OTN技术概述ppt课件

1、OTN技术概述,承载网规划系统部 宋晓鹏,目录,OTN概述 OTN网络层次结构 OTN帧结构 业务到OTN的映射 扩展OTN帧,.,OTN概述,OTN的产生背景 SDH/SONET已经非常成熟，但其在传送层方面存在不足。 互联网、电子商务、移动技术发展迅速，以太网等数据业务发展迅速。 DWDM的发展。 TDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准,.,OTN概述,OTN的产生背景,.,OTN概述,ITU为何要制定OTN标准？ 统一传送网的传送层标准： 传送网从业务处理方式上可分为接入层，汇聚层和传送层。传送层原来的事实标准是SDH，但SDH太多地兼顾了接入层和汇聚层技术，不太适用于传送层，所以

2、ITU制定了OTN，专门加强了传送层的功能，减弱了接入和汇聚层的功能，希望能将所有业务的传送层统一成一个标准。统一的标准有利于实现不同厂家设备的互通。 提供更好的管理功能：OTN更加强调面向传送层的网络管理和维护功能，为实现这些功能制定了丰富的维护管理开销，并对这些开销的功能和实现给出了详细的定义，有利于实现管理维护信息的互连互通,.,OTN概述,OTN的产生 1999年初，Lucent 提出wave Wrapper的概念。 ITU-T在2002年发布G.709 Interfaces for the optical transport network G.709定义了 Optical Tran

3、sport Module of order n (OTMn)的以下需求: 光传送体系Optical Transport Hierarchy (OTH) 支撑多波长传输网络的开销定义 帧结构 比特速率 各种映射方式,.,OTN概述,OTN的相关标准 框架 G.871 体系架构 G.872 结构和映射 G.709 设备功能特征 G.798 性能 G.8201,G.8251 物理层 G.664,G.693,G.959.1 设备管理特性 G.874,G.874.1,G.875,G.7710 保护 G.873.1,.,OTN概述,OTN的特点 为实现T比特传输，传输层采用DWDM技术（OMS层） 不同的

4、网络速率接口2.5G,10G,40G SDH/SONET, ETHERNET, ATM, IP, MPLS，GFP 业务都可以透明传输 减少了网络的层次Shortest physical layer stack for data services (IP/TDM OTN Fiber) 使用FEC纠错编码，提高了误码性能，增加了光传输的跨距,.,OTN概述,不采用OTN的WDM的劣势： 直接将Client signal (e.g. STM-N, GbE) 放到波长上，没有完善的网络监控能力 或者采用非介入的检测方式，在网络的各个节点尤其是中继节点上需要对不同业务作不同的检测，网络设备的复杂程度增

5、加很多 不同业务的特殊信令的处理更是一个不可完成的任务。（如AIS处理等）,.,OTN概述,OTN与SDH的比较 OTN是面向传送层的技术，特点是结构简单，内嵌标准FEC，丰富的维护管理开销，只有很少的时隙，只适用于大颗粒业务接入 SDH主要面向接入和汇聚层，结构较为复杂，有丰富的时隙，对于大小颗粒业务都适用，无FEC，维护管理开销较为丰富 OTN设计的初衷就是希望将SDH作为净荷完全封装到OTN中，以弥补SDH在面向传送层时的功能缺乏和维护管理开销的不足,.,OTN概述,波分和OTN的关系 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

6、量身定制的技术。在G.709标准中已经提到，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概述,OTN对于以太网的支持 OTN在设计时是面向TDM业务的，对于数据业务的支持并没有过多地考虑。数据业务的发展速度远远超过了TDM业务，OTN必须要考虑对数据业务的支持 在现有技术条件下，OTN有两种方式来支持数据业务：一种为通过GFP适配数据业务，例如多个GE通过GFP

7、封装后再封装到OTN净荷中，此方式适用于低速的GE业务；一种为采用更高速率的OTN帧（Over Clock）将以太网直接作为净荷封装到OTN中，适用于高速以太网业务。例如10GE LAN速率为10.3125Gbps，可以将其映射到11.1Gbps的OTU2帧中实现完全透传,.,OTN概述,OTN的交叉 波分设备为支持ASON功能，必须具备交叉功能 光交叉，例如ROADM，OXC ROADM是波分设备采用的一种较为成熟的光交叉技术 利用现有技术，ROADM可以较为方便的实现4个光方向每个光方向40或80波的交叉，交叉容量1.6T或3.2T。预计将来可以很快支持8个光方向 适用于大颗粒业务 在现有

8、技术条件下，大容量时成本明显低于电交叉技术，在小容量时成本高于电交叉 传输距离可能受到色散，OSNR和非线性等光特性的限制，增加OTU中继可以解决这个问题，但成本过高,.,OTN概述,OTN的交叉 电交叉，包括多种实现方式，例如基于SDH TSI时隙交换的交叉，基于ODU1的交叉 交叉容量低于光交叉，目前技术最大也就T比特量级 支持子波长一级的交叉 适用于大颗粒和小颗粒业务 容量低时有成本优势，容量高时成本很高 O-E-O技术使得传输距离不受色散等光特性限制,.,OTN网络层次结构,OTN网络层次,Optical Multiplex Section (OMSn) layer network,.

9、,OTN网络层次结构,.,OTN网络层次结构,全功能OTM和简化OTM,.,OTN网络层次结构,OTM-nr.m （波分设备最终输出的主光信号）,由多个波长组成，每个波长都有特定的帧格式（OTUk） n=波长数，r=不支持光层开销和光监控通道，m=速率等级 用于和其他厂家的波分设备互连（在波长级互连）,.,OTN网络层次结构,OTM-0.m 信号 (m=1,2,3),0=没有波长，没有光层开销，不支持光监控通道 有特定帧格式（OTUk） m=速率等级 用于和其他厂家的波分设备互连（OTUk互连）,.,OTN网络层次结构,OTM-n.m （波分设备最终输出的主光信号）,由多个波长组成，每个波长都

10、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，m=速率等级 用于自己的波分设备间互连，无法和其他厂家波分设备互通,.,OTN网络层次结构,OTM-n.m的结构,.,OTN网络层次结构,OTM-0.m的结构,.,OTN网络层次结构,OTM-nr.m的结构,.,OTN网络层次结构,两种OTM格式的区别,全功能的OTM结构 OTM-n.m (n=1) Optical Transmission Section (OTSn) Optical Multiplex Section (OMSn) Full functionality Optical Channel (OCh)

11、 Completely or functionally standardised Optical Channel Transport Unit (OTUk/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk).,简化的OTM结构 OTM-nr.m ， OTM-0.m Optical Physical Section (OPSn) Reduced functionality Optical Channel (OChr) Completely or functionally standardised Optical Channel Transport Unit (OTUk

12、/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk),.,OTN网络层次结构,OTN接口定义 User to Network Interface (UNI) Network Node Interface (NNI) Inter Domain Interface (IrDI) Intra Domain Interface (IaDI) between equipment of different vendors (IrVI) within subnetwork of one vendor (IaVI),Network Operator B,Vendor X,Vendo

13、r Y,Network,Operator,C,USER,A,.,OTN帧结构,OTN帧结构,OTUk bit rate: 255/(239-k) * STM-N,ODUk bit rate: 239/(239-k) * STM-N,.,OTN帧结构,OPUk帧 为实现将业务装入OTUk帧而设计 各种业务装入净荷部分 开销和业务映射有关,.,OTN帧结构,ODUk帧 电层处理时用到 对OTUk做电再生处理 电层交叉调度 OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk,.,OTN帧结构,OTUk帧 让ODUk帧能在光纤中传输 开销用于外部传输,.,OTN帧结构,OPUk（kbit/s）STM-N*238

14、/(239-k) ODUk（kbit/s）STM-N*239/(239-k) OTUk（kbit/s）STM-N*255/(239-k),ODUk OH,FA OH,OTUk OH,OTUk FEC,1516 17 3824,3825 4080,1 7,814,1 2 3 4,OPUk OH,OPUk Payload,16 Bytes,3808 Bytes,256 Bytes,16/16 = 1,3808/16 = 238,256/16 = 16,238+1 = 239,239+16 = 255,.,OTN帧结构,注：bit rate tolerance = 20 ppm,.,OTN帧结构,计

15、算实例： 对STM-16计算净荷：8000*270*9*8*16=2488320k 对OTU1计算发送速率：2666057.143k/4080*4*8=20424.168 1000000/20424.168=48.971 和SDH/SONET不同的是随着线路速率的提高，OTN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,.,OTN帧结构,OTN帧开销,.,OTN帧结构-OTN开销,SM/PM/TCM开销的作用域,.,OTN帧结构-OTN开销,SM/PM/TCM开销的作用域,.,OTN帧结构-OTN开销,帧定位 帧定位区为开销部分的第一行的17列，包含一个6

16、字节的帧定位信号（FAS）和1字节的复帧定位信号（MFAS）。 帧定位信息（FAS）的结构如图所示，6个字节为3个OA1和3个OA2字节。和SDH相仿，OA1为0XF6，OA2为0X28，即FAS的序列为：F6F6F6282828；并且是不经绕码进行传输的。 OOF，LOF告警都通过对FAS字节的检测得到。 某些OTUk和ODUk开销字段可能会跨越多个OTU帧。因此定义了MFAS字节。MFAS字节的值随每帧进行增加，因而能够提供一个256帧的复帧，MFAS字节的值需要加绕码。,.,OTN帧结构-OTN开销,OTUk开销 包含3部分：SM, GCC0, RES,.,OTN帧结构-OTN开销,OT

17、Uk开销 SM 踪迹字 TTI 比特间插校验位 BIP-8 背向缺陷指示 BDI 背向误码指示和后向输入对齐错误BEI/BIAE 接收同步字错误 IAE 预留字 RES,.,OTN帧结构-OTN开销,1. TTI是段监控字，它是一个复帧传输字节，为64字节的内容。每一个OTUk复帧（256帧）传输4次。64字节TTI的0字节出现在OTUk的复帧位置为：0000 0000 (0X00), 0100 0000 (0X40), 1000 0000 (0X80), 1100 0000 (0XC0)。 2. SM误码检测 (BIP-8)，一个字节，用于比特间插校验。SM的BIP-8校验的范围是OPUk（

18、15列至3824列），第i帧地校验结果写在第i+2帧内（和SDH不同）。 3. BDI：段监控字，单比特：用于向上游传送信号丢失状态。 4. BEI/BIAE：段监控字，4比特：用于向上游传送BIP-8校验出的误码总数，00001000有效，表示误码的数量；1011为BIAE，表示接收检测到IAE；其余无效，表示误码数为0。 5. IAE：单比特：表示接收到的数据是否同步丢失，1表示同步丢失，0表示正常。同时如果为1禁止计算BIP-8错误。 6. SM-RES ：SM中的保留字段，2比特 7. GCC0：两个字节，不同的OTUk终端之间的通用通信通道（General Communication

19、s Channel）,传输的内容不在G.709规范之内；功能类似SDH中的E1字节。 8. RES：两个字节的保留字节，全0。,.,OTN帧结构-OTN开销,SM-BIP8,.,OTN帧结构-OTN开销,OTUk告警指示信号（OTUk-AIS） OUTk-AIS是一个通用AIS 信号PN-11序列。OTUk 容量（130560 比特）不是PN-11 序列长度（2047 比特）的整数倍，PN-11 序列可能穿越OTUk 帧边界。 注：OTUk-AIS是为了支持将来的服务层应用。OTN设备应能检测此信号的存在，但它不需要产生此信号。,.,OTN帧结构-OTN开销,通道监控开销PM和汇接连接监控TC

20、Mi的结构如下图,.,OTN帧结构-OTN开销,ODUk通道监视（PM）开销 - 路径踪迹标识（TTI） - 比特间插奇偶校验(BIP-8) - 后向缺陷指示（BDI） - 后向错误指示（BEI） - 维护信号存在的指示比特（STAT） ODUk 串联连接监视（TCM）开销 - 路径踪迹标识（TTI） - 比特间插奇偶校验8（BIP-8） - 后向缺陷指示（BDI） - 后向错误指示和后向输入对齐错误（BEI/BIAE） - 输入对齐错误以及维护信号的状态比特（STAT）,.,OTN帧结构-OTN开销,ODUk串联连接监视TCM开销（Tandem Connect Monitor）共有6个字段，

21、具体位置、结构见上页图示。TCM使得网络运营商能够让信号从自己的网络入口点和出口点对该信号进行监控。这6个监控字段的结构与PM字段相同，并且支持从下列应用情形中的一个或多个对ODUk连接进行监控。 1 通过公用网络对ODUk连接进行UNI到UNI的监控。 2 通过网络运营商对ODUk进行NNI到NNI监控。 3 为保护切换进行子层监控，以及检测信号故障或劣化状况。 4 监控汇接连接，对故障进行定位或验证。 六个TCM字段支持一各种各样的网络配置形式进行汇接连接监控，并且可以用于嵌套，重叠和级连拓扑结构。,.,OTN帧结构-OTN开销,沿ODUk 路径监视连接的数目可在06 之间变化。监视的连接

22、可以是嵌套的， 重叠的和/ 或层叠的。图中所示，监控的连接A1-A2/B1-B2/C1-C2 和A1-A2/B3-B4 是嵌套的，而B1-B2/B3-B4 是层叠的。,.,OTN帧结构-OTN开销,图中，B1-B2和C1-C2是重叠监视的，也是支持的,.,OTN帧结构-OTN开销,ODUk告警指示信号（ODUk-AIS） ODUk-AIS 在整个ODUk 信号中全为1，不包括帧定位开销（FA OH），OTUk 开销（OTUk OH）和ODUk FTFL,.,OTN帧结构-OTN开销,ODUk开放连接指示（ODUk-OCI） ODUk-OCI 采用重复的0110 0110模式，在整个ODUk 信

23、号中，不包括帧定位开销（FA OH）和OTUk开销（OTUk OH） 注：重复的“0110 0110”模式是默认模式，也允许其他模式的设置，只要在PM 和TCMi 开销区域中的STAT 比特设置成110。,.,OTN帧结构-OTN开销,ODUk锁定（ODUk-LCK） 在整个 ODUk 信号中，ODUk-LCK 采用重复的“0101 0101”模式，不包括帧定位开销（FA OH）和OTUk 开销（OTUk OH） 注：重复的“0101 0101”模式是默认模式，也允许其他模式的设置，只要在PM 和TCMi 开销区域中的STAT 比特设置成110。,.,OTN帧结构-OTN开销,其它ODUk开销

24、 TCM ACT FTFL EXP GCC1，GCC2 APS/PCC RES,.,OTN帧结构-OTN开销,OPUk开销 PSI-PT。1个字节的净荷编码类型，以说明OPUk 信号的组成 PSI-MSI。用于映射和级联特定的开销,.,业务到OTN的映射,.,业务到OTN的映射,STM-N到OTN的映射,STM-16,STM-64,STM-256,D: Data, FS: Fixed Stuff, JC: Justification Control, N/PJO: Negative/Positive Justification Opportunity,G.709 provides two ma

25、ppings for STM-N signals bit synchronous asynchronous G.709 defines interworking between both mappings common demapper, and bit synchronous mapping has fixed Justification Control (JC),STM-16,STM-64,STM-256,D: Data, FS: Fixed Stuff, JC: Justification Control, N/PJO: Negative/Positive Justification O

26、pportunity,.,业务到OTN的映射,映射ATM信元流到OPUk G.709 provides a mapping for cell based client signals Mapping ATM into ODUk is similar to mapping into SDH,Bandwidth for ATM stream in ODU1: 2 488 320 kbit/s ODU2: 9 995 276 kbit/s ODU3: 40 150 519 kbit/s,3808*4/53=？,.,业务到OTN的映射,映射GFP帧到OPUk GFP 帧可能穿越OPUk帧的边界 在 GFP 封装阶段插入了空闲帧，GFP 帧做为连续的比特流到达，其带宽同OPUk 净荷区域一致。 GFP 帧在封装过程中进行