OTN基础知识学习

OTN基础知识学习12024/1/27CATALOGUE目录OTN概述OTN体系结构OTN关键技术OTN传输性能与指标OTN网络规划与优化OTN设备与系统测试OTN发展趋势与挑战22024/1/2701OTN概述32024/1/27OTN（OpticalTransportNetwork，光传送网）是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN的发展经历了PDH、SDH、WDM、OTN等阶段，OTN通过G.709、G.798、G.872等一系列ITU-T建议规范了新一代数字传送体系。随着IP业务的迅速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越大，而且对网络带宽的动态分配和调度也提出了新的要求，OTN技术应运而生。OTN定义与发展42024/1/27多种客户信号封装和透明传输：OTN可以支持多种客户信号的映射和透明传输，如SDH、ATM、以太网等。大颗粒的带宽复用、交叉和配置：OTN目前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元（ODUk，k=0，1，2，3），即ODU0（GE，1000Mbit/s）ODU1（2.5Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和ODU3（40Gbit/s），光层的带宽颗粒为波长，相对于SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要大很多，对高带宽数据客户业务的适配能力更强。强大的开销和维护管理能力：OTN提供了和SDH类似的开销管理能力，OTN光通路层（OCh）的帧结构大大增强了该层的数字监视能力。另外OTN还提供6层嵌套串联连接监视（TCM）功能，这样使得OTN组网时，采用端到端和多个分段同时进行性能监视的方式成为可能。增强了组网和保护能力：通过OTN帧结构、ODUk交叉和多粒度映射的引入，大大增强了OTN的组网能力，改变了基于SDHVC-12/VC-4调度带宽和WDM点到点提供大容量传送带宽的现状。而采用前向纠错（FEC）技术，显著增加了光层传输的距离。OTN技术特点52024/1/27国家干线光传送网国家干线传送网具有跨地域、大容量、高可靠性等特点，OTN主要定位于国家一干和二干网络，省际骨干传送网的建设也可考虑采用OTN技术。城域/本地光传送网城域/本地传送网具有传输距离短、业务种类丰富、业务调度灵活等特点，OTN主要定位于城域核心层网络的建设。专网应用对于一些业务种类较为单一、业务流向较为固定的专网应用，如电力、石油等行业的专网应用，也可以考虑采用OTN技术来构建。省内/区域干线光传送网省内/区域内骨干传送网具有传输距离短、业务调度灵活等特点，OTN主要定位于省内骨干传送网的建设。OTN应用场景62024/1/2702OTN体系结构72024/1/27123提供端到端的连接，支持不同格式的客户信号映射和复用。光通道层（OCh）提供多波长光通道信号的复用、解复用和监控功能。光复用段层（OMS）提供光信号在各种类型光纤上的传输功能，同时实现光放大器或中继器的监控功能。光传输段层（OTS）OTN分层结构82024/1/27传送平面包括光通道、光复用段和光传输段等3个层网络，完成OTN信号的传送功能。管理平面对传送平面、控制平面以及整个系统进行管理，实现配置、故障、性能和安全等管理功能。控制平面通过信令支持OTN连接和网络的建立、维护和管理，负责路由和信令处理。OTN功能模型92024/1/27监控单元对OTN设备及其组成的网络进行性能监测、故障定位和安全管理。交叉连接器实现光通道层、光复用段层和光传输段层之间的交叉连接。光放大器对光信号进行放大，以补偿传输过程中的损耗。线路接口用于连接OTN设备之间的光纤链路，实现光信号的传输。合分波器实现多波长光信号的复用和解复用。OTN设备组成102024/1/2703OTN关键技术112024/1/27将电信号转换为光信号，采用高功率激光器产生稳定、高强度的光载波。光发射机光接收机光电转换效率将接收到的光信号转换为电信号，通过光电二极管实现光电转换。衡量光发射机和光接收机性能的重要指标，高效率意味着更低的能耗和更高的信号质量。030201光电转换技术122024/1/2703高速串行接口支持高速数据传输，如PCIe、CPRI等，确保OTN系统内部及与外部设备之间的高效数据交换。01高速ADC/DAC实现模拟信号与数字信号之间的转换，满足OTN系统对高速信号处理的需求。02FPGA/ASIC芯片提供强大的并行处理能力和高集成度，用于实现复杂的信号处理算法和协议处理。高速信号处理技术132024/1/27QPSK/16QAM等高级调制格式提高频谱利用率，增加系统传输容量，同时保持良好的抗干扰性能。灵活栅格技术根据业务需求灵活调整光信号的频谱间隔，提高频谱资源利用率。偏振复用技术利用光的偏振特性实现同一波长上两个正交偏振态信号的复用传输，成倍提高系统容量。先进调制技术142024/1/2704OTN传输性能与指标152024/1/27衡量光信号在传输过程中的质量，表示光信号功率与噪声功率的比值。光信噪比（OSNR）色散容限非线性效应表示光信号在传输过程中能够容忍的最大色散值，超过该值会导致信号失真。包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等，对光信号的传输性能产生重要影响。传输性能参数162024/1/27误码秒（ES）在一段时间内，如果误码率超过某一规定值，则称该时间段为误码秒。严重误码秒（SES）在一段时间内，如果误码率超过某一更严重的规定值，则称该时间段为严重误码秒。误码率（BER）衡量数字通信系统传输质量的主要指标之一，表示在传输过程中发生错误的比特数与总比特数之比。误码性能分析172024/1/27抖动与漂移性能抖动指数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离。漂移指数字信号的特定时刻相对其理想时间位置的长时间偏离。182024/1/2705OTN网络规划与优化192024/1/27线性拓扑适用于简单的点到点传输需求，具有低成本和易维护的特点。环型拓扑提供较高的网络可靠性和自愈能力，适用于对业务连续性要求较高的场景。网状拓扑具有高度的灵活性和可扩展性，适用于大型复杂网络，但建设和维护成本较高。网络拓扑结构选择202024/1/27根据业务需求和网络规模选择合适的OTN设备类型，如终端复用设备、交叉连接设备等。设备类型选择根据传输距离、业务类型和带宽需求等因素，合理配置设备的各项参数，如光功率、色散容限、交叉连接能力等。设备配置参数为提高网络可靠性，应对关键节点设备采用冗余配置，如主控板、电源板等关键部件的冗余备份。设备冗余设计节点设备配置策略212024/1/27环网保护利用环网的自愈能力，通过预先设定的保护倒换机制，实现业务在环网故障时的快速恢复。网状网保护通过在网络中部署多个备份路径，实现业务的灵活调度和故障时的快速重路由，提高网络的抗毁性。线性保护采用1+1或1:1保护方式，对主用通道进行实时备份，确保业务在故障发生时能够迅速切换至备用通道。网络保护机制设计222024/1/2706OTN设备与系统测试232024/1/27设备测试方法与技术设备功能测试验证OTN设备各项功能是否符合设计要求，包括光接口、电接口、交叉连接、保护倒换等功能的测试。设备性能测试对OTN设备的传输性能、误码性能、抖动性能等进行测试，确保设备性能满足标准规范。设备互通性测试验证不同厂商OTN设备之间的互通性，确保网络设备的兼容性和稳定性。242024/1/27测试计划制定测试环境搭建测试用例设计测试执行与记录系统测试流程与规范01020304明确测试目标、范围、资源、进度等要素，制定详细的测试计划。根据测试需求搭建相应的测试环境，包括网络拓扑、设备配置、测试仪表等。针对OTN系统各项功能和性能，设计合理的测试用例，确保测试的全面性和有效性。按照测试用例逐项进行测试，并记录测试结果，以便后续分析和处理。252024/1/27根据故障现象进行初步分析，定位故障可能的原因和范围。故障现象分析利用OTN设备提供的故障诊断工具，如告警信息、性能监测、环回测试等，进一步分析故障原因。故障诊断工具使用根据故障诊断结果，按照相应的故障排除步骤进行处理，如更换单板、调整配置参数、优化网络结构等。故障排除步骤对故障处理过程中的经验和教训进行总结和分享，提高故障处理能力和效率。经验总结与分享故障诊断与排除技巧262024/1/2707OTN发展趋势与挑战272024/1/27灵活栅格技术通过灵活栅格技术，实现OTN网络带宽的灵活分配和调整，提高网络资源利用率。高速光电子器件研发高速、高性能的光电子器件，如高速调制器、解调器、光放大器等，提升OTN系统性能。400G/1TOTN技术研究研究400G/1TOTN传输技术，提升网络传输容量和效率，满足日益增长的数据传输需求。超高速OTN技术研究进展282024/1/27SDN与OTN融合将软件定义网络（SDN）技术应用于OTN网络，实现网络资源的动态管理和调度，提高网络智能化水平。网络切片技术通过网络切片技术，为不同业务提供定制化的网络服务，提升网络服务质量。开放接口与标准化推动OTN网络开放接口和标准化工作，促进多厂商设备互联互通，降低网络建设和运维成本。软件定义OTN网络探索292024/1/27研究跨层优化和协同技术，实现OTN网络与其他网络层（如IP层、传输层