OTN入门介绍和原理.ppt

张杰北京邮电大学信息光子学与光通信研究院北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室010 62282139 lgr24 2011 5 23 OTN技术原理及相关标准 提纲 历史 光电报光电话光纤通信 接收 早期的视觉光通信 Troyisdead 从 烽火戏诸侯 到 特洛伊之战 ClaudeChappe的 光电报 欧洲最早的通信网络 1793 1852年 AlexanderGrahamBell的 光电话 电池 光源 听筒 话筒 光束 带狭缝的活动和固定板 焦点处配备硒接收装置的反射镜 接收器发射器 光电话系统工作原理 光电话系统实验装置 1880年6月3日 继发明电话后4年贝尔实验了人类历史上的第一个光电话 LightTelephone 通信系统 1847 1922 Bell和他的光电话 光纤通信 十九世纪人们就已经掌握了内反射现象的基本原理 JohnTyndall 1870 早期即使带包层的光纤损耗也可达1000dB km左右 1960 工艺改进使接近理论极限的低损耗光纤成为可能 约1979 内反射现象 水从容器中流出 光由表面反射 光线逐渐泄漏 激光光源特点 激射的一般条件 激励物质泵浦源谐振腔 普通光 激光 单色性好相干性好汇聚性好 发散角小方向性强亮度集中 非相干光 谱线很宽空间发散 方向性差难以汇聚 强度不高 粒子数反转分布 光信号正反馈与频率选择 伽马射线X 射线紫外光可见光红外光无线电波 波长 nm 10 4 1 102 104 106 108 1010 10 2 1012 光纤的电磁波谱 光纤通信系统组成 强度调制 直接检测 IM DD 光纤数字通信系统组成框图 信道 传输媒质 Tx TZ Amp Amp D Q C I 时钟提取 判决电路 CDR 光缆 驱动电路 Rx 光发射端机 光接收端机 发光二极管或激光器 光电检测器 电数据信号 电数据信号 现状 水平与趋势需求与挑战现状与问题 当前我国网络的总体水平 Source MIIT CNNIC 新业务对接入带宽的要求 全球业务发展趋势预测 2009 2014年全球IP业务增长4倍以上 达到0 767Zettabyte 年复合增长率 CAGR 为34 到2014年 1个人需要花费2年以上时间才能看完IP网上在1秒内传播的视频业务流量 或者花费7200万年看完IP网上全年传播的视频业务流量 Zettabyte时代 高性能的光传送网技术 需求与挑战 挑战之一 容量 C A P 当前容量 Tb s 单通道速率40Gb s未来10 15年容量 Pb s 单通道速率 Tb s级 现象 系统容量快速增长 措施 提高全光频谱效率 挑战之二 灵活性 C A P 基于IP的各种新业务 对光网络的期盼 问题 光交换与光联网能否很好地支持分组 IP 光网络 动态 灵活 高效 实现全光弹性化 挑战之三 功耗 C A P 光传送网现状 干线传送网 光传送网现状 城域传送网 光传送网现状 干线 城域核心 光传送网现状 城域接入与汇聚 承载业务流构成的演变 纯IP承载 TDM SDH TDM承载 2001 2010 2010 1997 2001 比例 IP业务流 TDM业务流 Backbone 面向AllIP业务的传送网 Metro 对传送网的需求业务宽带化 大颗粒 大流量业务调度网络融合化 多业务承载与传递能力传送智能化 自动交换 可控可管 业务感知流量突发性 动态带宽调整接口统一性 简化承载网和提高效率网络安全性 电信级的OAM和可靠性 骨干网 AllIP化对传送网的影响 传送网面临转型的压力 SDH MSTP以太网PTNOTN IP MPLScore OpticalCore WDM SDH OTH ROADM 城域业务接入与汇聚 城域网核心层 干线网 ASON GMPLS控制平面 网络管理平面 方向 光传输技术光交换技术光联网技术 IP驱动 传送网 光 灵活光交换 智能光联网 高速光传输 IP业务驱动 扁平化结构 光传输技术 超高速 光交换技术 灵活性 光电路交换 光突发交换 光分组交换 光电路交换网络 交换平面 控制平面 端到端信令 波长光通路 routing 光交叉连接节点 GMPLS控制器 光分组交换网络 交换平面 控制平面 光分组交换节点 OPS控制器 光突发交换网络 交换平面 控制平面 光突发交换节点 OBS控制器 光联网技术 智能化 MP S 通用多协议标签交换 GMPLS 自动交换光网络 ASON 传送网 传输 交换 联网 的载体 电路层 通道层 段层 物理层 传输媒质层 铁路 火车 集装箱 货物 光同步数字传送网 SDH OBA Mux Demux l1 OTU OSC OSC OSC OSC OBA 光功率放大器OLA 光线路放大器OPA 光前置放大器 OSC 密集波分复用系统 DWDM OPA OLA OLA OPA OLA OLA OBA Demux Mux lk k 1 N l1 lk k 1 N OTU OTU OTU 彩色接口 彩色接口 彩色接口 彩色接口 普通接口 普通接口 客户 客户 客户 客户 普通接口 普通接口 客户 客户 客户 客户 多波长传输信号 OTU 光转发单元OSC 光监控信道Mux Demux 复用器 解复用器 光传送网 OTN 分组传送网 PTN L3ignoranceBi directionLSPCarrierClassOAM Protection Simplified Enhanced MPLSheader IPpayload IPheader Encapsulation PHY MPLS opt Encapsulation Connection orientedQoSGuaranteeMPLS IPcouplingComplexity T MPLS MPLS TP MPLSheader IPpayload IPheader Encapsulation PHY opt Encapsulation Connection orientedOAM PSQoSGuaranteeMPLS IPdecouplingSimplified 以分组交换为核心并延承SDH易于管理维护 高可靠性 丰富的OAM特点MPLS TP是基于MPLS体系结构并满足传送网需求的PTN实现技术 全光网 AON 传送网演进的时间窗 分组化 渗透 的四个演进阶段 阶段1 电路交换光传送设备 支持表层的分组化特性 如MSTP 阶段2 波长交换光传送设备 支持表层的分组化特性 如IPoverWDM 阶段3 电层交换以分组为核心 如PTN 阶段4 光层交换以分组为核心 如OPS 提纲 光纤通信演进及趋势 1 DWDM和OTN原理对比 2 OTN技术原理与特点 3 OTN国内外标准与规范 4 波分复用 WDM 原理概念功能分类系统构成 波分复用的原理概念 SirIsaacNewton 1642 1727 andhisCorpuscularTheoryofLight 三棱镜分光实验 波分复用 Wavelength DivisionMultiplexing 光纤 光源 把工作在不同载波波长上的多路光信号复用进一根光纤中传输 并能够在接收端实现各信道分离的光通信系统称为波分复用系统 串扰非线性效应模拟滤波器设计 光域复用方式 SDM 空分复用FDM 频分复用TDM 时分复用WDM 波分复用 OTDM传输系统示意图 WDM传输系统示意图 WDM和OTDM传输系统比较 WDM是释放光纤带宽潜能的钥匙 RXTDM 光放大解决了多波长传输的加油问题 EDFA 掺铒光纤放大器TDFA 掺铥光纤放大器 PDFA 掺镨光纤放大器YDFA 掺镱光纤放大器 WDM使单纤传输容量产生飞跃 假设1条行车道相当于1路64Kb s信号 那么现有技术条件下的1根光纤包括2500万条车道 或者宽度相当于9 6万公里 WDM为新型光器件的应用提供舞台 宽带光放大器多波长和可调谐激光器外调制器波长复用 解复用器光滤波器光开关增益均衡器色散补偿器波长变换器 稀疏波分 CWDM 技术 ITU TG 694 2 CWDM 1271 1611nm 间隔20nm 密集波分复用技术 DWDM 1530 1610 1625 1565 FiberG 652 G 655 l nm BandL ITU TG 694 1 DWDM 193 1THz 间隔12 5 25 50或100GHz 城域DWDM系统 长途DWDM系统 DWDM系统构成 3R 电再生器Mux 波分复用器Demux 波分解复用器B 光功率放大器L 光线路放大器P 光前置放大器 主光通道 B P L L L L P B Mux Demux 3R Mux Demux OTU B P L L L L P B Mux Demux Mux Demux OTU 3R 3R OTU OTU OTU OTU MPI S MPI R S R MPI S MPI R S R 子光通道 子光通道 主光通道 主光通道 OTU光转发单元 SDH标准光接口S2 5G G 95710G G 691VSR G 693 DWDM彩色光接口SnG 692 O E O 波分复用 解复用单元 l1 ln 输入波导 聚焦平板波导 输出波导 例 阵列波导光栅解复用器 AWG 例 掺铒光纤放大器 EDFA 光放大单元 3R再生单元 光监控通道 OSC处理 OSC处理 OSC处理 WDM节点设备 WDM节点设备 WDM节点设备 业务波长 光监控通道 OSC 光纤 光纤 波长选择开关 WSS ICsDevelopedforHDTVdisplaysCombinesSiCMOSbackplanewithLCoverlay giveshighresolution 1280 x768pixel reflectivedisplayengineCMOSbackplaneiscommerciallyavailableHDTVchip TakesadvantageofextensivedevelopmentinHDTVtocreatealow cost highlyflexibleopticalswitchingcore FlexibleBandedWavelength SelectiveSwitching BandDrop BandAdd DEMUX MUX DropChannelsAddChannels MUX DEMUX NxNSwitchMatrixVOA s DropChannelsAddChannels BroadcastandSelectBus Like MinimalSwitching 可重构光分插复用器 ROADM 光传送网 OTN 与SDH的关系与DWDM的关系 现有技术分析 光纤 管道 WDM SDH TDM IP MPLS 以太网 VC 12 VC 4交叉 大颗粒分组业务封装效率低 WDM管理功能弱 J0 B1 组网能力弱 点到点连接网络保护方式不完善 网络层次多 功能部分重叠 目前IPoverSDHoverWDM不再适应大颗粒IP分组业务传送 WDM点亮了光传送层 单信道系统代表技术 SDH 1980S 多信道系统代表技术 WDM 1990S 可重构网络代表技术 OTN 当前 1998年 ITU T提出OTN的框架标准G 8721999年 Lucent提出DigitalWrapper的概念2002年 ITU T发布了OTN接口标准G 709 定义了光传送体系 OTH 支持多波长传输的功能开销 帧结构 比特速率 映射方式等 OTN技术背景 2000年以后 随着自动交换光网络 ASON 的出现 OTN技术增加了与智能控制相关的内容 OTN关键特征 网络范畴的扩展OTN范畴包含了光层网络和电层网络高带宽的复用 交换和配置ODU0 ODU1 ODU2 e ODU3 ODU4颗粒多层嵌套的串联连接监视 TCM 功能TCM1 TCM6前向纠错 FEC 支持能力G 709FEC 增强型FEC OTN技术和SDH技术的区别 OTN与SDH的关系 OTN是面向传送层的技术 内嵌标准FEC 在光层和电层具备完整的维护管理开销功能 适用于大颗粒业务的承载与调度SDH主要是面向接入和汇聚层 无FEC 电层的维护管理开销较为丰富 对于大小颗粒业务都适用OTN设计的初衷是希望将SDH作为净负荷完全封装到OTN中 OTN与SDH的关系 OTN SDH 光复用段层 OMS 光通道层 OCh 光传输段层 OTS 复用段层 MS 通道层 PATH 再生段层 RS 物理层 FIBER 相互独立关系 OTN与SDH网络独立运行 承载不同类型的业务 原则上SDH网络用于承载小颗粒业务 GE速率以下 大颗粒业务 GE及以上颗粒 推荐直接用OTN承载客户 服务关系 适用于OTN线路速率高于SDH线路速率的情况 可提高链路资源的利用率 同时利用OTN网络的调度和保护能力 可以提高增强系统的生存性基于SDH的ASON与OTN网络在传送平面的关系上和传统的SDH网络一致 当OTN具备智能控制平面 即基于OTN的ASON 时 两者的智能控制平面应该支持互通 在客户 服务模型中还应该具备跨层次的保护恢复功能协调机制 OTN与SDH的关系 OTN技术和SDH技术的关系 OTN与WDM的关系 OTN是将波分设备抽象化的结果 可抽象为如下类型 不带ODUk交叉的波分设备 传统波分设备 带ODUk交叉的波分设备 ODUk电交叉设备 不带ODUk层交叉的波分设备 OTN与WDM的关系 OTN与现有WDM网络的关系 带ODUk层交叉的波分设备 多业务接入 光电混合交叉联动 客户侧 线路侧分离结构 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 G 709标准中已经提到 光复用段层 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 OTN与WDM的关系 提纲 光纤通信演进及趋势 1 DWDM和OTN原理对比 2 OTN技术原理与特点 3 OTN国内外标准与规范 4 1 分层结构2 光层技术3 电层技术4 业务装载5 生存性6 性能监视 OTN技术 OTN分层 分域结构 OTN的层次关系 OTN网络分域 OTN传送网络从水平方向可分为不同的管理域 其中单个管理域可以由单个设备商OTN设备组成 也可由运营商的某个网络或子网组成 不同域之间的物理连接称为域间接口 IrDI 域内的物理连接称为域内接口 IaDI 1 分层结构2 光层技术3 电层技术4 业务装载5 生存性6 性能监视 OTN技术 光层技术 光层技术 光层技术 OTM 0 m没有波长 没有光层开销 不支持光监控通道 但具有特定帧格式 OTUk m 速率等级 1 2 5G 2 10G 3 40G 例如m 2 或m 3用于和其他厂家的波分设备互连 OTUk互连 OTM 0 m信号 OTM n m是指波分设备最终输出的主光信号由多个波长组成 每个波长信号都有特定的帧格式 OTUk 同时支持光层开销 OOS 和光监控通道n 波长数 例如n 40 n 80m 速率等级 1 2 5G 2 10G 3 40G 例如m 2 或m 123用于自身的波分设备之间互连 功能强大 但无法和其他厂家波分设备互通 光监控通道各厂家的实现方法不同 另外不同厂商可能会对OTUk帧做一些特殊修改 OTUkV 例如使用AFEC替代标准FEC OTM n m信号 OTM nr m是指波分设备最终输出的主光信号由多个波长组成 每个波长信号都有特定的帧格式 OTUk n 波长数 例如n 40 n 80r Reduced 指不支持光层开销和光监控通道m 速率等级 1 2 5G 2 10G 3 40G 例如m 2 或m 123用于和其他厂家的波分设备互连 在波长级互连 OTM nr m信号 OTM n m和OTM nr m的区别 1 分层结构2 光层技术3 电层技术4 业务装载5 生存性6 性能监视 OTN技术 将各种客户信号统一封装成OTUk帧 然后在网络间传递OTUk帧利用波分复用技术实现大容量业务传送依靠电层开销和光层开销实现强大的网络维护管理功能依靠统一的标准 实现不同厂家OTN设备互连互通减少了网络层次 从而可降低运行商的成本 电层技术 从狭义的角度说 OTN就是OTUk帧OTUk帧是OTN信号在电层的帧格式OTM可以理解为n个OTUk同时传送 OTUk帧 电层技术 帧结构 电层技术 速率级别 和SDH不同的是随着线路速率的提高 G 709帧的结构和长度不变 不同速率等级OTN的帧周期不一样 脱离了SDH基本的8K帧周期 电层技术 帧周期 考虑支持大颗粒业务 最低速率等级为2 5G 最高速率等级为40G 100G 只有4个速率等级多个低速ODUi汇聚成1个高速ODUk时 低速ODUi完全装入高速ODUk的净荷部分 低速ODUi和高速ODUk的开销是独立的帧速率专门针对SDH设计 OPUk帧正好能装下同速率等级的SDH帧或多个低速率的ODUi i k 帧FEC开销大大提高了10G以上速率的OTUk帧的传送能力使用的字节调整技术比SDH的指针调整更为简单开销 不包括FEC开销 在净荷中所占的比例很低 开销提供的维护管理功能也非常强 和SDH帧相比 OTUk帧经过简单改造后可以方便的接入GE或10GE以太网 OTUk帧的特点 电层技术 帧结构 OPUk帧是ODUk帧的一部分 ODUk帧是OTUk帧的一部分 即OTUk帧中 和业务映射相关的部分组成OPUk OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk 而ODUk再加上一部分维护管理开销组成OTUkOTUk帧是为了让ODUk帧能够在光纤中传输而设计的 ODUk帧中加上一些适应于外部传输的开销或处理操作就形成了OTUk帧 例如FEC SM开销 扰码等 出现在设备外面的信号必然是OTUk帧 不可能是ODUk或OPUk帧 电层技术 帧结构 ODUk帧是OTUk帧的一部分 是电层处理时用到的帧格式 例如对OTUk做电再生处理时 必须将OTUk帧转换为ODUk帧 然后再从ODUk转为OTUk帧 另外电层交叉调度也是在ODUk上实现的 电层的处理用不到OTUk帧中适用于外部传输的特征 所以应该将OTUk帧做些简化后再进行 实际上OTUk帧去掉适用于外部传输的特性后就变成了ODUk帧 ODUk帧和OTUk帧分别有自己的开销 OTUk帧的开销自然是在外部传输时用到的 而ODUk开销是在电层处理时用到的OPUk帧是ODUk帧的一部分 OPUk帧是专门为了实现将业务装入OTUk帧而设计的 OPUk帧的主要功能就是把各种业务装OPUk帧的净荷部分 然后再加上和业务映射有关的开销 例如字节调整开销和净荷类型指示 电层技术 帧结构 电层技术 帧结构 早期的波分设备没有统一的帧格式 客户信号直接在波长上传输波分设备必须能检测客户信号和线路信号的质量 这就要求在客户节点和线路节点都要识别所有类型客户信号的帧格式 并执行相应的性能检测 最终导致性能检测需要花很高的成本客户信号直接传输时无法执行业务汇聚 从而极大浪费波长上的带宽统一的帧格式就有了波分设备专用开销 从而能利用这些开销提高波分设备的维护管理能力 OTN为何要定义统一的帧格式 电层技术 帧结构 帧定位失效和误码检测连接检测净荷类型检测维护信号通讯通道 成帧后应该具备的基本维护管理功能 电层技术 帧结构 在串行传输的0 1序列中 只有找到了帧头才能分清开销和净荷 也才能做其他的进一步处理在串行信号接收处理过程中 第一步是提取时钟 第二步就是帧定位根据帧结构的不同 帧定位的方法也不同SDH的定帧就是找到帧头的2个0 xf6和2个0 x28 并在经过一个帧周期后接着检测是否还是帧头 连续2ms都能在确定位置找到帧头时才能认为帧丢失告警消失传输设备一般用帧丢失告警指示当前是否找到了帧头 没有找到帧头就上报帧丢失告警 帧定位 电层技术 帧结构 SDH的B1 B2OTUk的BIP8 例如SM BIP8OTUk的FEC纠错前误码数 不可纠正的帧GE的8b 10b编码违例 误码检测 电层技术 帧结构 实现方法 检测连接标识符是否和期望值相符连接标示符的作用是给帧打上一个标签 用于识别不同的帧连接标识符的例子 SDH的J0 OTUk的TTI TrailTraceIdentifier 连接检测的用途 防止用户错连信号 连接检测 电层技术 帧结构 实现方法 检测净荷类型是否和期望值相符净荷类型的作用是标明帧中净荷的种类净荷类型的例子 OPUk的PT PayloadType 净荷类型检测的用途 防止用户错连信号 净荷类型检测 电层技术 帧结构 实现方法 在帧中填入某种特殊的信息 破坏帧中的净荷 使得帧无法正常传输净荷维护信号的种类 AIS信号 OCI信号 LCK信号维护信号的用途 表示当前能正常接收信号 但信号帧处于某种特殊状态 已无法正常传输净荷 维护信号 电层技术 帧结构 AIS AlarmInidationSignal 的用途 当帧处于失效状态时 使用AIS替代已失效的帧信号继续传输OCI OpenConnectionIndication 的用途 表示因为没有配置连接而导致帧中没有正常的信号LCK LoCKeddefect 的用途 表示当前帧已经被锁定 即不允许用来正常传输数据 但仍旧能根据开销对帧进行各种检测 例如运行商正在对信号进行测试 此时不能给用户使用 就可以设置帧进入LCK状态 LCK不是自动产生的 而是完全由人来设置是否生效 电层技术 帧结构 维护信号 OTN维护信号通过将ODUk帧中的大部分字节 下图中的黄色部分 设置为相同的固定字节而实现 由于净荷中也被填入了固定字节 所以此时无法传业务 OTN维护信号的格式 ODUk AIS ODUk OCI ODUk LCK 电层技术 帧结构 OTUk的帧结构 OTUkbitrate 255 239 k STM N ODUkbitrate 239 239 k STM N 电层技术 帧结构 电层技术 帧结构 OTUk的帧结构 OTUk AIS OTUk速率的PN 11码 PN 11码是长度为2047位的一串固定的0 1序列 PN 11码中不会出现OTUk的帧头0 xf60 x28FAS开销 行1列1至行1列6固定为3个0 xf6个3个0 x28 这6个字节叫做FAS FrameAlignmentSignal 字节LOF告警 如果FAS字节中间的4个字节存在且每隔4080 4字节FAS中间的4个字节都会重复出现 则认为LOF告警消失 否则认为有LOF告警 判断LOF告警产生和消失要求2ms的确认时间MFAS开销 长度为1个字节 每发送一帧此字节的内容加1 当多个连续帧的相同开销组成一个较长的开销时需要和MFAS字节对齐 例如TTILOM告警 检测MFAS字节是否每帧加1 如果不是则上报LOM告警 判断LOM告警产生和消失要求2ms的确认时间FEC开销 每行255字节 用于纠正传输中产生的误码 255个字节组成一个FEC单元 里面包含239字节的信息和16字节的FEC校验字节 FEC单元的最大纠错能力是8个字节 错误字节超过8个后无法纠正所有错误 FEC单元能够准确检测到最多16字节的错误 超过16个字节的错误无法准确统计 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 BIP 8 长度一个字节 其值为前面第2帧中列15至列3824所有字节 OPUk帧中的所有内容 异或的结果 用于校验OPUk帧是否有误码 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 正向和反向 正向和反向是相对于同一个站点而言的 例如A和B为两个站点 A发出1个OTUk帧到B B发出一个OTUk帧到A 对于一个站点来说 本站点的发送为正向 本站点的接收为反向 本站点发出去的OTUk帧中的反向开销都是根据本站点的接收OTUk帧的结果产生的 由于本站点的接收为反向 所以和接收OTUk有关的开销就叫做反向开销 OTN中现在定义的反向开销都是错误指示信息 对于用户来说 如果一个站点接收到反向错误指示 则说明本站点的接收到上一个站点的发送这一段传输路径是好的 否则应该接收到LOF 但本站点的发送方向出现了错误 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 BEI BackwardErrorIndicaiton 长度为4位 一般的合法取值为0000b 1000b 其值为反向误码数 即合法的反向误码数为0 8个 为非法值时认为反向误码数为0TTI 踪迹标识符 长度为64个字节 TTI在每帧中只占1个字节 连续64帧凑成64字节 TTI用来标示OTUk帧的起点和终点 TTI包括3个字段 SAPI标示源地址 DAPI标示目的地址 各占16字节 还有32字节的用户自定义信息BDI 反向失效指示 长度为1位 0表示无反向业务失效 1表示有反向业务失效 一般接收口的OTUk帧检测到LOF或LOM时对应发送口会插入BDI 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 IAE 帧对齐错误 长度为1位 SM中 或用STAT 010b TCMi中 表示 帧对齐错误指发送的OTUk帧出现帧头间隔不是一个帧周期的现象 IAE一般用来屏蔽下游的误码检测 防止因为帧对齐错误导致下游误码检测不准BIAE 反向帧对齐错误 长度为1位 SM中 或用BEI 1011 TCMi中 表示 在接收检测到IAE时在发送自动插入BIAE BIAE一般用来屏蔽下游的反向误码检测 防止出现检测错误STAT PM和TCM有STAT 长度为3位 接收端口通过检测STAT判断当前处于哪种维护信号状态 AIS LCK OCI LTC 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 GCC 共3组 每组2字节 用来传送网管信息JC 共5字节 业务装入OPUk净荷部分时用来弥补业务速率和OPUk净荷之间的速率差 JC一般能调整正负20ppm的频差PT 1字节 用来指示净荷类型 定义如右表 电层技术 帧结构 OTUk中用到的开销 SM PM和TCMi的开销结构 电层技术 帧结构 SM的范围 OTUk电再生时PM的范围 非OTUk信号转换到OTUk时产生 OTUk转换为非OTUk时终结TCM的范围 在整个PM范围内的一部分 起点和终点由用户决定 设置方法 发送口可设置运行或透传 接收口可设置运行 监测或透传 电层技术 帧结构 电层技术 复用 G 709规定的最小粒度光通道数据单元容量1 25G 1 244160Gbit s 20ppm 2009年10月定义的专门用于承载GE的单元到其他已有ODU的复用关系ODU1 2ODU2 8ODU3 32ODU4 80ODU0能承载的业务信号1GbESTM 1STM 4FC 100ODU0没有物理层对应信号ODU0只能复用到高速信号中传输 ODU0 电层技术 复用 能用来传送2 5G的信号ODU1 2 498775Gbit sOTU1 2 666057Gbit s能作为高阶ODU来承载ODU0逻辑上分为2 1 25G支路单元 tributaryslots ODU0可以映射到1TS之中去ODU1能承载的业务信号STS 48STM 16FC 200 ODU1 电层技术 复用 能用来传送10G的信号ODU3 10 037273Gbit sOTU3 10 709224Gbit s能作为高阶ODU来承载ODU0 ODU1逻辑上分为8 1 25G和4 2 5GODU0可以映射到1TS之中去ODU1可以映射到21 25GTS或者12 5GTS之中去ODUflex可以映射到1 81 25GTS之中去ODU2能承载的业务信号STS 192STM 64 ODU2 电层技术 复用 2009年10月新定义的专门用于承载10G信号的低阶ODU当物理层为OTU3 OTU4时 用于透明承载10Gbase R是透明承载10Gbase R和原有ODU体系妥协的产物G sup43中仍然保留了物理层接口OTU2eOPU4能够承载10ODU2e可以映射进入到91 25GTS之中在ODU3中传输ODU2e能承载的业务信号10Gbase RTranscodedFC 1200 ODU2e 电层技术 复用 能用来传送40G的信号ODU3 40 319218Gbit sOTU3 43 018410Gbit s能作为高阶ODU来承载其他低速ODU逻辑上分为32 1 25GTS 16 2 5GTSODU0可以映射到11 25GTS之中去ODU1可以映射到21 25GTS或者12 5GTS之中去ODU2可以映射到81 25GTS或者42 5GTS之中去ODU2e可以映射到91 25GTS之中去ODUflex可以映射到1 32个1 25GTS之中去ODU3能承载的业务信号STS 768STM 256Transcoded40GBase R ODU3 电层技术 复用 2009年9月版本OTN中新增ODUODU1 104 794445Gbit sOTU1 111 809973Gbit s能作为高阶ODU来承载其他低速ODU逻辑上分为80 1 25G支路单元ODU0可以映射到1TS之中去ODU1可以映射到2TS之中去ODU2可以映射到8TS之中去ODU2e可以映射到9TS之中去ODU3可以映射到32TS之中去ODUflex可以映射到1 80TS之中去ODU4能承载的业务信号100GBase R ODU4 电层技术 复用 新增加的速率等级包含两种不同的应用方式恒定速率ODUflex能够支持任何恒定速率的业务的接入CBR业务采用BMP方式映射进入ODUflex分组ODUflex可以承载任意粒度的分组支路业务理论上讲粒度任意 但是应用中粒度喂1 25GTS的整数倍类似于VCAT 但是解决了VCAT的延迟问题 能够将业务采用单一的ODU传送 简化了设计 ODUflex1 电层技术 复用 ODUflex2 电层技术 复用 ODUflex3 电层技术 复用 类似SDHLCAS技术的ODUflex无损调整技术控制时隙链路带宽变化 LCR协议控制ODUflex带宽变化 BWR协议 G 7044 1 之前为G HAO 电层技术 复用 SDHLCAS技术的ODUflex无损调整 HAO 技术ODUflex连接中的所有的节点必须要支持HAO协议ODUflex链路配置的修改必须通过管理或控制平面下发在带宽增加时 先执行LCR协议 再执行BWR协议 最终完成ODUflex链路带宽增加的操作 在带宽减少时 先启动LCR协议发动减少命令 随后挂起 再执行BWR协议完成ODUflex链路的带宽减少操作 随后重新启动LCR协议 再完成时隙链路的减少 G 7044 2 电层技术 复用 G 7044 3LCRprotocol 电层技术 复用 G 7044 4BWRprotocol LOODU service Servicedependentbitrates 2 5 10 0 40 0Wavelengthbitrate Servicebitrate factor 2 7 10 7 43 0 LOODU service Servicedependentbitrates 2 5 10 0 40 0 10 4Wavelengthbitrate Servicebitrate factor 2 7 10 7 43 0 11 1 OTM n Wavelengths 1 16 32 40 80 other Ethernetframes MPLSpackets IPpackets 8B 10Bcodewords STM 16 STM 64 STM 256 Flexible WDM Servicedrivenwavelengthsetup 电层技术 复用 HOODU与LOODU CBR2G5 OTU1 packetstream GFP F CBR40G packetstream GFP F ODU3 Async bsync ODU2 x4 CBR10G packetstream GFP F ODU2 ODU3 x4 x16 OTU2 OTU3 x3 ODU1 CBR10G3125 OTU2e Bsync 7 1 Bsync 7 2 CBR10G3125 ODU2e ODU1e OTU2 G 709 G sup43 Async bsync Async bsync 电层技术 复用 电层技术 映射 异步映射 AMP 映射两端时钟不同频率差非常小 通常应用到SDH映射 OTN系统内部映射中比特同步映射 BMP 映射后信号 采用原始数据时钟前后频率完全同步 只应用到业务信号映射通用映射规程 GMP 电层技术 映射 客户信号映射1 电层技术 映射 客户信号映射2 电层技术 映射 LOODU HOODU 电层技术 映射 通用映射 GMP AMP 异步映射 本地时钟 固定填充 指针调整 GMP 通用映射 Cn来记录ODU承载客户信号数量 并利用填充进行速率适配 电层技术 映射 通用映射 GMP PSI ODUkOH OTUkOH M FAS 178141516173824 1234 Sigma Delta算法 n C8mod15232 OPU0 C8为数据 否则为填充 Cn 减少指示 增加指示 Byte1 Byte2 Byte3 采用SDH指针式的比特翻转以及CRC校验 防止Cn传输错误 电层技术 映射 电层技术 同步信号传送 根据运营商需求 OTN需要传送时钟信号SyncE1588v2forfrequency1588v2fortime 电层技术 同步信号传送 电层技术 同步信号传送 电层技术 同步信号传送 OTN网络时钟信息透传 频率 时间相位 电层技术 同步信号传送 支持802 3通道化接口情况下的时钟透传方案 1 分层结构2 光层技术3 电层技术4 业务装载5 生存性6 性能监视 OTN技术 业务装载 SDH为9行270 N列的字节帧 N为SDH速率等级 例如STM 16的N 16 STM 1的速率为155 52Mbps STM N的速率等于N 155 52MbpsGE FC Escon等数据业务为8b 10b编码 相当于帧长为10位的帧10GE LAN为64 66b编码 相当于帧长为66b的帧OTUk为4行4080列的字节帧成帧的一个重要用途是能从串行数据中区分数据和开销 客户信号的帧格式 业务装载 常量比特率信号的映射 有两种方式将CBR2G5 CBR10G或者CBR40G 比特速率 20ppm 映射到OPUk k 1 2 3 分别为 异步模式和比特同步模式 注 OPUk和用户数据的时钟同步需要为 65ppm 其中OPUk的时钟同步需要为 20ppm 用户数据的时钟同步需要为 45ppm OPUk开销中包含3字节的JC字节 一个中调整机会字节PJO 一个负调整机会字节NJO和3字节保留字节RES 它们的位置如下图所示 业务装载 业务装载 同步和异步映射时JC NJO PJO内容定义 业务装载 将STM 16映射到OPU1 其中D为8BIT的存储单元 可以进行正负调整 业务装载 将STM 64到OPU2其中D为8BIT的存储单元 可以进行正负调整 每行数据有16字节的FS FIXEDSTUFF 业务装载 将STM 256到OPU3其中D为8BIT的存储单元 可以进行正负调整 每行数据有16x2字节的FS FIXEDSTUFF 业务装载 ATM映射到OPUk中的情况 由于OPUk的净荷区 15232字节 不是ATM信元 53字节 的整数倍 所以有的ATM信元必须跨越两个OPUk帧ATM信元内容 48字节 应该加绕后进行映射 在解映射的过程必须解绕码 和ATM映射相关的OPUk开销包括PSI的PT和7个保留的字节 RES 业务装载 GFP映射入OPUk的情况如下图所示 GFP帧映射之前需要加绕码 一般GFP帧在封装时加入扰码 业务装载 1 分层结构2 光层技术3 电层技术4 业务装载5 生存性6 性能监视 OTN技术 OTN组网技术 电层保护恢复 智能控制平面 基于ODUk传送平面 管理平面 ODUkSNCP保护ODUk共享环网保护 ODUkSNCP保护智能恢复保护结合恢复 OTN组网技术 光层保护恢复 智能控制平面 基于波长的传送平面 管理平面 波长通道保护波长共享环网保护 波长通道保护智能恢复保护结合恢复 1 1保护 工作通路 保护通路 首端信号被永久桥接到工作通路和保护通路中传输 尾端对两路信号质量进行监测 择优确定接收通路 传输线路发生故障 尾端监测到工作通路信号质量劣化 切换到保护通路 中断业务恢复 特点 1 并发优收 单端倒换 2 不需要首尾双方就保护过程进行协议通信 实施简单且倒换时间很短 3 正常情况下保护通路也在同时传送业务 不能提供资源共享 造成带宽浪费 1 1保护 工作通路 传输线路发生故障 保护通路正常情况下传送低等级额外业务 首尾双方交互APS控制信令 保护通路 尾端监测到线路信号质量劣化 特点 1 选发选收 双端倒换 2 附加了APS协议开销的传送与处理过程 与1 1方式比较增加了倒换时间 3 保护通路正常情况下可传送低等级的无保护额外业务 提高了网络利用率 1 N保护 工作通路 保护通路 发生多路故障时 根据优先级判定应保护的工作业务 特点 1 N路工作业务共享1条保护通路 资源利用率较1 1方式为高 2 发生多路故障时需要分析业务优先级 3 当高优先级业务抢占保护资源后 将无法对低优先级的业务实施保护 环网生存性演示方案 条件6节点自愈环网两条双向业务单一线路故障 目标演示各类环网在故障前后工作与业务路径的状态变化情况 E C B