传送网(OTN光传送网).ppt

第2章 传 送 网 下一代网络NGN是面向数据，基于分组技术的。随着 Internet/Intranet上各种宽带业务的应用，未来带宽需求的增长几 乎是爆炸性的。因此，需要一种新型的网络体系，它能够使运 营商根据业务需求的变更灵活地进行网络带宽的扩充、指配和 管理。基于DWDM技术的OTN正是为满足未来NGN的需求而设 计的。 OTN与SDH/SONet传送网主要的差异在于复用技术不同， 但在很多方面又很相似，例如，都是面向连接的物理网络，网 络上层的管理和生存性策略也大同小异。比较而言，OTN有以 下主要优点： 第2章 传 送 网 (1) DWDM技术使得运营商随着技术的进步，可以不断提 高现有光纤的复用度，在最大限度利用现有设施的基础上，满 足用户对带宽持续增长的需求。 (2) 由于DWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤的不 同波长上接口速率和数据格式相互独立，使得运营商可以在一 个OTN上支持多种业务。OTN可以保持与现有SDH/SONet网络 的兼容性。 (3) SDH/SONet系统只能管理一根光纤中的单波长传输， 而OTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长 。 第2章 传 送 网 (4) 随着光纤的容量越来越大，采用基于光层的故障恢复 比电层更快、更经济。 与OTN相关的主要标准有：ITU-T G.872，定义了OTN主 要功能需求和网络体系结构；ITU-T G.709，主要定义了用于 OTN的节点设备接口、帧结构、开销字节、复用方式以及各类 净负荷的映射方式，它是ITU-T OTN最重要的一个建议；OTN 网络管理相关功能则在G.874和G.875建议中定义。 第2章 传 送 网 2.4.2 OTN的分层结构 OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，其分层结 构如图2.15所示。光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息 ，在ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依 次为：光信道层(OCh：Optical Channel Layer)、光复用段层 (OMS：Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层(OTS ：Optical Transmission Section Layer)。相邻层之间遵循OSI参 考模型定义的上、下层间的服务关系模式。 第2章 传 送 网 图2.15 OTN的分层结构 第2章 传 送 网 1光信道层 OTN很重要的一个设计目标就是要将类似SDH/SONet网络 中基于单波长的OMAP(Operations、Administration、 Maintenance and Provision)功能引入到基于多波长复用技术的 光网络中，OCh就是为实现这一目标而引入的。它负责为来自 电复用段层的各种类型的客户信息选择路由、分配波长，为灵 活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道 层的检测、管理功能，并在故障发生时，它还支持端到端的光 信道(以波长为基本交换单元)连接，在网络发生故障时，执行 重选路由或进行保护切换。 第2章 传 送 网 2光复用段层 光复用段层是保证相邻的两个DWDM设备之间的DWDM信 号的完整传输的，为波长复用信号提供网络功能。 该段层功能主要包括：为支持灵活的多波长网络选路重新配置 光复用段功能；为保证DWDM光复用段适配信息的完整性进行 光复用段开销的处理；光复用段的运行、检测、管理等功能。 第2章 传 送 网 3 光传输层 光传输层为光信号在不同类型的光纤介质上(如 G.652、 G.655等)提供传输功能，同时实现对光放大器和光再生中继器 的检测和控制等功能。例如，通常会涉及功率均衡问题、 EDFA增益控制、色散的积累和补偿等问题。 在图2.16中描述了OTN各分层之间的相互关系，其中OCh 层为来自电层的各类业务信号提供以波长为单位的端到端的连 接；OMS层实现多个OCh层信号的复用、解复用；OTS层解决 光信号在特定光介质上的物理传输问题，各层之间形成 Client/Server形式的服务关系。一个OCh层由多个OMS层组成 ，一个OMS层又由多个OTS层组成。底层出现故障，相应的上 层必然会受到影响。 第2章 传 送 网 图2.16 光传送网各层间的关系 第2章 传 送 网 2.4.3 OTN的帧结构 1数字封包 ITU-T G.709中定义了OTN的NNI接口、帧结构、开销字 节、复用以及净负荷的映射方式。如前所述，为了在OTN中实 现灵活的OMAP，OTN专门引入了一个OCh层，在该层采用数 据封包(Digital Wrapper)技术将每个波长包装成一个数字信封, 每个数字信封由三部分组成，如图2.17所示。 第2章 传 送 网 图2.17 光信道的数字封包 第2章 传 送 网 (1) 开销部分(Overhead)：位于信封头部，装载开销字节。 利用开销字节，OTN节点可以通过网络传送和转发管理、控制 信息、执行性能监视，以及其他可能的基于每波长的网络管理 功能。 (2) FEC部分：位于信封尾部，装载前向差错校正码 FEC(Forward Error Correction)，FEC部分执行差错的检测和校正 ，与SDH/SONET中采用的BIP-8(Bit Interleaved Parity)错误监视 机制不同，FEC有校正错误的能力，这使得运营商可以为支持不 同级别的SLA(Service Level Agreement)。通过最大限度地减少差 错，FEC在扩展光段的距离、提高传输速率方面扮演了关键的角 色。 (3) 净负荷部分：位于Header和Trailer之间，它承载现有的 各种网络协议数据包，而无需改变它们，因此OTN是独立于协 议的。 第2章 传 送 网 2OTN的帧结构 OTN中的帧被称为光信道传送单元(OTU：Optical Channel Transport Unit)，如前所述，它是通过数字封包技术向客户信号 加入开销OH(Overhead)和FEC部分形成的。在G .709中，定义了 三种不同速率的OTU-k(k=1，2，3)帧结构，速率依次为2.5 Gb/s 、10 Gb/s、40 Gb/s。 如图2.18所示，在OTN中客户层信号的传送经历如下过程 ： (1) 客户信号加上OPU-OH形成OPU(Optical Channel Payload Unit)。 (2) OPU加上ODU-OH后形成ODU(Optical Channel Data Unit)。 第2章 传 送 网 图2.18 OTN ITU-T G.709客户信号的映射 第2章 传 送 网 (3) FAS(Frame Alignment Signal)、OTU-OH、FEC加入 ODU形成OTU。最后再加上OCh层非随路的开销(通过OSC传 送)，完成OTU到OCh层的映射，并将其调制到一个光信道载波 上传输。 第2章 传 送 网 我们看到一个OTUk由以下三部分实体组成： (1) OPUk：由净负荷和开销组成，净负荷部分包含采用特 定映射技术的客户信号，而开销部分则包含用于支持特定客户 的适配信息，不同类型的客户都有自己特有的开销结构。 (2) ODUk：除OPUk外, ODUk号包含多个开销字段，它们是 PM(Path performance Monitoring)、TCM (Tandem Connection Monitoring)和APS/PCC(Automatic Protection Switching/Protection Communication Control channel)等。 (3) OTUk：除ODUk外，还包括FEC和用于管理及性能监 视的开销SM(Section Monitoring)。FEC则基于ITU-T G.975建议 的Reed Solomon算法。 第2章 传 送 网 图2.19 OTN的帧结构和开销字节 第2章 传 送 网 3OTN的时分复用 OTN的时分复用采用异步映射方式，规则如下：四个ODU1 复用成一个ODU2，四个ODU2复用成一个ODU3，即16个ODU1 复用成一个ODU3。图2.20描述了四个ODU1信号复用成一个 ODU2的过程。包含帧定位字段(Alignment)和OTU1-OH字段为全 0的ODU1信号以异步映射方式与ODU2时钟相适配，适配后的四 路ODU1信号再以字节间插的方式进入OPU2的净负荷区。加上 ODU2的开销字节后，将其映射到OTU2中，最后加上OTU2开销 、帧定位开销和FEC，完成信号的复用。 第2章 传 送 网 图2.20 OTN的时分复用 第2章 传 送 网 2.4.4 光传送网的结构 实现光网络的关键是要在OTN节点实现信号在全光域上的 交换、复用和选路，目前在OTN上的网络节点主要有两类：光 分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)。 1光分插复用器 OADM主要是在光域实现传统SDH中的SADM在时域中实 现的功能，包括从传输设备中有选择地下路(Drop)去往本地的 光信号，同时上路(Add)本地用户发往其他用户的光信号，而不 影响其他波长信号的传输。与电ADM相比，它更具透明性，可 以处理不同格式和速率的信号，大大提高了整个传送网的灵活 性。 第2章 传 送 网 2光交叉连接器 OXC的主要功能与传统SDH中的SDXC在时域中实现的功 能类似，不同点在于OXC在光域上直接实现了光信号的交叉连 接，路由选择，网络恢复等功能，无需进行OEO转换和电处理 ，它是构成OTN的核心设备。十几种的OXC节点还应包括光监 控模块、光功率均衡模块以及光网络管理系统等。 第2章 传 送 网 3典型的OTN拓扑结构 图2.21描述了一个三级OTN结构。在长途核心网络中，为 保证高可靠性和实施灵活的带宽管理，通常物理上采用网孔结 构，在网络恢复策略上可以采用基于OADM的共享保护环方式 ，也可以采用基于OXC的网格恢复结构。在城域网中和接入网 中则主要采用环形结构。 第2章 传 送 网 图2.21 光网络的结构 第2章 传 送 网 思 考 题 1简述几种主要传输介质的特点及应用场合。 2SDH的帧结构由哪几部分组成，各起什么作用？ 3目前使用的S