itu-t光传送网otn标准进展

1,ITU-T光传送网OTN标准进展,朱 洪电信科学技术第五研究所2011 10.18,2,自2000年以来，ITU-T SG15研究组在有线通信技术领域多个方面取得标准化进展，包括：传送网技术（ASON，EoT，MPLS-TP，OTN）光传输技术（DWDM，40G系统，城域网，海底传输系统）传输设备及网络保护/倒换光纤光缆光接入网技术（xDSL，GPON，XGPON，HN）频率/时间同步、传递及分配传送网管理、控制及OAM,SG15传送网标准成就,3,传送业务发展,近10年，电信网络承载的业务发生巨大变化固网宽带数据业务移动数据业务/移动宽带互联网IPTV视频业务、HDTV大型/超大型数据存贮网络互联10G/40G/100G以太网随即而来的物联网应用？,4,OTN指的是用更好的性能传送所有数字净荷，支持下一代动态业务，具有更高的、现有的光波分复用WDM传送解决方案所不能比拟的运营效率支持广泛的窄带和宽带业务：SDH/SONETIP-based servicesEthernet servicesATM servicesFrame relay servicesAudio/video services,光传送网OTN,5,内容,业务需求 OTN体系架构 OTN接口 OTN复用及映射 OTN比特率及帧结构 OTN指标 OTN应用,6,OTN业务需求,Overview of CBR client into LO OPU mapping types,AMP：Asynchronous Mapping Procedure BMP：Bit-synchronous Mapping ProcedureGMP：Generic Mapping Procedure TTT：Timing Transparent Transcoding,7,OTN标准体系架构,8,OTN体系架构-网络功能结构G.872,OTN传送网络从垂直方向分为光通路（OCh）层网络、光复用段(OMS)层网络、光传输段（OTS）层网络三层，相邻层之间是客户/服务者关系OCh层网络通过光通路路径实现接入点之间的数字客户信号传送，进一步划分为三个子层网络：光通路子层网络、光通路传送单元（OTUk, k=1，2，3，4）子层网络、光通路数据单元（ODUk，k=0，1，2，2e，3，4）子层网络，其中后两个子层采用数字封装技术实现,9,OTN体系架构-OTN接口,OTN传送网络定义了两种接口域间接口IrDI域内接口IaDI光传送模块OTM-n是支持OTN 接口的信息结构，定义了两种结构全功能的 OTM 结构(OTM-n.m)简化功能的 OTM 结构(OTM-0.m，OTM-nr.m，OTM-0.mvn),10,OTN体系架构-网络功能结构,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通过域间接口IrDI进行物理连接域内通过域内接口IaDI进行物理连接应保证不同域之间的互通,OTN网络管理域的划分,11,OTN体系架构-OTN接口G.709,全功能 OTM-n.m (n 1)结构OTM-n.m (n 1)包括以下层：1) 光传送段(OTSn)2) 光复用段(OMSn)3) 全功能光通路(OCh)4) 完全或功能标准化光通路传送单元(OTUk/OTUkV)5) 光通路数据单元(ODUk),简化功能 OTM-nr.m、OTM-0.m 、OTM-0.mvn 结构OTM-nr.m 和OTM-0.m 包括以下层面：1) 光物理段(OPSn 或OPS0)2) 简化功能光通路(OChr)3) 完全或功能标准化光通路传送单元(OTUk/OTUkV)4) 光通路数据单元(ODUk),并行OTM-0.mvn 包括以下层面：1) 光物理段(OPSn 或nOPS0)2) 简化功能光通路(OChr)3) 光通路传送通道(OTLk.n)4) 光通路传送单元(OTUk)5) 光通路数据单元(ODUk),Structure of the OTN interfaces,12,OTN体系架构-OTN接口信息结构,OTM-n.m principal information containment relationships,13,OTN体系架构-OTN接口信息结构,OTM-0.m principal information containment relationships,14,OTM multiplexing and mapping structures (Part I-I),OTN体系架构-OTN复用及映射结构（电层）,15,OTM multiplexing and mapping structures (Part I-II),OTN体系架构-OTN复用及映射结构（电层）,16,OTN体系架构-OTN复用及映射结构（光层）,OTM multiplexing and mapping structures (Part II),17,OTN体系架构-OTM传送模块,有两种OTM 结构，全功能和简化功能目前只为IrDI 定义了简化功能的OTM 接口，其它全功能或简化功能的OTM 待定,Overview of OTM structures,18,OTN体系架构-OTM传送模块,目前定义了三种简化功能的OTM 接口，OTM 0.m, OTM nr.m 和OTM-0.mvn定义了4 种OTM-0.m 接口信号，每种承载一个包含OTUkV信号的单波长光通路：1）OTM-0.1 (承载OTU1V)2）OTM-0.2 (承载OTU2V)3）OTM-0.3 (承载OTU3V)4）OTM-0.4 (承载OTU4V)在一个端点都具有再生和终结功能的单跨段的光通路上，OTM-0.m 支持单波长光通路OTM-0.m 信号结构中不需要光监控信道OSC 和OTM开销信号OOS,OTM0.m structure,19,OTN体系架构-OTM传送模块,一个端点都具有再生和终结功能的单跨段的光通路上，OTM-16r.m 支持16 个光通路定义了几种OTM-16r.m 接口信号：1) OTM-16r.1 (承载 i (i 16) OTU1V信号)2) OTM-16r.2 (承载j (j 16) OTU2V信号)3) OTM-16r.3 (承载k (k 16) OTU3V信号)4) OTM-16r.4(承载l (l 16) OTU4V信号)5) OTM-16r.1234 (承载i (i 16) OTU1V, j (j 16) OTU2V, k (k 16) OTU3V和l (l 16)，OTU4V信号，其中i + j + k +l 16)6) OTM-16r.123 (承载i (i 16) OTU1V, j (j 16) OTU2V和k (k 16) OTU3V信号，其中i + j + k 16)7) OTM-16r.12 (承载i (i 16) OTU1V和j (j 16) OTU2V信号，其中i + j 16)8) OTM-16r.23 (承载 j (j 16) OTU2V和k (k 16) OTU3V 信号，其中j + k 16)9) OTM-16r.34 (承载k (k 16) OTU3V和l (l 16) OTU4V 信号，其中k + l 16)OTM-16r.m信号是具有16个光通路载波的OTM-nr.m信号，编号从OCCr #0到OCCr#15OTM-16r.m信号结构中不需要OSC和OOS,20,OTN体系架构-OTM传送模块,OTM16r.m multiplexing structure examples,21,OTN体系架构-OTM传送模块,一个端点都具有再生和终结功能的单跨段的光通路上，OTM-32r.m 支持32 个光通路定义了几种OTM-32r 接口信号：1) OTM-32r.1 (承载 i (i 32) OTU1V信号)2) OTM-32r.2 (承载j (j 32) OTU2V信号)3) OTM-32r.3 (承载k (k 32) OTU3V信号)4) OTM-32r.4(承载l (l 32) OTU4V信号)5) OTM-32r.1234 (承载i (i 32) OTU1V, j (j 32) OTU2V, k (k 32) OTU3V和l (l 32)OTU4V信号，其中i + j + k +l 32)6) OTM-32r.123 (承载i (i 32) OTU1V, j (j 32) OTU2V和k (k 32) OTU3V信号，其中i + j + k 32)7) OTM-32r.12 (承载i (i 32) OTU1V和j (j 32) OTU2V信号，其中i + j 32)8) OTM-32r.23 (承载 j (j 32) OTU2V和k (k 32) OTU3V 信号，其中j + k 32)9) OTM-32r.34 (承载k (k 32) OTU3V和l (l 32) OTU4V 信号，其中k + l 32)OTM-32r.m信号是具有32个光通路载波的OTM-nr.m信号，编号从OCCr #0到OCCr#31OTM-32r.m信号结构中不需要OSC和OOS,22,OTN体系架构-OTM传送模块,一个端点都具有再生和终结功能的单跨段光通路上，OTM-0.mvn 支持多通道光信号定义了两个OTM-0.mvn 接口信号，每一个都承载4 个通道的光信号，包含一个OTUk 信号：1) OTM-0.3v4(承载一个OTU3)2) OTM-0.4v4(承载一个OTU4),OTM-0.3v4 and OTM-0.4v4 structure,23,OTM-n.m 接口支持单个或多个光区段内的n 个光通路，接口不要求3R 再生定义了几种OTM-n 接口信号：1) OTM-n.1 (承载i (i n) OTU1V信号)2) OTM-n.2 (承载j (j n) OTU2V信号)3) OTM-n.3 (承载 k (k n) OTU3V信号)4) OTM-n.4 (承载 l (l n) OTU4V信号)5) OTM-n.1234 (承载 i (i n) OTU1V, j (j n) OTU2V, k (k n) OTU3V和l (l n) OTU4V 信号，其中i + j + k +l n)6) OTM-n.123 (承载 i (i n) OTU1V, j (j n) OTU2V和k (k n) OTU3V 信号，其中 i + j + k n)7) OTM-n.12 (承载 i (i n) OTU1V和j (j n) OTU2V信号，其中i + j n)8) OTM-n.23 (承载j (j n) OTU2V和k (k n) OTU3V信号，其中 j + k n)9) OTM-n.34 (承载 k (k n) OTU3V和l (l n) OTU4V信号，其中k + l n)OTM-n.m 接口信号包含n 个OCC，其中有m 个低速率信号和1 个OSC，也可能会是少于m 个的高速率OCC。n 与m 的值以及OSC尚未规范,OTN体系架构-OTM传送模块,24,OTN体系架构-OTM传送模块,OTMn.m multiplexing structure examples,25,OTN体系架构-OTM传送模块,OTMn.m multiplexing structure examples,26,Example of multiplexing 4 ODU1 signals into an ODU2,OTN体系架构-OTN复用举例,27,OTN体系架构-OTN复用举例,Example of multiplexing 2 ODU0 signals into an ODU1,28,OTN体系架构-OTN与WDM的关系,Relationship between OTN and WDM,29,OTN体系架构-OTN比特率,OPU types and bit rates,30,OTN体系架构-OTN比特率,ODU types and bit rates,Relationship between ODUk and STM-16 bit rates,31,OTN体系架构-OTN比特率,OTUk/ODUk/OPUk frame periods,OTU types and bit rates,32,OTN体系架构-光通路帧结构,OCh information structure,OChr information structure,33,OTN体系架构-光通路帧结构,OTUk帧结构为4行4080列，主要由3部分组成：OTUk开销、OTUk净负荷、OTUk前向纠错第1行的第1列到第14列为OTUk开销，第2-4行中的第1列到第14列为ODUk开销第1到第4行的15到3824列为OTUk净负荷第1到第4行中的3825到4080列为OTUk前向纠错码,OTUk（k=1,2,3,4） frame structure,34,OTN体系架构-光通路帧结构,ODUk帧结构为4行3824列结构，主要由两部分组成：ODUk开销和OPUk第1-14 列为ODUk 的开销部分，但第1 行的1-14 列用于传送帧定位信号和OTUk 开销第2、3、4行的（1-14）列用来传送ODUk开销15-3824 列用来承载OPUk,ODUk(k=0,1,2,2e,3,4) frame structure,35,OTN体系架构-光通路帧结构,OPUk帧结构为4行3810 列结构，主要由两部分组成： OPUk 开销和OPUk净负荷OPUk 的15-16 列用于承载OPUk 的开销，17-3824 列用域承载OPUk 净负荷OPUk的列编号来自于其在ODUk 帧中的位置,OPUk(k=0,1,2,2e,3,4) frame structure,36,OTN体系架构-帧结构及开销安排,OTUk frame structure, frame alignment and OTUk overhead,37,OTN体系架构-帧结构及开销安排,ODUk frame structure, ODUk and OPUk overhead,38,Transmission order of the OTUk frame bits,OTN体系架构-比特传输顺序及帧同步扰码,Frame synchronous scrambler,The generating polynomial：1 + x + x3 + x12 + x16,39,OTN物理接口-参考点配置G.959.1,域间接口IrDI可以是一个单通路接口，或是一个多通路接口。多通路IrDIs需要增加波长复用/解复用设备，还有可能增加光放大器，带来的好处是大大节省了光纤数量,Multichannel IrDI reference configuration,Single-channel IrDI reference configuration,40,OTN物理接口-参考点配置,G.959.1（Optical transport network physical layer interfaces ）提供了在接口收发两侧具有3R再生器的单通路和多通路IrDI的应用代码的物理层参数 单通路域间接口IrDI的指标规范包括：NRZ2.5G/10G/NRZ40G比特率、局间、短距离、长跨段距离以及双向传输，今后还将对RZ40G的线路编码/比特率指标进行规范多通路域间接口IrDI的指标规范包括：符合G.694.1波长分割的16波NRZ2.5G/10G、局间接口、短距离（40km）光复用段单跨段、单向传输、点到点配置，今后还将进一步对多通路应用进行规范，包括不带线路放大器、单向传输、点到点配置、16波的NRZ2.5G/10G长距离（80km）光复用段的指标规范,41,OTN物理接口-IrDI应用举例,Multichannel IrDI applications using pre-amplifiers,Multichannel IrDI applications using booster amplifiers,42,Non-amplified multichannel IrDI applications,OTN物理接口-IrDI应用举例,Single-channel IrDI applications,43,Examples of multichannel and single-channel inter-domain and intra-domain interfaces,OTN物理接口-参考点分类应用举例,44,OTN物理接口-IrDI指标,接口的物理参数指标包括 系统工作波长范围，光通路最大数量，光支路信号比特率/线路编码，最大比特误码率，光纤类型最大/最小平均（光通路）输出功率，最大平均输出总功率，中心频率，通路（波长）间隔，最大谱偏移，最大均方根谱宽，最大-20dB谱宽，最大功率谱密度，最小边摸抑制比，最小（光通路）消光比，NRZ/RZ光发送信号眼图光通道最大衰减，波长上下限处的色散，最大色散偏离，最大光反射损耗，最大差分群时延最大通路功率差，最大光通道代价，最小等效灵敏度，最小灵敏度,45,OTN物理接口-IrDI指标分类举例,Multichannel IrDI parameters and values for optical tributary signal class NRZ 10G intra-office applications （Part 1）,46,OTN物理接口-IrDI指标分类举例,Multichannel IrDI parameters and values for optical tributary signal class NRZ 10G intra-office applications （Part 2）,47,OTN带宽调整-G.HAO（G.7044）,G.HAO建议规范了OTN网络中的ODUflex动态无损带宽调整技术考虑到未来不断出现的各种速率等级的业务，定义了两种速率可变的ODUflex容器 基于恒比特速率CBR业务的ODUflex，ODUflex的速率划分为三个段，ODU1ODU2之间、ODU2ODU3之间、ODU3ODU4之间，通过比特同步映射BMP适配CBR业务 基于分组业务的ODUflex，ODUflex的速率介于1.38G到104.134G之间，通过GFP适配分组业务；这种ODUflex的速率原则上是任意可变的，ITU-T推荐采用ODUk时隙的倍数确定速率ODUflex和ODUk（k=0,1,2,2e,3,4）构成了OTN支撑多业务的低阶传送通道，能够覆盖0到104G范围内的所有业务,ODUflex速率覆盖范围,48,OTN带宽调整-G.HAO（G.7044）,ODUflex动态无损带宽调整依靠链路连接调整LCR协议和带宽调整BWR协议来实现不同于SDH中的LCAS协议，要求ODUflex(GFP)连接中的所有节点必须支持HAO协议 HAO技术优于虚级联LCAS技术： 在业务管理监控方面，ODUflex(GFP) 对整个传送链路进行监控，LCAS采用的是反向复用方式，因此管理开销监视的是不同的传送链路，不利于业务的统一管理 尽管LCAS技术仅需要首末节点支持，由于不同的链路路径在传输过程中引入较大延时，在接收端需要设计很大的FIFO，用于对齐不同链路的延时差，增大设备实现难度，而ODUflex(GFP) 采用统一路径，消除了延时差，接收端不需要内置FIFO补偿延时差，易于实现 虽然需要ODUflex(GFP)整个链路的所有节点参与，但克服了LCAS在管理控制方面及缓存方面的重大问题，能够为运营商带来统一的网络管理及低成本的带宽调整方案，被认为是未来OTN传送分组业务的核心技术之一 增加带宽时，先执行LCR协议，完成时隙链路的带宽增加，再执行BWR协议，完成ODUflex(GFP)链路带宽增加的操作；减少带宽时，先启动LCR协议发出减少命令，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,ODUflex(GFP)无损调整示意图,49,OTN多业务承载节点功能模型,要求OTN多业务承载节点功能应具备如下功能 基于DWDM大带宽传输层，包括：光复用段处理模块、光传输段处理模块 面向多业务OTN统一承载层，包括：ODUk接口适配处理模块、OTUk线路接口处理模块 多层次、大颗粒OTN 大容量交叉连接，包括：ODUk 电交叉调度模块、OCh 光交叉调度模块 精细颗粒调度单元，包括：分组交换模块（以太网交换和MPLS-TP 交换）、VC 交叉调度模块等,50,OTN应用,骨干网络OTN多业务承载需求 在IP骨干网，IP分组包的源和宿之间需要多台路由器转接，存在大量的不在本地上下而直接中转的业务，导致大量的额外成本，核心路由器随时面临扩容的问题 目前IP路由器的扩容使用堆簇（cluster）方式，同一地点的设备互连代价昂贵，且往往导致网络内部阻塞 核心IP网中采用双路由备份（链路备份，节点备份）的组网结构，导致运营商网络投资倍增,*源于：通信标准类技术报告-光传送网（OTN）多业务承载技术要求,51,OTN应用,城域网络OTN多业务承载需求 移动网络对承载网络需求 移动回传网络：OTN设备与PTN/MSTP等设备融合，汇聚节点由原来的多个设备集成为具有PKT和OTN交叉功能的单一设备，大大节省建网成本,*源于：通信标准类技术报告-光传送网（OTN）多业务承载技术要求,52,OTN应用,城域网络OTN多业务承载需求 移动网络对承载网络需求 基站拉远：新型的3G网络覆盖把传统的宏基站的基带处理（BBU）和射频部分（RRU）分成基带处理和射频拉远两个设备，BBU和RRU之间用光纤连接；一个BBU可连接多个RRU，进一步提高基带池共享效率，实现更大容量BBU集中放置，更大限度节省站址资源；基站通过Iub接口连接到无线网络控制器，通过Uu接口连接到用户设备,*源于：通信标准类技术报告-光传送网（OTN）多业务承载技术要求,53,OTN应用,城域网络OTN多业务承载需求 固定宽带网络对承载网络需求 城域承载网络：面向多业务承载的OTN 交叉设备在城域核心需考虑与IP 融合组网；在城域汇聚、