第4章光传送网.

第4章光传送网第4章光传送网4.1光传送网的概念及模型1.通信网向OTN的转变2.OTN的概念3.G.709OTN的技术优势4.网络演进模型5.OTN与现有光网络的关系4.2光传送网的体系结构1.光传送网的组成2.OTN的分层结构3.原子功能模型第4章光传送网4.3OTN的传送模块及其帧结构1.两种接口2.两类光传送模块3.有关术语4.光传送网接口的信息包容关系5.光传送模块的映射复用6.光传送模块各种信息结构的比特率7.光传送模块的帧结构8.OTUk信号的扰码4.4OTN的网络管理1.光传送网管理的特殊性2.电信管理网（TMN）的特点第4章光传送网3.网元管理层的管理需求4.网络管理层的管理需求5.OTN网管的组织模型6.OMN、OMSN和TMN的关系7.OTN的开销及其传送方式4.5OTN的网络结构与保护1.OTN的拓扑结构2.OTN网络保护方法的分类3.路径保护4.子网连接保护5.共享保护环(SharedProtectionRings)第4章光传送网4.1光传送网的概念及模型1.通信网向OTN的转变2.OTN的概念3.G.709OTN的技术优势4.网络演进模型5.OTN与现有光网络的关系4.2光传送网的体系结构1.光传送网的组成2.OTN的分层结构3.原子功能模型第4章光传送网PDH是第一种数字光纤通信技术。此后，出现了同步数字传输体系SDH。但是无论是PDH还是SDH，都是单信号的传输体制，每根光纤中只使用一个波长，难以满足带宽需求增长的趋势和灵活配置的要求。传输网中引入WDM技术进行网络扩容。但是WDM技术只涉及到传输容量的点到点扩容，并不涉及到具体的组网技术。为了将传统的点到点WDM系统所提供的巨大原始带宽，转化为实际组网可以灵活应用的带宽，需要在传输节点处引入灵活光节点，实现光层联网，构筑所谓的光传送网(OTN)乃至自动交换光网络(ASON)。基本思想是将点到点的波分复用系统用光交叉(OXC:OpticalCross-connector)互连节点和光分插复用(OADM:OpticalAdd/DropMultiplexer)节点连接起来，组成光传送网。第4章光传送网2.OTN的概念和背景背景：全光网的发展遇到困难。1998年，ITU-T提出光传送网(OTN)的概念取代过去全光网的概念。OTN是根据网络功能与主要特征定名，它不限定网络的透明性，虽然最终目的是透明的全光网络，但可从半透明开始，即在网中允许有光电变换。从OTN功能上看，OTN的一个重要出发点是子网内全光透明，而在子网边界处采用O/E/O技术。狭义的OTN是特指基于G.872的光传送网，它仅仅是一个传送平面，必须加上管理平面才能进行配置、监控、运行维护管理，在OTN传送平面和管理平面的基础上，如果再加上控制平面，OTN就发展到其高级形式：自动交换光网络ASON(AutomaticallySwitchedOpticalNetwork)。第4章光传送网3.G.709OTN的技术优势（1）多种客户信号封装和透明传输；OTN能够对多种客户层信号进行透传，包括比特透明和定时透明。G.709OTN帧可以支持包括SDH/SONET、ATM、GFP等在内的多种客户信号的映射。使不同应用的客户业务都能统一到一个传送平台上去。（2）大颗粒调度和保护恢复；OTN提供3种交叉颗粒，即ODU1(2.5Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和ODU3(40Gbit/s)，具有更高的交叉效率，更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。（3）完善的性能和故障监测能力；OTN引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机制。OTN还可以提供6级串连监视功能（TCM），可以实现分级和分段管理。第4章光传送网如图：G.709OTN串连监控第4章光传送网（4）强大的带外前向纠错（FEC）功能；G.709为OTN帧结构定义了标准的带外FEC纠错算法，使用RS(255,239)算法，可以带来最大6.2dB（BER＝10-15）编码增益。私有的FEC编码(也叫增强FEC，或者超级FEC)比标准的RS-FEC编码具有更强的纠错能力，可提供高达8dB的编码增益。可以降低OSNR容限，延长电中继距离，减少系统站点个数，降低建网成本。（5）良好的维护能力。G.709OTN提供了丰富的维护信号用以进行故障隔离和告警抑制，减轻了系统维护的负担。※但与现有光网络相比，OTN目前不支持小带宽粒度(指低于2.5Gbps)。第4章光传送网4.网络演进模型不同的网络结构所适合传输的业务信号是不同的。核心网从基于SDH和WDM的传送网演进到基于OTN/ASON的传送网的过程，传送网采用哪种演进结构，不同的运营商所采取的融合思路不一样。目前主要有两种基本网络演进结构：重叠模型；对等模型。（1）重叠模型又称客户-服务者模型，或者C/S模型。是ITU等国际标准组织所支持的网络演进结构。这种模型的基本思路是把光传送层的控制智能完全放在光传送层独立实施。第4章光传送网光传送层将成为一个开放的通用传送平台，可以为包括IP层在内的所有客户层提供动态互联。此模型的好处是：一、可以实现统一透明的光传送层平台，支持多客户层信号。二、允许光传送层和客户层独立演进。三、运营者既可以充分利用原有的基础设施，又可以在网络其他部分引入新技术。四、允许网络运营商按照需要实施灵活的策略控制和提供灵活的服务等级协议(SLA:ServiceLevelAgreement)。缺点是功能重叠，两个层面都需要有网管和控制功能。其次，成本较高，带宽利用率较低。需要复杂的地址解析。这种模型最适合具有大量SDH网络基础设施、而同时又需要支持分组化数据的网络运营商。第4章光传送网（2）对等模型对等模型又称集成模型或混合模型，是IETF所支持的网络演进结构，对等模型的基本特点是将光传送层的控制智能转移到IP层，由IP层来实施端到端的控制。这种模型的光网络层主要支持单一的客户，即IP业务，难以支持传统的非IP业务，失去了对业务的透明性。其次，对客户层开放光传送层的网络拓扑等细节，在多数情况下是行不通的。第三，较难实现光传送层的互操作性，等等。这种模型较适合那些新兴的同时拥有光网络和IP网的运营商。第4章光传送网5.OTN与现有光网络的关系（1）OTN与SDH网络的关系①相互独立关系:OTN网络与SDH网络独立运行，承载不同类型业务小颗粒业务由SDH网络传输，而大颗粒业务由OTN负责传输，两者并存；②客户—服务关系:将SDH的传输模块封装到OTN的传输模块中，即将SDH作为OTN的客户层。（2）OTN与现有WDM网络的关系主要是WDM向OTN演进。未来WDM网络应该向基于OTN的WDM网络发展。首先应该完善WDM设备对OTN开销的处理能力，并采用OTUk白光口进行系统间对接。其次可采用OTN调度设备和现网WDM系统相配合的方式扩展WDM网络的灵活调度和保护能力。第4章光传送网4.2光传送网的体系结构1.光传送网的组成光传送网的物理层主要由以下几种网元组成：光交叉连接（OXC）;光分插复用器（OADM）；光纤线路系统；光放大器。第4章光传送网2.OTN的分层结构(1)光通道层(OCh层)光通道层负责为客户信号(如STM-N、IP、ATM、以太网等)选择路由和分配波长，为网络选路安排光通路连接，为客户层信号的透明传输提供端到端的联网功能。光通道层必须具备的能力包括：光通道连接的重组；光通道开销处理；光通道监控功能；网络的生存性能力。OCh层与各种数字化的客户信号接口，为透明地传送这些客户信号提供点到点的以光通道为基础的组网功能。第4章光传送网PDH、SDH、ATM、IP、Ethernet等光信道(OCh)层光复用段(OMS)层光传输段(OTS)层光接口光层客户层光传送网的分层结构第4章光传送网(2)光复用段层(OMS层)光复用段层负责保证两个相邻复用设备之间多波长复用光信号的完整传输。主要功能包括：为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段功能；处理光复用段开销；为段层的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能。(3)光传输段层(OTS层）光传输段层为光信号在不同类型的传输媒质上提供传输功能；进行光传输段开销处理；实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。综合起来，光传送网的OCh层为各种数字客户信号提供接口，为透明地传送这些客户信号提供点到点的以光通道为基础的组网功能；OMS层为复用后的多波长信号提供组网功能。OTS层提供在光介质上传输光信号的功能。相邻层之间形成所谓的客户/服务者关系。第4章光传送网3.原子功能模型背景：ITU-T或IEEE发布的建议或协议习惯上用方框图来解释网络的组成和各部分的功能。在ITU-T最初发布SDH的一套建议时，采用的也是方框图。在1994年5月的ITU-T第15研究组会议上，欧洲代表提出改用原子模型来描述SDH设备的建议，但是直到1996年11月，SDH的G.783的修改稿才全面运用原子功能模型。原子功能模型是一种功能建模工具。用原子功能模型来描述SDH设备和网络、OTN设备和网络(或其他任何设备)。第4章光传送网第4章光传送网原子功能模型把复杂的设备或系统的功能分解成若干个功能各异、含义明确、且不能再分解的小功能，就像化学里的原子一样，来描述复杂的设备或系统的一种方法。在原子结构模型中，网络结构元件是用来描述传送网功能结构的一些通用基本元件，与实施技术无关。可以用少量的结构元件和抽象的方式来描述网络的功能。网络结构元件以特定的方式联系在一起就形成了网络单元(又称网元)，这些网元再按规定互连就构成实际网络。第4章光传送网(a)适配(b)终结(c)单向参考点(d)子网部分网络结构元件图例第4章光传送网4.3OTN的传送模块及其帧结构SDH、ATM、Ethernet、IP和其他信号都能在光传送网中传输。但是，OTN是只支持2.5Gbps以上的传输速率，这些客户信号必须进行打包处理以便在OTN中传送，打包处理的技术称为数字包封技术。G.709建议主要从以下几个方面定义了光传送网对光传送模块(OTM-n)的要求：光传输体系；支持多波长光网络的开销功能；帧结构；比特速率；映射客户信号的格式。第4章光传送网1.两种接口ITU-TG.872建议给光传送网定义了两种接口：域间接口；域内接口。域间接口（IrDI：Inter-DomainInterface），是代表两个运营域之间边界的物理接口；而域内接口（IaDI：Intra-DomainInterface）是在运营域内部的接口。第4章光传送网2.两类光传送模块G.709定义了两种光传送模块（OTM-n）：完全功能光传送模块(OTM-n.m):用于支持域内接口；简化功能光传送模块(OTM-0.m,OTM-nr.m):用于支持域间接口。光传送模块是在OTN中传送的信息结构，信息是以光传送模块OTM为单元进行传输的。n表示网络节点接口所支持的最大波长数，n为0时表示无特定频率的单通道，m表示网络节点接口所支持的信号速率类型或者类型组合，它可以是一位或者多位数。在表示速率等级时m一般用k表示，其有效数字目前有6种，分别是1、2、3、12、123、23。k为1时表示近似为2.5Gbps的信号速率；k为2时表示近似为10Gbps的信号速率；k为3时表示近似为40Gbps的信号速率。第4章光传送网G.959.1定义了两种简化功能光传送模块的物理接口，分别是：单跨距单波长接口(OTM-0.1/2.5G，OTM-0.2/10G和OTM-0.3/40G)单跨距16波长接口(OTM-16r.1/2.5G，OTM-16r.2/10G)物理接口的标准化使得域间互通成为可能。完全功能光传送模块(OTM-n.m)尚没有统一的标准。第4章光传送网3.有关术语（1）光通道（OCH）用来支持光通道路径的信息结构，光通道的客户信号是光传送单元k(OTUk)信号。（2）光通道净荷单元（OPUk）用来适配客户信号，以便使其适合于在光通道上传输的信息结构。包含客户信息、适配开销、支持客户信号传送的OPUk