OTN技术介绍剖析

传送网演进路线选择IPoverROADMIPoverSDHoverWDMIPoverPtPWDMIPoverOTHIPoverOTN＋ASON/GMPLS干线传送网城域传送网WDMMSTPPBB/PBB-TET-MPLS其他L2/L3技术ROADMOTHPTNPDH：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196680年代94年99年90年代初98年1976DWDM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/ASON02年PDH（准同步数字传输系统）•解决的问题A.实现光传输的接口标准•存在的瓶颈A.没有实现标准的全球统一B.时分复用机制复杂C.维护管理能力差SDH（同步数字传输系统）B1B2B3C1C2C3A1A2A3C2A2D2B1C1D1B2A3A1D1D2D3D3B3C3C-4C-3VC-3VC-12VC-11TU-3TU-12TU-11TUG-2TUG-3VC-3VC-4AU-4AU-3STM-Nx3x1xNx3x7x1x3x4139264Kbit/s（E4）ATM44736Kbit/s（T3）34368Kbit/s（E3）2048Kbit/s（E1）1544Kbit/s（T1）AUGC-12C-11RSOHAUpointerMSOHPOH270C424301•解决的问题A.统一标准和帧结构B.同步复用和兼容PDHC.强大保护机制D.开销和强大的管理能力•存在的瓶颈A.最高传送速率受限B.智能化保护机制受限C.多业务接口受限MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络）SDHRingVPRingRPRingMSTPNGN综合接入L2/L3IP/ATMDSLAMBTSNodeBPSTN接入设备业务接入PSTNGSMATMGSRNGN软交换3G核心交换业务传送ASON通过SDH设备硬件升级实现多业务接入和智能保护功能WDM（波分复用系统）SDHIPLeasedlineATM...WDMMUXλ1λ2λ3λ4λ5•解决的问题A.大容量传送B.对数据率“透明”按光波长复用和解复用C.平滑扩容D.兼容多业务接入•存在的瓶颈A.保护机制简单B.业务调度能力差C.监控能力较差OTN基本概念介绍OTN：OpticalTransportNetwork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OTN的产生背景光纤/管道WDMSDHTDMIP/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OTNTDMIP/MPLS/以太网出现了结合SDH和WDM两者优势的新技术，OTN技术高速数字传输网第一代第二代第三代主要传送业务语音语音，少量数据数据，少量语音业务特点确定为主确定+突发突发为主业务量较少较多多（爆炸式增长）业务承载光纤+单波长光纤+单波长光纤+多波长典型业务速率STM-16OTU2业务标准T1/E1SONET/SDHOTN标准“法典”G.707G.709OTN的产生背景–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.873.1OTN的相关标准OTN对比SDH11•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WDM的缺点：–直接将Clientsignal(e.g.STM-N,GbE)放到波长上，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•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/SONETEthSANATMOther2.5G/10G/40GOPUk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13OTN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/SONET,ETHERNET,ATM,IP,MPLS，GFP业务都可以透明传输–减少了网络的层次Shortestphysicallayerstackfordataservices(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）•具有智能控制平面客户层(IP/SDH/SAN...)OCH光信道层OMS光复用段层OTS光传送段层OPUkODUkOTUkOPU光通路净荷单元ODU光通路数据单元OTU光通路传送单元OCH光信道OH客户信号OHOHFEC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)OTN的接口OTN网络层次结构OpticalTransportModuleOTUkOpticalChannel(OCh)OpticalChannelCarrier(OCC)OCCOCCOCCClientODUkFECOHOChTransportUnit(OTUk)OPUkOHOChDataUnit(ODUk)ClientOHOChPayloadUnit(OPUk)WrapperAssociatedoverheadOPS0OpticalPhysicalSectionOTMOverheadSignalOpticalSupervisoryChannelOSCOOSOSCOHOHOHNon-associatedoverheadOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSectionPage18OTN的层次结构及信息流之间的关系Client数字包封ODUkFECOHOPUkOH随路开销ClientOH电层ClientODUkFECOHOPUkOHClientOHOChPayloadE/OE/OOPS0OTM-nr.mOTM-0.mOTM-n.m非随路开销OOSOSCOHOHOHOChPayloadOCCOCCOCC光层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OTUkODUkOPUkOTN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ODUkTCM•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。•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（OCC[r]）: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-n[r]）: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•光复用段层（OMS）:支持波长信号的复用，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•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•光传送模块OTM-n[r].m：其中n表示网络节点接口所支持的最大波长数，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。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ITU-TG.959.1信号速率和帧格式符合ITU-TG.709建议无光监控信道（OSC）OTM16r.m信号(m=1,2,3,12,23,123)•单通道信号，黑白光口（1310nm或1550nm）•光口参数符合ITU-TG.959.1建议•信号速率和帧格式符合ITU-TG.709建议•无光监控信道（OpticalSupervisory