OTN技术原理及相关知识点

1、张张 杰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北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验 2011.5.23- 2 -提纲提纲 光纤通信演进及趋势光纤通信演进及趋势1 DWDM和和OTN的对比的对比2 OTN技术原理与特点技术原理与特点3 OTN国内外标准与规范国内外标准与规范4 光电报光电报 光电话光电话 光纤通信光纤通信- 4 -接收接收光源光源传输传输早期的视觉早期的视觉 光通信光通信“Troy is dead！”从从 “烽火戏诸侯烽火戏诸侯” 到到 “特洛伊之特洛伊之战战” -

2、5 -Claude Chappe的的“光电报光电报”欧洲欧洲最早的通信网络最早的通信网络 (1793-1852年年)- 6 -Alexander Graham Bell的的“光电话光电话”发送器发送器接收器接收器米米电池电池光源光源听筒听筒话筒话筒光束光束带狭缝的活带狭缝的活动和固定板动和固定板焦点处配备硒接焦点处配备硒接收装置的反射镜收装置的反射镜接收器接收器 发射器发射器光电话系统工作原理光电话系统工作原理光电话系统实验装置光电话系统实验装置1880年年6月月3日，继发明电话后日，继发明电话后4年贝年贝尔实验了人类历史上的第一个光电话尔实验了人类历史上的第一个光电话(Light Telep

3、hone) 通信系统通信系统 (1847-1922)(1847-1922)Bell和他和他的光的光电话电话- 7 -光纤通信光纤通信n十九世纪人们就已经掌握了十九世纪人们就已经掌握了内反射现象的基本原理内反射现象的基本原理 （John Tyndall, 1870）n早期即使带包层的光纤损耗早期即使带包层的光纤损耗也可达也可达1000dB/km 左右左右 （1960）n工艺改进使接近理论极限的工艺改进使接近理论极限的低损耗光纤成为可能低损耗光纤成为可能 （约约1979）内反射现象内反射现象- 8 -激光光源特点激光光源特点激射的一般条件：激射的一般条件：n 激励物质激励物质n 泵浦源泵浦源n 谐

4、振腔谐振腔普普通通光光激激光光n单色性好单色性好n相干性好相干性好n汇聚性好汇聚性好n发散角小发散角小n方向性强方向性强n亮度集中亮度集中n非相干光，谱线很宽非相干光，谱线很宽n空间发散，方向性差空间发散，方向性差n难以汇聚，强度不高难以汇聚，强度不高粒子数反转分布粒子数反转分布光信号正反馈与频率选择光信号正反馈与频率选择- 9 -伽马射线伽马射线X -射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光无线电波无线电波波长（波长（nm）10-41102104106108101010-21012光纤的电磁波谱光纤的电磁波谱O-band (1260-1360nm)E-band (1360-1460nm)

5、S-band (1460-1530nm)C-band (1530-1565nm)L-band (1565-1625nm)U-band (1625-1675nm)紫外区紫外区 可见光可见光近红外区近红外区 红外红外区区40060080010001200140016001800第一损耗窗第一损耗窗第二损耗窗第二损耗窗第三损耗窗第三损耗窗波长（波长（nm）第五损耗窗第五损耗窗第四损耗窗第四损耗窗- 10 -光纤通信系统组成光纤通信系统组成强度调制强度调制-直接检测直接检测 (IM-DD) 光纤数字通信系统组成框图光纤数字通信系统组成框图信道信道 (传输媒质传输媒质)TxTZ AmpAmpD QCI时

6、钟提取时钟提取判决电路判决电路CDR光缆光缆驱动驱动电路电路Rx光发射端机光发射端机光接收端机光接收端机发光二极管发光二极管或激光器或激光器光电检测器光电检测器电数据电数据信号信号电数据电数据信号信号 水平与趋势水平与趋势 需求与挑战需求与挑战 现状与问题现状与问题- 12 -当前我国网络的总体水平当前我国网络的总体水平2009/122010/12移动电话用户数移动电话用户数7.47 亿亿8.59 亿亿国定电话用户数国定电话用户数3.14 亿亿2.94 亿亿网民总人数网民总人数3.84 亿亿4.57 亿亿互联网国际出口带宽互联网国际出口带宽866,367 Mbps1,098,957 Mbps

7、通信光缆长度通信光缆长度826.7 万公里万公里995 万公里万公里Source: MIIT; CNNIC- 13 -新业务对接入带宽的要求新业务对接入带宽的要求- 14 -全球业务发展趋势预测全球业务发展趋势预测n2009-2014年全球年全球IP业务增长业务增长4倍以上，达到倍以上，达到0.767Zettabyte， 年复合增长率年复合增长率(CAGR)为为34%n到到2014年，年，1个人需要花费个人需要花费2年以上时间才能看完年以上时间才能看完IP网上在网上在1秒内传播秒内传播的视频业务流量，或者花费的视频业务流量，或者花费7200万万年看完年看完IP网上全年传播的视频业网上全年传播的

8、视频业务流量务流量- 15 - 网络需求网络需求/ /挑战挑战 C A P融合业务流持续增长融合业务流持续增长高带宽应用发展迅猛高带宽应用发展迅猛路由器端口速率提升路由器端口速率提升光网络结构日益复杂光网络结构日益复杂apacity容量需求容量需求l超大容量交换超大容量交换l超大流量汇聚超大流量汇聚l超高速率传输超高速率传输l超大规模组网超大规模组网l超宽带新业务超宽带新业务gility灵活性需求灵活性需求l多粒度可重构多粒度可重构l灵活业务疏导灵活业务疏导l自动连接建立自动连接建立l动态资源分配动态资源分配l性能感知可控性能感知可控ower功耗需求功耗需求l单元模块设计单元模块设计l功能组件

9、优化功能组件优化l绿色节能管理绿色节能管理l降低系统动态降低系统动态l减少电域处理减少电域处理需求与挑战需求与挑战- 16 -挑战之一：挑战之一：容量容量C A Pn当前当前容量容量 Tb/s，单通道速率，单通道速率 40Gb/sn未来未来10-15年年容量容量 Pb/s，单通道速率，单通道速率 Tb/s级级现象现象：系统容量快速增长：系统容量快速增长措施措施：提高全光频谱效率：提高全光频谱效率- 17 -挑战之二：挑战之二：灵活性灵活性C A Pl大信息量大信息量 l流式传输流式传输l 组播能力组播能力 融合业务融合业务l异构性异构性l开放性开放性l动态性动态性l分布性分布性l自治性自治性

10、IP分组网络分组网络超宽带超宽带多样化多样化突发性突发性基于基于 IP 的的各种新业务各种新业务对光网络的对光网络的期盼期盼适应性适应性大规模大规模分布式分布式层域化层域化问题问题: : 光交换与光联网能否很好地支持分组光交换与光联网能否很好地支持分组(IP) ?(IP) ?光网络光网络动态动态灵活灵活高效高效 传送模式传送模式 承载模式承载模式l交换模式交换模式l控制模式控制模式l管理模式管理模式l安全模式安全模式光网络光网络- 18 -挑战之三：挑战之三：功耗功耗C A P措施措施：交换向全光层转移：交换向全光层转移640Gb/s10.8KWCRS-1100Tb/s1.7MW160 CRS

11、-11Pb/s17.4MW(中型电站中型电站)1600 CRS-1堆叠堆叠堆叠堆叠现象现象：功耗限制带宽：功耗限制带宽增加增加- 19 -光传送网现状：光传送网现状：干线传送网干线传送网- 20 -光传送网现状：光传送网现状：城域传送网城域传送网- 21 -光传送网现状：光传送网现状：干线干线/ /城域核心城域核心- 22 -光传送网现状：光传送网现状：城域接入与汇聚城域接入与汇聚- 23 -承载业务流构成的演变承载业务流构成的演变GMPLSOTNPTNWDM(OXC) TDM(SDH)Packet Over Transport(MSTP)EOSMPLSRPRIP OVER WDM (ROAD

12、M)2001-20102010-1997-2001比例比例IP 业务流业务流TDM 业务流业务流- 24 -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颗粒大颗粒/大流量业务调度大流量业务调度n网络融合化网络融合化多业务承载与传递能力多业务承载与传递能力n传送智能化传送智能化自动交换自动交换/可控可管可控可管/业务感知业务感知n流量突发性流量突发性动态带宽调整动态带宽调整n接口统一性接口统一性简化承载网和提高效率简化承载网和提高效率n网络安全性网络安全性电信级的电信级的OAM和可靠性和可靠性骨干网骨干网All IP化对传送网的影响化对传送网的影响- 25 -传送网面临转型的压力传送网面

13、临转型的压力SDH/MSTP以太网以太网PTN OTN？IP/MPLS coreOptical Core(WDM,SDH,OTH,ROADM?)城域业务接入与汇聚城域业务接入与汇聚城域网核心层城域网核心层干线网干线网ASON/GMPLS控制平面控制平面网络管理平面网络管理平面光传输技术光传输技术光交换技术光交换技术光联网技术光联网技术IP驱动驱动传送网传送网- 27 -光光灵活灵活 光交换光交换智能光联网智能光联网高速光传输高速光传输IP业务驱动：业务驱动：扁平化结构扁平化结构- 28 -光传输技术：光传输技术：超高速超高速- 29 -光交换技术：光交换技术：灵活性灵活性技术技术粒度粒度特点特

14、点光电路交换光电路交换波长波长/波带波带/光纤光纤静态配置或者端到端信令静态配置或者端到端信令光突发交换光突发交换1 s-100 s突发包突发包预留带宽交换，无需缓存预留带宽交换，无需缓存光分组交换光分组交换10ns-10 s光分组光分组存储转发交换，需要缓存存储转发交换，需要缓存光电路交换光电路交换光突发交换光突发交换光分组交换光分组交换- 30 -光电路交换网络光电路交换网络交换平面交换平面控制平面控制平面端到端信令端到端信令波长光通路波长光通路 -routing光交叉连接节点光交叉连接节点GMPLS控制器控制器- 31 -光分组交换网络光分组交换网络控制头控制头数据分组数据分组交换平面交

15、换平面控制平面控制平面光分组交换节点光分组交换节点OPS 控制器控制器- 32 -光突发交换网络光突发交换网络控制分组控制分组突发数据包突发数据包时间偏差时间偏差交换平面交换平面控制平面控制平面光突发交换节点光突发交换节点OBS 控制器控制器- 33 -传送功能传送功能控制功能控制功能光联网技术：光联网技术：智能化智能化信令处理信令处理资源管理资源管理业务发现业务发现保护恢复保护恢复路由控制路由控制- 34 -7MP S5ABCDIP净荷净荷IP分组头分组头MPLS标记标记IN IF IN LABEL OUT IF OUT LABELA2D3B5C7B9D7OXCINOUTIN - OUT-

16、35 -通用多协议标签交换通用多协议标签交换 (GMPLS)FA-LSCFA-TDMFA-PSCBundleFiber nFiber 1FSC CloudLSCCloudTDMCloudPSCCloudLSCCloudTDMCloudPSCCloudExplicitLabel LSPsTime-slotLSPsFiber LSPs LSPsExplicitLabel LSPsTime-slotLSPs(Multiplex Low-order LSPs)(Demultiplex Low-order LSPs) LSPs- 36 -自动交换光网络自动交换光网络 (ASON) 控制平面控制平面 (C

17、P)传送平面传送平面 (TP) LN1 LN2 LN3 LN1 LN2 LN3数据通信网数据通信网 (DCN)管理信息传送管理信息传送信令信息传送信令信息传送管理平面管理平面 (MP)TP 层网络管理层网络管理CP管理管理资源资源管理管理CCINMI-TNMI-ACCI： 连接控制接口连接控制接口NMI：网络管理接口：网络管理接口- 37 -传送网：传送网：“传输传输+交换交换+联网联网”的载体的载体电路层电路层通道层通道层段层段层物理层物理层传传输输媒媒质质层层铁路铁路火车火车集装箱集装箱货物货物- 38 -光同步数字传送网光同步数字传送网 (SDH)C-4-64cC-4-256cC-4-1

18、6cC-4-4cAU-4-4cVC-4-4cAU-4-16cVC-4-16cAU-4-64cVC-4-64cAU-4-256cVC-4-256c x 1 x 1 x 1 x 1AUG-64AUG-256AUG-16AUG-4STM-256STM-64STM-16STM-4 x 1 x 1 x 1 x 1 x 4 x 4 x 4 x 4C-4C-3C-2C-12C-11VC-11VC-12VC-2VC-3TUG-2TU-2STM-0AUG-1VC-3TUG-3VC-4AU-3TU-11TU-3AU-4STM-1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x4 x 3 x 3 x 7x 7 指针处理

19、指针处理 复用复用 定位校准定位校准 映射映射 x 3TU-12- 39 -OBA.MuxDemux. 1.OTUOSCOSCOSCOSCOBA：光功率放大器：光功率放大器OLA：光线路放大器：光线路放大器OPA：光前置放大器：光前置放大器OSC密集波分复用系统密集波分复用系统 (DWDM)OPAOLAOLAOPAOLAOLAOBADemuxMuxkk+1N1kk+1NOTUOTUOTU彩彩色色接接口口彩彩色色接接口口彩彩色色接接口口彩彩色色接接口口普普通通接接口口普普通通接接口口客户客户客户客户客户客户客户客户普普通通接接口口普普通通接接口口客户客户客户客户客户客户客户客户多波长传输信号多波

20、长传输信号OTU：光转发单元：光转发单元OSC：光监控信道：光监控信道Mux/Demux：复用器：复用器/解复用器解复用器- 40 -光传送网光传送网 (OTN)- 41 -分组传送网分组传送网 (PTN)MPLS headerConnection-oriented, LSP, LDP,Traffic EngineeringPWE3, BFD/FRR EnhancedL3 ignoranceBi-direction LSPCarrier Class OAM & Protection Simplified & EnhancedIP headerIPPayloadIPEncapsu

21、lationPHYBest EffortConnection-lessPoor QoSIP routingSingle serviceMPLS headerIPpayloadIP headerEncapsulationPHYMPLS(opt)EncapsulationConnection-orientedQoS GuaranteeMPLS/IP couplingComplexityT-MPLS / MPLS-TPMPLS headerIPpayloadIP headerEncapsulationPHY(opt)EncapsulationConnection-orientedOAM& P

22、SQoS GuaranteeMPLS/IP decouplingSimplifiedn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nMPLS-TP是基于MPLS体系结构并满足传送网需求的PTN实现技术- 42 -全光网全光网 (AON)- 43 -传送网演进的时间窗传送网演进的时间窗分组化“渗透”的四个演进阶段：n阶段1：电路交换光传送设备，支持表层的分组化特性 (如MSTP)n阶段2：波长交换光传送设备，支持表层的分组化特性 (如IP over WDM)n阶段3：电层交换以分组为核心 (如PTN)n阶段4：光层交换以分组为核心 (如OPS)- 44 -提纲提纲 光纤通

23、信演进及趋势光纤通信演进及趋势1 DWDM和和OTN原理对比原理对比2 OTN技术原理与特点技术原理与特点3 OTN国内外标准与规范国内外标准与规范4 原理概念原理概念 功能分类功能分类 系统构成系统构成- 46 -波分复用的原理概念波分复用的原理概念Sir Isaac Newton (1642-1727) (1642-1727) and his Corpuscular Theory of Light and his Corpuscular Theory of Light三棱镜分光实验三棱镜分光实验- 47 -波分复用：波分复用：Wavelength-Division Multiplexing

24、光纤光纤光源光源 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。波分复用系统。- 48 -SDMFDMTDMOTDMn串扰串扰n非线性效应非线性效应n模拟滤波器设计模拟滤波器设计n.数字数字OSDM光纤光纤OFDM=WDM (模拟特征模拟特征 !)光放大器光放大器光域复用方式光域复用方式SDM：空分复用空分复用FDM：频分复用频分复用TDM：时分复用时分复用WDM：波分复用波分复用- 49 -OTDM传输系统示意图传输系统示意图

25、WDM80 Gbit/s - 10 Tbit/s - .3421-Controlled LaserWDMModulatorsETDMETDMETDMETDMUltra Fast Optical DEMUX123480 Gbit/s - 1.28 Tbit/s - t1234Pulse SourceModulators1234ETDMETDMETDMETDMWDM传输系统示意图传输系统示意图WDM和和OTDM传输系统比较传输系统比较- 50 -WDM是释放光纤带宽潜能的钥匙是释放光纤带宽潜能的钥匙 RX TDM电处理域电处理域 光处理域光处理域RX TDM光放大器光放大器 TDM TXWDM M

26、UX WDM DEMUX再生器再生器 TDM TX RX TDM再生器再生器 TDM TX- 51 -YDFAPDFATDFAEDFARaman放大器放大器波波 长长 (nm)饱和输出功率饱和输出功率 (dBm)光放大解决了多波长传输的光放大解决了多波长传输的加油加油问题问题EDFA：掺铒光纤放大器：掺铒光纤放大器TDFA：掺铥光纤放大器：掺铥光纤放大器PDFA：掺镨光纤放大器：掺镨光纤放大器YDFA：掺镱光纤放大器：掺镱光纤放大器- 52 -WDM使单纤传输容量产生飞跃使单纤传输容量产生飞跃假设假设1条行车道相当于条行车道相当于1路路64Kb/s信号，那么现有技术信号，那么现有技术条件下的条

27、件下的1根光纤包括根光纤包括2500万条车道，或者宽度相当于万条车道，或者宽度相当于9.6万公里！万公里！- 53 -WDM为新型光器件的应用提供舞台为新型光器件的应用提供舞台n宽带光放大器宽带光放大器n多波长和可调谐激光器多波长和可调谐激光器n外调制器外调制器n波长复用波长复用/解复用器解复用器n光滤波器光滤波器n光开关光开关n增益均衡器增益均衡器n色散补偿器色散补偿器n波长变换器波长变换器n- 54 -稀疏波分稀疏波分 (CWDM) 技术技术wavelength (nm)E00.30.60.91.21300140015001600损耗损耗 (dB/km)OLC传统单模光纤传统单模光纤全波光

28、纤全波光纤传统单模光纤传统单模光纤和全波光纤和全波光纤-1001020色散色散 (ps/nm.km)S1260-13601360-14601460-15301530-15651565-1625nm1271 1291 1311 1331 1351 1371 1391 1411 1431 1451 1471 1491 1511 1531 1551 1571 1591 1611 ITU-T G.694.2： CWDM（1271-1611nm，间隔，间隔20nm）- 55 -密集波分复用技术密集波分复用技术 (DWDM)15301610/16251565Fiber G.652 / G.655 nmBa

29、nd CBand LITU-T G.694.1：DWDM（193.1THz，间隔，间隔12.5,25,50或或100GHz）- 4 5- 4 0- 3 5- 3 0- 2 5- 2 0- 1 5- 1 0- 501 5 3 01 5 3 21 5 3 51 5 3 71 5 4 01 5 4 21 5 4 51 5 4 71 5 5 01 5 5 21 5 5 51 5 5 71 5 6 01 5 6 2W a v e le n g t h ( n m )Loss (dB)0dB-10-20-30-4080波，波，50GHz间隔间隔- 56 -城域城域DWDM系统系统SDH STM-nGiga

30、bit EthernetFast EthernetATMFiber ChannelESCONFICONHDTV FDDI.- 57 -长途长途DWDM系统系统400 - 600kmTxRxTxRxTxRxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRx传统应用：传统应用：200波，单波波，单波10Gb/s，电再生距离，电再生距离 400-600km，放大器间距，放大器间距80-120kmTxRxTxRxTxRxTxRx超长途应用：超长途应用：色散补偿与增益均衡，前向误码纠错，非线性控制，喇曼放大技术色散补偿与增益均衡，前向误码纠错，非线性

31、控制，喇曼放大技术2000 - 5000 kmDCLADCLADCLA- 58 -DWDM系统构成系统构成接收端波接收端波长转换器长转换器复复用用器器功率放大功率放大合合波波器器光发送光发送解解复复用用器器前置放大前置放大分分波波器器光接收光接收合合波波器器分分波波器器线路放大线路放大光发送光发送光接收光接收解解复复用用器器前置放大前置放大分分波波器器光接收光接收合合波波器器分分波波器器线路放大线路放大光发送光发送 光接收光接收复复用用器器功率放大功率放大合合波波器器光发送光发送公 务 联 络公 务 联 络使用者通路使用者通路网 络 管 理网 络 管 理发送端波发送端波长转换器长转换器接收端波

32、接收端波长转换器长转换器发送端波发送端波长转换器长转换器TXRXSDH终端终端RXTXSDH终端终端波分复用终端设备波分复用终端设备 光缆光缆 光中继设备光中继设备 光缆光缆 波分复用终端设备波分复用终端设备 公 务 联 络公 务 联 络使用者通路使用者通路网 络 管 理网 络 管 理公 务 联 络公 务 联 络使用者通路使用者通路网 络 管 理网 络 管 理- 59 -3R：电再生器：电再生器 Mux：波分复用器：波分复用器 Demux：波分解复用器：波分解复用器B：光功率放大器：光功率放大器 L：光线路放大器：光线路放大器 P：光前置放大器：光前置放大器主光通道主光通道BPLLLLPBMu

33、xDemux3RMux DemuxOTUBPLLLLPBMuxDemuxMux DemuxOTU3R3ROTUOTUOTUOTUMPI-SMPI-RS R MPI-SMPI-RS R 子光子光通道通道子光子光通道通道主光通主光通道道主光通主光通道道- 60 -OTU光转发单元光转发单元SDH标准光接口标准光接口S DWDM彩色光接口彩色光接口SnOEO光检测器光检测器激光器激光器外调制器外调制器驱动电路驱动电路光接收模块光接收模块光发送模块光发送模块定时定时提取提取光检测器光检测器激光器激光器光接收模块光接收模块光发送模块光发送模块开销处理开销处理(J0,B1)开销处理开销处理(J0,B1)驱

34、动电路驱动电路偏置电路偏置电路判决器判决器定时定时提取提取判决器判决器- 61 -波分复用波分复用/解复用单元解复用单元 1 n 1 n输入波导输入波导聚焦平板波导聚焦平板波导输出波导输出波导LL+D DLL+2D DLL+3D DLL+4D DL-40-30-20-100155015551560156515701575wavelength (nm)transmission (dB)例：阵列波导光栅解复用器例：阵列波导光栅解复用器 (AWG)- 62 -例：掺铒光纤放大器例：掺铒光纤放大器 (EDFA)光放大单元光放大单元415/2I980nm10ms15201570nm亚稳态亚稳态信号光信号

35、光泵浦光泵浦光413/2I411/2IWDM隔离器隔离器分光分光耦合器耦合器WDM隔离器隔离器分光分光耦合器耦合器EDF泵浦激光器泵浦激光器980/1480nm- 63 -3R再生单元再生单元MuxDemux Demux3R3RMuxPBPB判决器判决器定时定时提取提取光检测器光检测器激光器激光器外调制器外调制器驱动电路驱动电路输入光信号输入光信号光接收模块光接收模块光发送模块光发送模块3R再生器再生器开销处理开销处理(J0,B1)输出光信号输出光信号- 64 -光监控通道光监控通道OSC处理处理OSC处理处理OSC处理处理WDM节点设备节点设备WDM节点设备节点设备WDM节点设备节点设备业务

36、波长业务波长光监控通光监控通道道(OSC)光纤光纤光纤光纤- 65 -波长选择开关波长选择开关 (WSS)ICs Developed for HDTV displaysCombines Si CMOS backplane with LC overlay - gives high resolution (1280 x 768 pixel) reflective display engine CMOS backplane is commercially available HDTV chip Takes advantage of extensive development in HDTV to c

37、reate a low-cost, highly flexible optical switching core Flexible Banded Wavelength-Selective Switching Band Drop Band Add DEMUX MUX Drop Channels Add Channels N x N Switch Matrix VOAs Drop Channels Add Channels Broadcast and Select Bus-Like & Minimal Switching DEMUX Wavelength BlockerCoupler MU

38、X Coupler Drop Channels Add Channels Drop Module Add Module DEMUX 2x1 Switches VOAs Coupler Drop Module Drop Channels Add Channels Add Module 可重构光分插复用器可重构光分插复用器 (ROADM) 与与SDH的关系的关系 与与DWDM的关系的关系- 68 -现有技术分析现有技术分析光纤光纤/管道管道WDMSDHTDMIP/MPLS/以太网以太网VC-12/VC-4交叉，交叉，大颗粒分组业务封大颗粒分组业务封装效率低装效率低WDM管理功能弱，管理功能弱，J0

39、,B1,组网能力弱，点到点组网能力弱，点到点连接连接网络保护方式不完善网络保护方式不完善网络层次多，功能网络层次多，功能部分重叠部分重叠目前目前IP over SDH over WDM不再适应大颗粒不再适应大颗粒IP分组业务传送！分组业务传送！- 69 -WDM点亮了光传送层点亮了光传送层单信道系统单信道系统代表技术：代表技术：SDH1980S多信道系统多信道系统代表技术：代表技术：WDM1990S可重构网络可重构网络代表技术：代表技术：OTN当前当前- 70 -n1998年，年，ITU-T提出提出OTN的框架标准的框架标准G.872n1999年，年，Lucent 提出提出Digital Wr

40、apper的概念的概念n2002年，年，ITU-T发布了发布了OTN接口标准接口标准G.709，定义了，定义了光传送体系光传送体系(OTH)、支持多波长传输的功能开销、支持多波长传输的功能开销、帧结构、比特速率、映射方式等帧结构、比特速率、映射方式等OTN技术背景技术背景n2000年以后，随着自动交换光网络年以后，随着自动交换光网络(ASON)的出现，的出现，OTN技术增加了与智能控制相关的内容技术增加了与智能控制相关的内容- 71 -OTN关键特征关键特征网络范畴的扩展网络范畴的扩展nOTN范畴包含了光层网络和电层网络范畴包含了光层网络和电层网络高带宽的复用、交换和配置高带宽的复用、交换和配

41、置nODU0/ODU1/ODU2(e)/ODU3/ODU4颗粒颗粒多层嵌套的串联连接监视（多层嵌套的串联连接监视（TCM）功能）功能nTCM1 TCM6前向纠错（前向纠错（FEC）支持能力）支持能力nG.709 FEC, 增强型增强型FEC, - 72 -OTN技术和技术和SDH技术的区别技术的区别OTN与与SDH的关系的关系 OTN是面向传送层的技术，内嵌标准是面向传送层的技术，内嵌标准FEC，在光层和，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务的承载与调度 SDH主要是面向接入和汇聚层，无主要是面向接入和汇聚层，无F

42、EC，电层的维护，电层的维护管理开销较为丰富，对于大小颗粒业务都适用管理开销较为丰富，对于大小颗粒业务都适用 OTN设计的初衷是希望将设计的初衷是希望将SDH作为净负荷完全封装到作为净负荷完全封装到OTN中中- 73 -OTN与与SDH的关系的关系OTNSDH光复用段层光复用段层(OMS)光通道层光通道层(OCh)光传输段层光传输段层(OTS)复用段层复用段层(MS)通道层通道层(PATH)再生段层再生段层(RS)物理层物理层(FIBER)- 74 -n相互独立关系：相互独立关系：OTN与与SDH 网络独立运行，承载不同类型的业务，网络独立运行，承载不同类型的业务，原则上原则上SDH 网络用于

43、承载小颗粒业务网络用于承载小颗粒业务 (GE速率以下速率以下) , 大颗粒业务大颗粒业务 (GE 及以上颗粒及以上颗粒) 推荐直接用推荐直接用OTN 承载承载n客户客户-服务关系：适用于服务关系：适用于OTN 线路速率高于线路速率高于SDH 线路速率的情况，可线路速率的情况，可提高链路资源的利用率；同时利用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网络的调度和保护能力, 可以可以提高增强系统的生存性提高增强系统的生存性n基于基于SDH 的的ASON 与与OTN 网络在传送平面的关系上和传统的网络在传送平面的关系上和传统的SDH 网网络一致，当络一致，当OTN 具备智能控制平面具

44、备智能控制平面 (即基于即基于OTN 的的ASON) 时，两者时，两者的智能控制平面应该支持互通，在客户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服务模型中还应该具备跨层次的保护恢复功能协调机制的保护恢复功能协调机制OTN与与SDH的关系的关系OTN技术和技术和SDH技术的关系技术的关系- 75 -OTN与与WDM的关系的关系nOTN是将波分设备抽象化的结果，可抽象为如下类型：是将波分设备抽象化的结果，可抽象为如下类型：n不带不带ODUk交叉的波分设备（传统波分设备）交叉的波分设备（传统波分设备）n带带ODUk交叉的波分设备（交叉的波分设备（ODUk电交叉设备）电交叉设备）

45、- 76 -不带不带ODUk层交叉的波分设备层交叉的波分设备OTN与与WDM的关系的关系- 77 -OTN与现有与现有WDM网络的关系网络的关系带带ODUk层交叉的波分设备层交叉的波分设备多业务多业务接入接入光电混合光电混合交叉联动交叉联动客户侧客户侧/线路侧线路侧分离结构分离结构- 78 -nWDM是面向传送层的技术，而是面向传送层的技术，而OTN实际也是更多关实际也是更多关注传送层功能的技术，所以注传送层功能的技术，所以OTN基本可以理解为是基本可以理解为是为为WDM量身定制的技术。量身定制的技术。G.709标准中已经提到，标准中已经提到，光复用段层光复用段层(OMS)层就是依靠层就是依靠

46、WDM技术来实现的技术来实现的n最初的最初的WDM设备在信号结构上并没有统一的标准，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仅仅是将各种业务直接通过O-E-O实现非特定波长实现非特定波长到特定波长的转换。到特定波长的转换。OTN标准发布后，由于其非常标准发布后，由于其非常适合适合WDM的特点，而且有利于推进不同厂家波分设的特点，而且有利于推进不同厂家波分设备的互连互通，所以迅速成为备的互连互通，所以迅速成为WDM设备的事实标准设备的事实标准OTN与与WDM的关系的关系- 79 -提纲提纲 光纤通信演进及趋势光纤通信演进及趋势1 DWDM和和OTN原理对比原理对比2 OTN技术

47、原理与特点技术原理与特点3 OTN国内外标准与规范国内外标准与规范4- 80 -1. 分层结构分层结构2. 光层技术光层技术3. 电层技术电层技术4. 业务装载业务装载5. 生存性生存性6. 性能监视性能监视Optical Transport ModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术技术- 81 -OTN分层分层/分域结构分域结构- 82 -OTN的的层次层次关系关系- 83 -OTN网络分域网络分域nOTN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传送网络

48、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。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（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），域内的物理连接称为域内接口（域内接口（IaDI）- 84 -1. 分层结构分层结构2. 光层技术光层技术3. 电层技术电层技术4. 业务装载业务装载5. 生存性生存性6. 性能监视性能监视Optical Transport ModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0

49、OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术技术- 85 -光层技术光层技术- 86 -实现实现多波长多波长光信号的联光信号的联网功能网功能实现光复用段信头开销实现光复用段信头开销的处理的处理光复用段的管理与维护光复用段的管理与维护光层技术光层技术- 87 -各种光纤及其它物理媒各种光纤及其它物理媒介的传送功能介的传送功能光层技术光层技术- 88 -OTM-0.m1234116 173824Payload(4 x 3808 bytes)38254080OTU k FEC(4 x 256 bytes)Fra me Alignment,OTU k, ODU k & OPU kO

50、verheadnOTM-0.m没有波长，没有光层开销，不支持光监控通道，但具有没有波长，没有光层开销，不支持光监控通道，但具有特定帧格式（特定帧格式（OTUk）nm=速率等级，速率等级，1=2.5G, 2=10G, 3=40G，例如，例如m=2，或，或m=3n用于和其他厂家的波分设备互连（用于和其他厂家的波分设备互连（OTUk互连）互连）OTM-0.m 信号信号- 89 -OTM-n.mOTM Overhead Signal (OOS)1nOSC1234116 173824Fr a m e Alignment ,OTUk, ODUk & OP UkOverheadPayload(4 x

51、 3808 bytes)38254080OTUk FE C(4 x 256 bytes)1234116 173824Fr a m e Alignment ,OTUk, ODUk & OP UkOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTUk FE C(4 x 256 bytes)1234116 173824Fr a m e Alignment ,OTUk, ODUk & OP UkOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTUk FE C(4 x 256 bytes)1234116 173824Fr a

52、 m e Alignment ,OTUk, ODUk & OP UkOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTUk FE C(4 x 256 bytes)1234116 173824Fr a m e AlignmentOTUk, ODUk & OP UkOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTUk FE C(4 x 256 bytes)nOTM-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（都有特定的帧格

53、式（OTUk），同时支持光层开销（），同时支持光层开销（OOS）和光监控通道）和光监控通道nn=波长数，例如波长数，例如n=40,n=80nm=速率等级，速率等级，1=2.5G,2=10G,3=40G，例如，例如m=2，或，或m=123n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（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帧做一些帧做一些特殊修改（特殊修改（OTUkV），例如使用），例如使用AFEC替代标准替代标准FEC）OTM-n.

54、m 信号信号- 90 -nOTM-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（都有特定的帧格式（OTUk）nn=波长数，例如波长数，例如n=40,n=80nr=Reduced，指不支持光层开销和光监控通道，指不支持光层开销和光监控通道nm=速率等级，速率等级，1=2.5G,2=10G,3=40G，例如，例如m=2，或，或m=123n用于和其他厂家的波分设备互连（在波长级互连）用于和其他厂家的波分设备互连（在波长级互连）OTM-16r.m111234116 173824Fra me Alignmen

55、t,OTU k, ODU k & O PU kOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTU k FEC(4 x 256 bytes)1234116 173824Fra me Alignment,OTU k, ODU k & O PU kOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTU k FEC(4 x 256 bytes)1234116 173824Fra me Alignment,OTU k, ODU k & O PU kOverheadPayload(4 x 3808 bytes)3825

56、4080OTU k FEC(4 x 256 bytes)1234116 173824Fra me Alignment,OTU k, ODU k & O PU kOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTU k FEC(4 x 256 bytes)1234116 173824Fra me AlignmentOTU k, ODU k & O PU kOverheadPayload(4 x 3808 bytes)38254080OTU k FEC(4 x 256 bytes)OTM-nr.m 信号信号- 91 -OMSnOTSnOTM-n.mF

57、ullfunctionalityOChOTUkVOTUkV只能和自己的设备相连，用到只能和自己的设备相连，用到了一些自己的技术了一些自己的技术OTUkODUkClients (e.g. STM-N, ATM, IP, Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUk用于和其他厂家的设备互连，用于和其他厂家的设备互连，信号格式有确定的标准信号格式有确定的标准OTM-n.m和和OTM-nr.m的区别的区别- 92 -1. 分层结构分层结构2. 光层技术光层技术3. 电层技术电层

58、技术4. 业务装载业务装载5. 生存性生存性6. 性能监视性能监视Optical Transport ModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术技术- 93 -n将各种客户信号统一封装成将各种客户信号统一封装成OTUk帧，然后在网络间传递帧，然后在网络间传递OTUk帧帧n利用波分复用技术实现大容量业务传送利用波分复用技术实现大容量业务传送n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电层开销和光层开销实现强大的网络维护管理功能n依靠统一的标准，实现不同厂家依靠统一的

59、标准，实现不同厂家OTN设备互连互通设备互连互通n减少了网络层次，从而可降低运行商的成本减少了网络层次，从而可降低运行商的成本电电层技术层技术- 94 -n从狭义的角度说，从狭义的角度说，OTN就是就是OTUk帧帧nOTUk帧是帧是OTN信号在电层的帧格式信号在电层的帧格式nOTM可以理解为可以理解为n个个OTUk同时传送同时传送OTUk帧帧电层技术电层技术-帧结构帧结构- 95 -OTU typeOTU nominal bit rateOTU bit rate toleranceOTU1255/238 2 488 320 kbit/s 20 ppmOTU2255/237 9 953 280

60、kbit/sOTU3255/236 39 813 120 kbit/sOTU4255/227 99 532 800 kbit/sODU typeODU nominal bit rateODU bit rate toleranceODU01 244 160 kbit/s 20 ppmODU1239/238 2 488 320 kbit/sODU2239/237 9 953 280 kbit/sODU3239/236 39 813 120 kbit/sODU4239/227 99 532 800 kbit/sODU2e239/237 10 312 500 kbit/s 100 ppmODUflex for CBR client signals239/238 client signal bit ratec