OTN技术概述分析

OTN技术概述承载网规划系统部宋晓鹏目录•OTN概述•OTN网络层次结构•OTN帧结构•业务到OTN的映射•扩展OTN帧内部公开▲OTN概述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，以太网等数据业务发展迅速。DWDM的发展。TDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准内部公开▲OTN概述OTN的产生背景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.709内部公开▲OTN概述ITU为何要制定OTN标准？统一传送网的传送层标准：传送网从业务处理方式上可分为接入层，汇聚层和传送层。传送层原来的事实标准是SDH，但SDH太多地兼顾了接入层和汇聚层技术，不太适用于传送层，所以ITU制定了OTN，专门加强了传送层的功能，减弱了接入和汇聚层的功能，希望能将所有业务的传送层统一成一个标准。统一的标准有利于实现不同厂家设备的互通。提供更好的管理功能：OTN更加强调面向传送层的网络管理和维护功能，为实现这些功能制定了丰富的维护管理开销，并对这些开销的功能和实现给出了详细的定义，有利于实现管理维护信息的互连互通内部公开▲OTN概述OTN的产生1999年初，Lucent提出waveWrapper的概念。ITU-T在2002年发布G.709Interfacesfortheopticaltransportnetwork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各种映射方式内部公开▲OTN概述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.873.1内部公开▲OTN概述OTN的特点为实现T比特传输，传输层采用DWDM技术（OMS层）不同的网络速率接口2.5G,10G,40G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内部公开▲OTN概述不采用OTN的WDM的劣势：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）内部公开▲OTN概述OTN与SDH的比较OTN是面向传送层的技术，特点是结构简单，内嵌标准FEC，丰富的维护管理开销，只有很少的时隙，只适用于大颗粒业务接入SDH主要面向接入和汇聚层，结构较为复杂，有丰富的时隙，对于大小颗粒业务都适用，无FEC，维护管理开销较为丰富OTN设计的初衷就是希望将SDH作为净荷完全封装到OTN中，以弥补SDH在面向传送层时的功能缺乏和维护管理开销的不足内部公开▲OTN概述波分和OTN的关系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，所以OTN基本可以理解为是为WDM量身定制的技术。在G.709标准中已经提到，OMS层就是依靠WDM技术来实现的最初的WDM设备在信号结构上并没有统一的标准，仅仅是将各种业务直接通过O-E-O实现非特定波长到特定波长的转换。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设备的事实标准内部公开▲OTN概述OTN对于以太网的支持OTN在设计时是面向TDM业务的，对于数据业务的支持并没有过多地考虑。数据业务的发展速度远远超过了TDM业务，OTN必须要考虑对数据业务的支持在现有技术条件下，OTN有两种方式来支持数据业务：一种为通过GFP适配数据业务，例如多个GE通过GFP封装后再封装到OTN净荷中，此方式适用于低速的GE业务；一种为采用更高速率的OTN帧（OverClock）将以太网直接作为净荷封装到OTN中，适用于高速以太网业务。例如10GELAN速率为10.3125Gbps，可以将其映射到11.1Gbps的OTU2帧中实现完全透传内部公开▲OTN概述OTN的交叉波分设备为支持ASON功能，必须具备交叉功能光交叉，例如ROADM，OXCROADM是波分设备采用的一种较为成熟的光交叉技术利用现有技术，ROADM可以较为方便的实现4个光方向每个光方向40或80波的交叉，交叉容量1.6T或3.2T。预计将来可以很快支持8个光方向适用于大颗粒业务在现有技术条件下，大容量时成本明显低于电交叉技术，在小容量时成本高于电交叉传输距离可能受到色散，OSNR和非线性等光特性的限制，增加OTU中继可以解决这个问题，但成本过高内部公开▲OTN概述OTN的交叉电交叉，包括多种实现方式，例如基于SDHTSI时隙交换的交叉，基于ODU1的交叉交叉容量低于光交叉，目前技术最大也就T比特量级支持子波长一级的交叉适用于大颗粒和小颗粒业务容量低时有成本优势，容量高时成本很高O-E-O技术使得传输距离不受色散等光特性限制内部公开▲OTN网络层次结构OTN网络层次OpticalMultiplexSection(OMSn)layernetworkOpticalTransmissionSection(OTSn)layernetworkOpticalTransportModuleofordern(OTM-n,n1)IP/MPLSATMETHERNETSTM-NOTMPhysicalSection(OPSn)OTM-0OTM-nr,n1STM-NGbEInterworkingwithpre-OTNOpticalChannel(OCh)layernetwork内部公开▲OTN网络层次结构OpticalTransportModuleOTUkOpticalChannel(OCh)OpticalChannelCarrier(OCC)OCCOCCOCCClientODUkFECOHOChTransportUnit(OTUk)OPUkOHOChDataUnit(ODUk)ClientOHOChPayloadUnit(OPUk)WrapperAssociatedoverheadOPS0OpticalPhysicalSectionOTMOverheadSignalOpticalSupervisoryChannelOSCOOSOSCOHOHOHNon-associatedoverheadOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSection内部公开▲OTN网络层次结构全功能OTM和简化OTMOMSnOTSnOTM-n.mFullfunctionalityOChOTUkVOTUkVusedwithinOTNtransparentsubnetworks;implementationsareverymuchtechnologydependentOTUkODUkClients(e.g.STM-N,ATM,IP,Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUkusedbetween(andwithin)OTNtransparentsubnetworks内部公开▲OTN网络层次结构OTM-nr.m（波分设备最终输出的主光信号）•由多个波长组成，每个波长都有特定的帧格式（OTUk）•n=波长数，r=不支持光层开销和光监控通道，m=速率等级•用于和其他厂家的波分设备互连（在波长级互连）OTM-16r.m1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignmentOTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)内部公开▲OTN网络层次结构OTM-0.m信号(m=1,2,3)•0=没有波长，没有光层开销，不支持光监控通道•有特定帧格式（OTUk）•m=速率等级•用于和其他厂家的波分设备互连（OTUk互连）OTM-0.m1234116173824Payload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverhead内部公开▲OTN网络层次结构OTM-n.m（波分设备最终输出的主光信号）•由多个波长组成，每个波长都有特定的帧格式（OTUk）•同时支持光层开销（OOS）和光监控通道•n=波长数，m=速率等级•用于自己的波分设备间互连，无法和其他厂家波分设备互通OTM-n.mOTMOverheadSignal(OOS)nOSC1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignment,OTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)1234116173824FrameAlignmentOTUk,ODUk&OPUkOverheadPayload(4x3808bytes)38254080OTUkFEC(4x256bytes)3内部公开▲OTN网络层次结构OTM-n.m的结构内部公开▲OTN网络层次结构OTM-0.m的结构内部公开▲OTN网络层次结构OTM-nr.m的结构内部公开▲OTN网络层次结构两种OTM格式的区别全功能的OTM结构OTM-n.m(