUkVOTUkVusedwithinOTNtransparentsubnetworks;implementationsareverymuchtechnologydependentOTUkODUkClients(e.g.STM-N,ATM,IP,Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUkusedbetween(andwithin)OTNtransparentsubnetworks2.OTN网络层次结构2.OTN网络层次结构光学信道（Och）子层光学信道又可分成三种结构。光学信道净荷单元是映射来的客户信号及相应的开销；光学数据单元用于净荷单元的通道层连接；光学传输单元用于段层连接的错误纠正。光学复用段层（OMS）OMS网络层包含OMS净荷以及非相关的OMS开销（OMS-OH）。OMS净荷由复用的OCh组成。OMS-OH的内容通过一个独立的光学辅助信道传输。OMS支持光学复用段层连接和连接监控。OMS的一个例子是上光复用器（MUX）和光去复用器（DeMUX）间的段。利用OMS，服务供应商可以隔离和排除OTN中发生在某个DWDM网络段的故障，同时可对通过多个服务供应商网络的波长组进行监控和管理。光学传输段层（OTS）OTS网络层包含OTS净荷和OTS开销。OTS净荷由n个光学复用段组成。OTS-OH由为光学传输段提供支持的维护和运营功能信息组成。OTS-OH通过一个光学辅助信道传输。OTS的一个例子是一条光学链路上两个放大器间的网络段。OTS层允许服务供应商管理和监控网络单元（如光学分插复用器、放大器或光交换）间的物理光纤段。故障可以在物理光纤一级隔离。同时可以向网络运营商报告诸如激光信号功率水平、色散和信号损失等属性，以方便故障隔离。2.1G.709定义的OTUk帧结构光信道净荷单元（OPUk）：实现客户信号映射进一个固定的帧结构（数字包封）的功能，包括但不限于STM-N，IP分组，ATM信元，以太网帧。光信道数据单元（ODUk）：提供与信号无关的连通性，连接保护和监控等功能，这一层也叫数据通道层。光信道传送单元（OTUk[V]）：提供FEC，光段层保护和监控功能，这一层也叫数字段层。38254080OTUkOH1781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHODUkOHClientSignalmappedinOPUkPayloadOTUkFEC与SDH不同，不同速率(k＝1、2、3)情况下，帧的大小保持不变，但每一帧传送所需的时间(帧频)不同。2.2OTM:光传送模块2.2OTM:光传送模块OTM-n.m的结构2.2OTM:光传送模块OTM-0.m的结构2.3OTN结构关联关系OTUkOpticalChannel(OCh)OpticalChannelCarrier(OCC)OCCOCCOCCClientODUkFECOHOChTransportUnit(OTUk)OPUkOHOChDataUnit(ODUk)ClientOHOChPayloadUnit(OPUk)WrapperAssociatedoverheadOPS0OpticalPhysicalSectionOTMOverheadSignalOpticalSupervisoryChannelOSCOOSOSCOHOHOHNon-associatedoverheadOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSectionOTM-nr.m：n波分，无OSCOTM-0.mOTM-n.m：n波分，OSC2.2OTM:光传送模块BDI:BackwardDefectIndicationFDI-O:ForwardDefectIndication-OverheadFDI-P:ForwardDefectIndication-PayloadOCI:OpenConnectionIndicationPMI:PayloadMissingIndicationTTI:TrailTraceIdentifierOOS功能符合标准要求OOS速率和格式无标准要求Non-AssociatedoverheadOTSnn32OCh1GeneralManagementCommunicationsVendorSpecificOMSnFDI-OFDI-POCIBDI-OBDI-PPMIFDI-PFDI-OBDI-OBDI-PPMITTI2.2OTM:光传送模块全功能OTM和简化OTM区别简化信号结构中不需OSC/OOS（光传送模块开销信号）未定义OPS（光物理段）开销，直接在接口位置使用OTUk[V]SMOH进行监控和管理。OTUk、OTUkV和OTUkv的区别OTUk帧结构，包括OTUkFEC，已完全标准化OTUkV帧结构，包括OTUkFEC，二者仅功能标准化（仅指定了必须的功能）OTUkv，将完全标准化的OTUk帧结构与部分标准化的OTUkVFEC结合。2.2OTM:光传送模块2.4例子以下是OTSn,OMSn,OCh,OTUk,ODUk,OPS0分段管理的例子通过OTM-0.m、OTM-n.m和STM-N线路传送客户信号DXC3R3R3ROTSnOTSnOTSnOTSnOTSnOMSnOMSnOMSnSTM-NODUkClientClient3RDXCOPS0OSnOTM-0.mOTM-n.mSTM-NODXCOCADMLTRRLTLT：LineTerminalw/opticalchannelmultiplexingOCADM：OpticalChannelAdd/DropMultiplexer光通道分插复用器ODXC：ODUCross-Connect3R：O/E/Ow/Reamplification,Reshaping&RetimingandmonitoringR：RepeaterOCh,OTUkOCh,OTUkOCh,OTUk3.OTN帧结构1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护3.OTN帧结构OTN帧结构382540801781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHOPUk-OpticalChannelPayloadUnitODUkODUk-OpticalChannelDataUnitClientSignalmappedinOPUkPayloadClientSignalOTUkFECOTUkOHOTUk-OpticalChannelTransportUnitAlignmAlignmentkindicatestheorder:12.5G210G340GOTUkbitrate:255/(239-k)*STM-NODUkbitrate:239/(239-k)*STM-N3.OTN帧结构OPUk帧–为实现将业务装入OTUk帧而设计–各种业务装入净荷部分–开销和业务映射有关151617……38243825…40801……78……141234OPUk-OpticalChannelPayloadUnitOPUkOHOPUkPayload3.OTN帧结构ODUk帧–电层处理时用到–对OTUk做电再生处理–电层交叉调度–OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk151617……38243825…40801……78……141234OPUkOHOPUkPayloadODUkOHODUk-OpticalChannelDataUnit3.OTN帧结构OTUk帧–让ODUk帧能在光纤中传输–开销用于外部传输ODUkOHFAOHOTUkOHOTUkFEC151617……38243825…40801……78……141234OPUkOHOPUkPayloadFrameAlignmentOTUk-OpticalChannelTransportUnit3.OTN帧结构AlignmOPUkPayloadOPUkOHODUkOTUkOH1234116RowColumn78FRAMEALIGNMENTOVERHEADAREAOTUkSPECIFICOVERHEADAREAODUkSPECIFICOVERHEADAREA1415OPUkSPECIFICOVERHEADAREAPSIEXPTCMACTTCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6GCC1GCC2FTFLPMRESRESAPS/PCCSMRESGCC0FASMFAS01109127FaultIndicationFieldOperatorIdentifierOperatorSpecific128129138137255FaultIndicationFieldOperatorIdentifierOperatorSpecificForwardBackwardFTFLMapping&ConcatSpecificMapping&C