OTN基础原理

1OTN基础原理2•课程安排:1.OTN技术概述2.OTN的分层结构3.OTN的帧结构及开销4.课程总结1.OTN基础原理3第一章OTN技术概述在这一章中，我们先学习光传输的演进历程引入OTN技术，阐述OTN定义、优点、实现方式，以及OTN、WDM、SDH三种光传输技术的关系。4一、OTN的定义OTN是作为网络技术提出的，并仿效了SDH传送网的功能和体系，因此在包括帧结构、功能模型、网络管理、信息模型、性能要求、物理层接口、开销安排、分层结构等方面，都和SDH有相似之处：它包括光层和电层的完整体系结构，对于各层网络都有相应的管理监控机制，光层和电层都具有网络生存性机制。5OTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性；可支持多种上层业务或协议，是未来网络演进的理想基础。6二、OTN的优点光传送网的发展历经从PDH、SDH、WDM到OTN的演进历程。SDH技术采用标准化结构，配置灵活，管理维护开销丰富，但带宽较小，不能满足未来骨干网节点的T比特以上的大容量业务调度。78WDM网络虽然带宽大，但是采用的是客户信号直接映射进光通道的方式，只能定位于点到点的应用，业务提供的大部分工作需要手工完成，灵活性差，并且没有性能监视能力，无法满足网络智能化的发展要求。随着数据业务的飞速发展，大颗粒宽带业务传送需求已经呈现，并且希望能够基于波长进行信息管理，因此急需一种高效、可扩展、可靠的传送网解决方案。OTN就诞生于此背景下。其思想来源于SDH，在光域上具备能够进行传送，复用，选路，监控和生成性处理的功能。把SDH的可运营可管理能力应用到了WDM系统中，同时具备了SDH灵活可靠和WDM容量大的优势。但由于目前还不能做到对光信号进行读、写操作，所以对光脉冲放大、整形、波长变换等一些重要的处理不能在光域直接进行，仍需采取传统的O/E/O方式。9OTN集中了SDH与WDM两者的技术优势，其优点主要表现在：1、透明传送能力：OTN定义的OPUk容器，可以适配任意客户业务，包含SDH、ATM、Ethernet、SAN、Video业务而不更改他们任何净荷和开销信息，异步映射模式也保证了客户信号定时信息的“透明”，并提供有效的管理。102、支持多种客户信号的封装传送：OTN利用数字包封技术承载各种类型的用户业务信号。对于同步信号SDH，OTN可以不进行改变地，直接适配到光通路净荷单元中；对于其他用户信号，OTN大多采用通用成帧规程GFP进行封装，然后再适配到光通路净荷单元中。3、交叉连接的可升级性：OTN体系消除了交叉速率上的限制，可随着线路速率的增加而增加，也可以通过反向复用来适应线路速率上的限制。即各部分可分别设计、独立发展，可扩展性好，几十倍T级别的交换容量比较容易实现，且成本低，易于管理。4、强大的带外前向纠错功能（FEC）：OTN帧结构中专门有一个带外FEC区域，通过前向纠错FEC可获得5~6dB的增益，从而降低了对光信噪比要求，增加了系统的传输距离。5、串连监控：相对于SDH只能提供1级串联监控，OTN可以提供多达6级的串联监控，并支持虚级联与嵌套的连接监控，因此可以适应多运营商、多设备、多子网的工作环境。6、丰富的维护信号：OTN定义了一整套用于运行、维护、管理和指配的开销，利用这些开销可以对光传送网进行全面精细的检测与管理。为用户提供一个可操作、可管理的光网络。11三、OTN的实现方式OTN的传输层采用DWDM技术，实现了T比特级传输，并且定义了2.5G、10G、40G三种G比特级的网络速率接口，可以对SDH、Ethernet、ATM、IP、MPLS、GFP业务实现透明传输。IP/TDM业务可以直接映射到OTN帧结构中，用光纤承载进行传送，从而减少了网络层次。12四、OTN、WDM、SDH之间的关系OTN毕竟是一种新的传送网技术体系，有自身的一套构架。SDH、OTN、WDM间的分层关系可以用图来表示：对比SDH的分层结构，在OTN分层结构中，同只有光传送单元OTU作为光通道OCh的客户层。完整的OTN，因为不仅仅是净荷映射复用，还需要完善的管理和维护。而基于SDH的WDM是不能提供与数字客户层信号无关的，对光通道完善的管理和维护。13第二章OTN的分层结构在这一章中我们将介绍OTN网络层次划分，然后介绍各层次的主要功能，最后介绍客户信号到OTN的适配过程。14OTN可分为通道层和段层，其中OCh为光通道层，OMS为光复用段层，OTS为光传输段层。OCh又包括光通道净荷单元OPU，光通道数据单元ODU和光通道传送单元OTU。在OTN层结构中，OCh为整个OTN网络的核心，是OTN的主要功能载体。15光通道层的功能主要有：1、为来自电复用段层的客户信号选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排光通路连接，为透明传送各种格式的客户信号的光通路提供端到端的联网功能，以便实现网络的选路。2、确保光通道适配信息的完整性。3、实现网络层的操作和管理。4、在发生故障时，通过重新选路来实现保护倒换和网络恢复。16光复用段层的功能主要有：为相邻两个波分复用传输设备间多波长信号完整传输提供网络功能，它包括：为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段连接；为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销；为段层的运行和管理提供光复用段监控功能。17光传输段层的功能主要有：为光复用段的信号在不同类型的光媒质上提供传输功能，包括对光放大器的监控功能。光传送段层和光复用段层存在一一对应关系。18OTN网络可用OCh、OTU、ODU、客户信号等元素来描述。图中描述了基于特定设备形态的OTN网络模型，进一步阐述了OTN分层网络的实现方法，以及各层网络路径之间的逻辑关系。19OTN的物理层接口主要分为域间接口IrDI和域内接口IaDI两大类型：域间接口IrDI接口是指可以支持不同管理域之间互连互通的接口，定位于不同运营商网络之间或同一运营商网络内部不同厂商设备之间的互连，具备3R功能。域内接口IaDI是指仅支持同一管理域内不同节点设备或不同子网之间互连互通的接口，按管理域一般是指某一运营商所管辖的网络区域，即定位于同一运营商或设备商网络内部接口。20完整的OTN技术体制包含电层和光层：电层主要完成客户信号从OPU到OTU的逐级适配、复用，最后转换成光信号调制到OCC上，光层主要完成OCh信号的逐级适配、复用。ODU和OCh层还具有连接功能，实现本层的特征信息在输入输出端口间的交叉调度。在电层，OTN借鉴了SDH的映射、复用、交叉、嵌入式开销等概念；在光层，OTN借鉴了传统WDM的技术体系并有所发展。21OTN的功能单元有光通道净荷单元OPU、光通道数据单元ODU和光通道传输单元OTU。OPU是直接承载用户业务信号，具有一定帧结构的最基本信息结构，提供客户信号的映射功能。ODU是以OPU为净荷的信息结构，主要提供客户信号的数字包封、OTN的保护倒换、提供踪迹监测、通用通信处理等功能；22OTU是以ODU为净荷的信息结构，提供FEC、光段层保护和监控功能。23第三章OTN的帧结构及开销这一章首先介绍OTN的复用和映射结构，然后我们会介绍OTN的帧结构，最后将介绍了OTN的开销分类及各层中开销的主要功能。24同SDH类似，用户信号映射到OPUk，一般采用异步映射方法，需要进行速率调整，包括正速率调整和负速率调整。对于复用，OTN采用字节间插式时分复用与波分复用相结合的方法，通过多次时分复用形成OCh，再通过波分复用形成OTM。25OTN电层信号的映射与复用结构如图所示：各种客户信息经过光信道净荷单元OPUk的适配，映射到ODUk中，然后在ODUk、OTUk中分别加入光信道数据单元和光信道传送单元的开销，再映射到光通道层OCh，调制到光信道载波OCC上。复用路径为：最高4个ODU1信号复用进一个ODTUG2，ODTUG2再映射到OPU2中，也可将j个（j≦4）个ODU2和16-4j个ODU1信号，混合复用到一个ODTUG3中，ODTUG3再复用到OPU3中。264个ODU1复用成ODU2的过程如图所示，每个ODU1利用JOH，异步映射进OPU2，最后加上相应的开销便形成了ODU2，整个复用过程为ODU1→ODTU12→ODTUG2→OPU2→ODU2。27OTN的开销比较多，但基本上可以分为两大类：•即随路开销和非随路开销。随路开销包含在相应帧结构之内，随同用户信号一起传送，属于OTN电层；非随路开销不包括在相应帧结构之内，由单独的光监控通路OSC传送，属于OTN光层。28随路开销包括OPUk开销、ODU开销和OTUk开销，其开销安排如图所示：OPUk开销包含在OPUk帧结构之内，（共计4×2=14字节），主要用于标识净荷的类型、用户信息的映射方式、OPUk虚级联信息等，它在OPUk进行组装与分解时终结。ODUk开销包含在ODUk帧结构之内，（共计3×14=42字节），主要用于监测ODUk通道性能与ODUk串联连接性能。它在ODUk进行组装与分解师终结。OTUk开销包含在OTUk帧结构之内，（共计1×14=14字节），包括8个字节的帧定位信号FA，主要是对一个或多个OTUk连接的性能进行监控，它在OTUk进行组装与分解时终结。29OTUk（k=1、2、3）帧由OTUk开销、ODUk帧和OTUkFEC三部分组成，总共4行，每行4080字节，总共是4×4080=16320字节；不同K值的OTUk帧结构相同，但是帧的发送速率不同；OTUk帧在发送时按照先从左到右，再从上到下的顺序逐个字节发送。30OTN光通道帧结构中常用开销如表所示，从表中可以看出，OTN的开销借鉴了SDH很多开销的功能。3132OTN中通过光监控通路OSC进行传送，其主要开销功能如下：1)后向缺陷指示BDI的功能是向上游方向传送指示净荷或者开销信号失效，可在宿端检测；2)前向缺陷指示FDI的功能是向下游方向传送指示净荷或者开销信号失效；3)净荷丢失指示PMI的功能是向下游传送，指示上游源端没有净荷信号，以便抑制响应的丢失状况报告。4)光通道连接断开指示OCI的功能是向下游传送的指示信号，指示上游在连接功能中连接矩阵是断开的。33第四章课程总结在这最后一章中您将看到对于本课程内容的简要汇总3435本课程主要讲述了3个部分内容：首先在OTN技术概述中，主要介绍了OTN的定义、OTN网络的引入、OTN的优点、OTN的实现方式及OTN与WDM、SDH的关系等相关内容；第二部分OTN的分层结构中，主要介绍了OTN网络层次划分及各层次的功能、OTN的网络结构、OTN的接口、客户信号到OTN的适配过程、OTN的功能单元等主要内容。最后介绍了OTN的帧结构及开销，包括OTN的复用及映射结构、OTN的随路开销OPUkOH、ODUkOH、OTUkOH和非随路开销等主要功能。36Thanks