OTN技术与应用

1、2022-3-19 第1页2022-3-19 第2页2022-3-19 第3页对传送网的需求对传送网的需求n 业务宽带化业务宽带化大流量业务的调度和传递大流量业务的调度和传递n 流量突发性流量突发性动态带宽调整动态带宽调整n 接口种类减少接口种类减少简化承载网，提高承载简化承载网，提高承载效率效率n 网络智能化网络智能化业务感知能力业务感知能力n 网络安全性网络安全性电信级的电信级的OAMOAM和可靠性和可靠性n 利润最大化利润最大化降低降低CAPEX/OPEX骨干网2022-3-19 第4页2022-3-19 第5页2022-3-19 第6页2022-3-19 第7页2022-3-19 第8

2、页2022-3-19 第9页2022-3-19 第10页2022-3-19 第11页 2022-3-19 第12页 目前城域广泛存在的目前城域广泛存在的GEGE接口和未来将大量使用接口和未来将大量使用10GE10GE接接口的处理成为口的处理成为OTNOTN发展的重要机遇发展的重要机遇 由于由于OTNOTN处理的是大颗粒，而不需处理类似处理的是大颗粒，而不需处理类似VC-4/12VC-4/12细细微颗粒，理论上微颗粒，理论上OTNOTN可以做更大的交换容量可以做更大的交换容量 OTNOTN网络增加智能网络增加智能ASON/GMPLSASON/GMPLS特性可以提供不同等级的特性可以提供不同等级的

3、QoSQoS保证，在保证，在MESHMESH网络中可以有效降低保护成本网络中可以有效降低保护成本2022-3-19 第13页2022-3-19 第14页 2022-3-19 第15页G.709 OTN：OTN继承了继承了SDH和和WDM技术的主要优技术的主要优势，采用了大带宽颗粒调度、势，采用了大带宽颗粒调度、多级串联连接监视多级串联连接监视（TCM）、光层组网等更）、光层组网等更多的新型功能，满足大带宽多的新型功能，满足大带宽业务传送与调度需求业务传送与调度需求OTN的四类设备类型：的四类设备类型：OTN OTM （支持（支持G.709帧帧结构的结构的WDM）、）、OTH（ODUk的交叉）、

4、的交叉）、ROADM、OTH+ROADM2022-3-19 第16页2022-3-19 第17页2022-3-19 第18页2022-3-19 第19页2022-3-19 第20页2022-3-19 第21页2022-3-19 第22页2022-3-19 第23页 OTN与SDH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。 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网络的兼容性。 SDH系统只能管理一根光纤

5、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。2022-3-19 第24页 OTN OTN 规定了类似于规定了类似于SDHSDH的复杂帧结构的复杂帧结构OTN OTN 有着丰富的开销字节用于有着丰富的开销字节用于OAMOAM，与，与SDHSDH类似类似OTN OTN 设备具备和设备具备和SDHSDH类似的特性，支持子速率类似的特性，支持子速率业务的映射、复用和交叉连接、虚级联业务的映射、复用和交叉连接、虚级联优势：优势： 更加适合于任意客户业务包含更加适合于任意客户业务包含SDHSDH、ATMATM、EthernetEthernet、SANSAN、VideoVide

6、o业务适配业务适配 OTNOTN采用异步映射、异步复用，不需要系采用异步映射、异步复用，不需要系统全网同步，消除了由于同步带来的限制统全网同步，消除了由于同步带来的限制 更适合更适合GE GE 和和10GE 10GE 的处理的处理2022-3-19 第25页2022-3-19 第26页2022-3-19 第27页2022-3-19 第28页2022-3-19 第29页2022-3-19 第30页2022-3-19 第31页2022-3-19 第32页2022-3-19 第33页 1 2 3 3 2 1 2 3 1 3 2 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 1 2OADMW

7、CWRODXCOPOS 1 2 3SMDSHSCSFRATM/IPBAE1E3STM-NSTM-1STM-4STM-16STM-64ISDNVoiceDataBroadcastpathmultimediaDSUCSUPBX2022-3-19 第34页 2022-3-19 第35页ITU-T G.872定义了OTN的分层结构；G.709 则定义了OTN网络的接口、比特率和映射结构；G.798定义了OTN设备功能需求作为SDH之后的下一代的数字传送体系, 满足更大颗粒，更大带宽的Multi-play业务的传送需求作为前所未有的光传送体系,OTN将替代传统的WDM,构建真正的多波长光网络，构成端到端

8、智能光联网2022-3-19 第36页IP/MPLS电层或非标准光层的各种业务信号PDHSTM-NGaEATM光信道层(OCh)光复用段层(OMS)光传输段层(OTS)2022-3-19 第37页Three new layer networks:one Gbit/s path layer OChtwo section layers OMSn OTSnsingle channel section layer: OPS0Client signals:IP/MPLSATMEthernetSTM-NOptical Multiplex Section (OMSn)layer networkOptical

9、 Transmission Section (OTSn)layer networkOptical Transport Module of order n (OTM-n, n1)IP/MPLSATMETHERNET STM-NOTMPhysicalSection(OPSn)OTM-0OTM-nr, n1STM-NGbEInterworkingwith pre-OTNOptical Channel (OCh) layer network2022-3-19 第38页 OTN很重要的一个设计目标就是要将类似SDH网络中基于单波长的OMAP(Operations、Administration、Maint

10、enance 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。2022-3-19 第39页 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

11、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。2022-3-19 第40页 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。 2022-3-19 第41页12WDM OA12路由器、ODXC及其他 OCh终端设备WDMn路由器、ODXC及其他 OCh终端设备nOTSn，mOTSn，mOChOMSn，mn波长数；m速率的阶数，有 2.5 G、10 G、40 G2022-3-19 第42页Example of OTSn, O

12、MSn, OCh, OTUk, ODUk, OPS0 trailsTransport of STM-N signal via OTM-0, OTM-n and STM-N linesDXC3R3R3ROTSnOTSnOTSnOTSnOTSnOMSnOMSnOMSnSTM-NODUkClientClient3RDXCOPS0OSnOTM-0OTM-nSTM-NODXCOCADMLTRRLTLT Line Terminal w/ optical channel multiplexingOCADM Optical Channel Add/Drop MultiplexerODXC ODU Cross-

13、Connect3R O/E/O w/ Reamplification, Reshaping & Retiming and monitoringR RepeaterOCh, OTUkOCh, OTUkOCh, OTUk2022-3-19 第43页2022-3-19 第44页 User to Network Interface (UNI) Network Node Interface (NNI)Inter Domain Interface (IrDI)Intra Domain Interface (IaDI) between equipment of different vendors (

14、IrVI) within subnetwork of one vendor (IaVI)OTMUNIOTM NNIIaDI-IrVIOTM NNIIaDI-IaVIOTM NNIIaDI-IaVINetwork Operator BVendor XVendor YOTMNNIIrDINetworkOperatorCUSERA2022-3-19 第45页OMSnOTSnOTM-n.mFullfunctionalityOChOTUkVOTUkVused within OTN transparentsubnetworks; implementationsare very much technolog

15、y dependentOTUkODUkClients (e.g. STM-N, ATM, IP, Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUkused between (and within) OTNtransparent subnetworksProprietary elements:OTM-n.m optical parametersnumber of wavelengthsbit rates of wavelengthssupervisory channelOTU

16、kVFECframe formatODUk mapping2022-3-19 第46页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。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。2022-3-19 第47页SDH/SONet ATMFDDI IPPDH SDL 千兆以太网OCh 净负荷OChOverheadFEC2022-3-19 第48页开销部分(Overhead)：位于信封头部，装载开销字节。利用开销字节，OTN节

17、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。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。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

18、无需改变它们，因此OTN是独立于协议的。2022-3-19 第49页OTN中的帧被称为光信道传送单元(OTU：Optical Channel Transport Unit)，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。2022-3-19 第50页OPU客户层信号(SDH、IP、ATM 等)OPU 净负荷OPU-OHOPU 净负荷OPU-OHFECODU-OHOTU -OHFASOTU2022-3-19 第51页 (1) 客户

19、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)。(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。 2022-3-19 第52页 (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

20、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)。2022-3-19 第53页382540801781415161738241234OPU k PayloadO

21、PUk OHOPUk - Optical Channel Payload UnitODUkODUk - Optical Channel Data UnitClient Signalmapped inOPUk PayloadClient SignalOTUkFECOTUk OHOTUk - Optical Channel Transport UnitAlignmAlignmentk indicates the order:1 2.5G2 10G3 40GOTUk bit rate: 255/(239-k) * STM-NODUk bit rate: 239/(239-k) * STM-N2022

22、-3-19 第54页Alignment1OTUk-OHODUk-OH2OPUk-OH3415 16OPUk净负荷(43808 字节)123456789101112131415161417FASRESTCM3GCC1GCC2TCMACTTCM2TCM6MFASTCM1PMEXPOPUkOverheadTCM5TCM4FTFLSMGCC0RESAPS/PCCRES382412022-3-19 第55页AlignmOPU k PayloadOPUk OHODUkOTUk OH1234116RowColumn78FRAME ALIGNMENT OVERHEAD AREAOTUk SPECIFIC OV

23、ERHEAD AREAODUk SPECIFIC OVERHEAD AREA1415OPUk SPECIFICOVERHEADAREAPSIEXPTCMACTTCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6GCC1GCC2FTFLPMRESRESAPS/PCCSMRESGCC0FASMFAS01109127FaultIndicationFieldOperatorIdentifierOperator Specific128 129138137255FaultIndicationFieldOperatorIdentifierOperator SpecificForwardBackwardFTFLM

24、apping& ConcatSpecificMapping& ConcatSpecific25501PTTTIBIP-812345678123PM12345678BEIBDISTAT12345678015Source AccessPoint Identifier3263Operator Specific1631Destination AccessPoint IdentifierTTITCMiSTATTTIBIP-81234567812312345678BEI/BIAEBDI12345678RESIAETCMiTTIBIP-81234567812312345678BEI/BIAE

25、BDI12345678MFAS: MultiFrame Alignment SignalPCC: Protection Communication Control channelPM: Path MonitoringPSI: Payload Structure IdentifierRES: Reserved for future international standardisationSM: Section MonitoringTCM: Tandem Connection MonitoringACT: Activation/deactivation control channelAPS: A

26、utomatic Protection Swiching coordination channelEXP: ExperimentalFAS: Frame Alignment SignalFTFL: Fault Type & Fault Location reporting channelGCC: General Communication ChannelJCJCJCNJO PJORESRESRES2022-3-19 第56页2022-3-19 第57页Optical Transport ModuleOPSnOTUkOptical Channel (OCh)Optical Channel

27、 Carrier (OCC)OCCOCCOCCClientODUkFECOHOCh Transport Unit (OTUk)OPUkOHOCh Data Unit (ODUk)ClientOHOCh Payload Unit (OPUk)WrapperAssociated overheadOPS0Optical Physical SectionOTM Overhead SignalOptical Supervisory ChannelOSCOOSOSCOHOHOHNon-associated overheadOMSnOTSnOptical Multiplex SectionOptical T

28、ransmission Section2022-3-19 第58页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。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ODU2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。 2022-3-19 第59页ODU1AlignmentODU1-OHOPU1-OH客户层信号Alignm

29、entODU1-OHOPU1-OH客户层信号OPU2-OHODU2-OHODU2AlignmentODU1-OHOPU1-OH客户层信号OPU2-OHODU2-OHOTU2AlignmentOTU2-OHOTU2FEC42022-3-19 第60页 现有城域网中大量数据网络业务接口为现有城域网中大量数据网络业务接口为GE/10GE,GE/10GE,从业务和应用层面来看从业务和应用层面来看，GE GE 将成为类似于今天将成为类似于今天155M 155M 的速率接口的速率接口 传统传统WDMWDM设备：使用设备：使用TMUXTMUX方式将子速率业务直接复用到波道上，只能方式将子速率业务直接复用到波

30、道上，只能点到点的传送，无法兼顾波道带宽高利用率和端到端的灵活调度点到点的传送，无法兼顾波道带宽高利用率和端到端的灵活调度 OTNOTN： 针对针对GEGE业务的映射，根据业务的映射，根据OTNOTN的时分复用理念，可以将的时分复用理念，可以将OPU1OPU1分为分为两个时隙，分别单独传送一个两个时隙，分别单独传送一个GEGE，这样既实现了，这样既实现了GEGE业务的映射，业务的映射，又实现了又实现了GEGE的透明传送和隔离，也为的透明传送和隔离，也为GEGE业务的直接交叉调度业务的直接交叉调度(GE (GE ADM)ADM)创造了条件。创造了条件。 对于对于10GE10GE映射映射ODU2O

31、DU2，目前，目前ITU ITU 也在加紧规范（也在加紧规范（ITU-T Sup.43ITU-T Sup.43） OTNOTN更适合于构建以更适合于构建以IPIP业务为主的端到端宽带业务承载网络（业务为主的端到端宽带业务承载网络（IP Over IP Over OTNOTN）。集成通道交叉连接功能的）。集成通道交叉连接功能的OTNOTN，具备波长，具备波长/ /子波长级复用、交叉连子波长级复用、交叉连接能力，同时能够提供强大的接能力，同时能够提供强大的OAMOAM功能功能 。2022-3-19 第61页2022-3-19 第62页 一般定义提供一般定义提供OTN G.709OTN G.709接

32、口的设备统称为接口的设备统称为OTNOTN设设备，但备，但OTNOTN网络核心是网络核心是OTNOTN节点设备（特别是交叉节节点设备（特别是交叉节点）点） OTNOTN设备接入能力基本上可以达到设备接入能力基本上可以达到Tb/sTb/s，接口有接口有STM-16/64, GE/10GESTM-16/64, GE/10GE等等 目前目前SDHSDH交叉调度能力在交叉调度能力在1Tbit/s 1Tbit/s 以下，而以下，而OTNOTN节节点设备的交叉颗粒可能基于点设备的交叉颗粒可能基于GE GE 、ODU1ODU1，交叉调度能，交叉调度能力会更强。力会更强。2022-3-19 第63页 实现光网

33、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)。2022-3-19 第64页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。2022-3-19 第65页2022-3-19 第66页n提供提供WSSWSS、PLCPLC、WBWB技术技术ROADMROADM

34、支持动态的业务波长分配支持动态的业务波长分配n提供提供GSSGSS支持动态的业务子波支持动态的业务子波 长分配长分配n提供灵活的波长调度和子波提供灵活的波长调度和子波 长调度长调度8xany8xany8xany8xany8xany8xany4xanyMGWRNCRNCRNCRNCMGW2022-3-19 第67页 距离 光信号的物理损伤，导致传输距离受限。这一个问题在40G存在的情况下尤其严重 排它性 不支持多厂家环境、不支持多规格网络（如100GHz、50GHz规格不能混合组网）、不支持小管道聚合成大管道应用 保护 倒换速度太慢，只能做业务恢复用（不能用做业务保护） 波长冲突 在大网络中非常

35、严重，导致网络资源分配 的难度增加，不得不采用轻载的方式解决问题2022-3-19 第68页 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。2022-3-19 第69页 2022-3-19 第70页 2022-3-19 第71页 2022-3-19 第72页 华为推出了华为推出了OTNOTN节点设备节点设备Optix OSN 3800/6800Optix OSN 3800/

36、6800 基于WDM设备，在电层提供OTN和GE的交叉能力 最大可支持320Gbit/s ODU1级别的交叉调度容量 最大可支持160/s GE的交叉调度容量 提供ODUk SNCP保护功能 10G速率的调度通过ROADM实现 在德国Acho（德国第二大运营商）开始应用，将近10套设备部署在城域网中 烽火已开发出独立于烽火已开发出独立于WDMWDM设备的设备的OTNOTN节点设备节点设备 中兴已开发出独立于中兴已开发出独立于WDMWDM设备的设备的OTNOTN节点设备节点设备ZTE WDM设备对设备对OTN体系的支持体系的支持线路接口线路接口所有线路接口都支持所有线路接口都支持OTN功能功能开销字节开销字节全面支持全面支持OTN的开销检测和利用的开销检测和利用交叉功能交叉功能支持支持2.5G颗粒的交叉调度颗粒的交叉调度ZTE WDM设备提供设备提供ROADM+GSS波长子波长灵活调度解决方案节省带宽资源和波长资源，波长子波长灵活调度解决方案节省带宽资源和波长资源，网络升级和维护简单、减少网络升级和维护简单、减少CAPEX和和OPEX2022-3-19 第73页 基于电层的OTN产品OTH 目前已有部分厂家可提供基于OTH的OTN产品，如爱立信（马可尼）、华为、英飞朗（Infinera）等 基于光层的OTN产品RO