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1、 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 ETHER
2、NET 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
3、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 6
4、64 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 1 3OTN相关标准 G 709G 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OTMr 简化n 波长m 速率指示 2 OTN网络层次结构 2 OT
5、N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
6、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
7、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 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 2 2OTM 光传送模块 OOS功能符合标准要求OOS速率和格式无标准要求 2 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
8、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 DXC 3R 3R 3R Client Client 3R DXC O
9、TM 0 m OTM n m STM N ODXC OCADM LT R R LT LT LineTerminalw opticalchannelmultiplexing OCADM OpticalChannelAdd DropMultiplexer光通道分插复用器 ODXC ODUCross Connect 3R O E Ow Reamplification Reshaping Retimingandmonitoring R Repeater 3 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 OTUk
10、bitrate 255 239 k STM N ODUkbitrate 239 239 k STM N 3 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 3 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ODUk 3 OTN帧结构 OTUk帧让ODUk帧能在光纤中传输开销用于外部传输 3 OTN帧结构 3 1OTNk开销 复帧定位信号 MFAS 1Byte 256帧构成一个复帧序列 256Byte 帧定位信号 FAS 6Bytes OA1 F6h OA2 28h 3 1OTNk开销 OT
11、UkSM开销中的BIP 8字节 1Byte OTUkSM开销 3Bytes 3 1OTNk开销 OTUkSM开销中的后向错误指示和后向定帧错误 BEI BIAE 用于回送OTUk接收到的BIP 8错误和定帧错误 IAE 当为 0011 时表示BIAE 3 1OTNk开销 OTUkSM开销中的后向缺陷指示 BDI 用于回送OTUk接收到的信号缺陷 SD 状态 为 1 时表示缺陷状态 否则为 0 OTUkSM开销中的定帧错误开销 IAE 用于指示OTUk接收到的定帧错误状态 为 1 时表示定帧错误 否则为 0 3 2ODUk开销 ODUkPM开销中的BIP 8字节 1Byte ODUkPM开销 3
12、Bytes 3 2ODUk开销 ODUkPM开销中的后向错误指示和后向定帧错误 BEI 用于回送ODUk接收到的BIP 8错误 3 2ODUk开销 ODUkPM开销中的后向缺陷指示 BDI 用于回送ODUk接收到的信号缺陷状态 为 1 时表示缺陷状态 否则为 0 ODUkPM开销中的通道状态指示 STAT 用于指示ODUk通道状态 3 2ODUk开销 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 后向错误指示 BEI 维护信号存在的指示比特 STAT 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
13、8 后向缺陷指示 BDI 后向错误指示和后向输入对齐错误 BEI BIAE 输入对齐错误以及维护信号的状态比特 STAT 3 2ODUk开销 ODUk串联连接监视TCM开销 TandemConnectMonitor 共有6个字段 具体位置 结构见上页图示 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
14、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 重叠和级连拓扑结构 3 2ODUk开销 其它ODUk开销TCMACT 串联连接监视激活 去激活协议 FTFL 故障类型和故障位置开销 EXP 实验开销 GCC1 GCC2 通用通信通道开销 APS PCC 自动保护倒换和保护通信通道 RES Reserved 3 2ODUk开销 ODUk故障类型和故障位置开销 FTFL 256帧的FTFL字节构成256Byte的FTFL信息第0 127Byte为前向指示区域 第128 255Byte为后向指示区域 前向和后向指示区域又分为3个子区域 3
15、2ODUk开销 SM PM TCM开销的作用域 3 2ODUk开销 SM PM TCM开销的作用域 3 3OPUk开销 12345678910111213141516 1234 PSI PayloadStructureIdentifier 通过复帧构成256Byte的PSI信号 用于传送256字节的净荷结构标识符信号为1个字节 第4行的15列与ODUK的复帧对齐PSI第一个字节为净荷类型 PT PSI其余255个字节用于映射和级联 01 255 3 3OPUk开销 PT说明 3 3OPUk开销 JC NJO PJO JC JustificationControl调整控制字节NJO Negati
16、veJustificationOpportunity负调整机会字节PJO PositiveJustificationOpportunity正调整机会字节 3 3OPUk开销 OPUk映射调整控制 JC 开销指示客户数据通OPUk之间的正负调整状态OPUk映射分为异步映射和比特同步映射两种比特同步映射时 JC和正负调整字节的关系异步映射时 JC和正负调整字节的关系 3 4FEC 前向纠错 OTUk的速率是ODUk的255 239倍 多余的部分用以增加编码方案里德 所罗门RS 255 239 的前向纠错 FEC 开销 能纠正8个字节的随机错误和检测16个字节的随机错误 3 4FEC 前向纠错 OTU的每一行使用字节间插的方法拆分成16个子行 每一个FEC的编码器或解码器处理其中的一个子行 根据每一个子行的第1到第239个信息字节计算出来的FEC奇偶校验字节被安置在同一个子行的第240到第255个字节 4 OTN的映射和复用 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 4 OTN的映射和复用 4 ODU1 OPU2Payload ODU2 OT
