OTN技術(shù)概述課件

1、OTN技術(shù)概述,承載網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)部 宋曉鵬,目錄,OTN概述 OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) OTN幀結(jié)構(gòu) 業(yè)務(wù)到OTN的映射 擴展OTN幀,OTN概述,OTN的產(chǎn)生背景 SDH/SONET已經(jīng)非常成熟，但其在傳送層方面存在不足。 互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、移動技術(shù)發(fā)展迅速，以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速。 DWDM的發(fā)展。 TDM業(yè)務(wù)在DWDM上傳送需要一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),OTN概述,OTN的產(chǎn)生背景,OTN概述,ITU為何要制定OTN標(biāo)準(zhǔn)？ 統(tǒng)一傳送網(wǎng)的傳送層標(biāo)準(zhǔn)： 傳送網(wǎng)從業(yè)務(wù)處理方式上可分為接入層，匯聚層和傳送層。傳送層原來的事實標(biāo)準(zhǔn)是SDH，但SDH太多地兼顧了接入層和匯聚層技術(shù)，不太適用于傳送層，所以ITU制定了

2、OTN，專門加強了傳送層的功能，減弱了接入和匯聚層的功能，希望能將所有業(yè)務(wù)的傳送層統(tǒng)一成一個標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)有利于實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互通。 提供更好的管理功能：OTN更加強調(diào)面向傳送層的網(wǎng)絡(luò)管理和維護功能，為實現(xiàn)這些功能制定了豐富的維護管理開銷，并對這些開銷的功能和實現(xiàn)給出了詳細的定義，有利于實現(xiàn)管理維護信息的互連互通,OTN概述,OTN的產(chǎn)生 1999年初，Lucent 提出wave Wrapper的概念。 ITU-T在2002年發(fā)布G.709 Interfaces for the optical transport network G.709定義了 Optical Transport Mo

3、dule of order n (OTMn)的以下需求: 光傳送體系Optical Transport Hierarchy (OTH) 支撐多波長傳輸網(wǎng)絡(luò)的開銷定義 幀結(jié)構(gòu) 比特速率 各種映射方式,OTN概述,OTN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 框架 G.871 體系架構(gòu) G.872 結(jié)構(gòu)和映射 G.709 設(shè)備功能特征 G.798 性能 G.8201,G.8251 物理層 G.664,G.693,G.959.1 設(shè)備管理特性 G.874,G.874.1,G.875,G.7710 保護 G.873.1,OTN概述,OTN的特點 為實現(xiàn)T比特傳輸，傳輸層采用DWDM技術(shù)（OMS層） 不同的網(wǎng)絡(luò)速率接口2.5G,1

4、0G,40G SDH/SONET, ETHERNET, ATM, IP, MPLS，GFP 業(yè)務(wù)都可以透明傳輸 減少了網(wǎng)絡(luò)的層次Shortest physical layer stack for data services (IP/TDM OTN Fiber) 使用FEC糾錯編碼，提高了誤碼性能，增加了光傳輸?shù)目缇?OTN概述,不采用OTN的WDM的劣勢： 直接將Client signal (e.g. STM-N, GbE) 放到波長上，沒有完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力 或者采用非介入的檢測方式，在網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點尤其是中繼節(jié)點上需要對不同業(yè)務(wù)作不同的檢測，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜程度增加很多 不同業(yè)務(wù)的特殊信令的

5、處理更是一個不可完成的任務(wù)。（如AIS處理等）,OTN概述,OTN與SDH的比較 OTN是面向傳送層的技術(shù)，特點是結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)FEC，豐富的維護管理開銷，只有很少的時隙，只適用于大顆粒業(yè)務(wù)接入 SDH主要面向接入和匯聚層，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有豐富的時隙，對于大小顆粒業(yè)務(wù)都適用，無FEC，維護管理開銷較為豐富 OTN設(shè)計的初衷就是希望將SDH作為凈荷完全封裝到OTN中，以彌補SDH在面向傳送層時的功能缺乏和維護管理開銷的不足,OTN概述,波分和OTN的關(guān)系 WDM是面向傳送層的技術(shù)，而OTN實際也是更多關(guān)注傳送層功能的技術(shù)，所以O(shè)TN基本可以理解為是為WDM量身定制的技術(shù)。在G.709標(biāo)準(zhǔn)中已

6、經(jīng)提到，OMS層就是依靠WDM技術(shù)來實現(xiàn)的 最初的WDM設(shè)備在信號結(jié)構(gòu)上并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是將各種業(yè)務(wù)直接通過O-E-O實現(xiàn)非特定波長到特定波長的轉(zhuǎn)換。OTN標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，由于其非常適合WDM的特點，而且有利于推進不同廠家波分設(shè)備的互連互通，所以迅速成為WDM設(shè)備的事實標(biāo)準(zhǔn),OTN概述,OTN對于以太網(wǎng)的支持 OTN在設(shè)計時是面向TDM業(yè)務(wù)的，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持并沒有過多地考慮。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展速度遠遠超過了TDM業(yè)務(wù)，OTN必須要考慮對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持 在現(xiàn)有技術(shù)條件下，OTN有兩種方式來支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)：一種為通過GFP適配數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如多個GE通過GFP封裝后再封裝到OTN凈荷中，此方式適用于

7、低速的GE業(yè)務(wù)；一種為采用更高速率的OTN幀（Over Clock）將以太網(wǎng)直接作為凈荷封裝到OTN中，適用于高速以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。例如10GE LAN速率為10.3125Gbps，可以將其映射到11.1Gbps的OTU2幀中實現(xiàn)完全透傳,OTN概述,OTN的交叉 波分設(shè)備為支持ASON功能，必須具備交叉功能 光交叉，例如ROADM，OXC ROADM是波分設(shè)備采用的一種較為成熟的光交叉技術(shù) 利用現(xiàn)有技術(shù)，ROADM可以較為方便的實現(xiàn)4個光方向每個光方向40或80波的交叉，交叉容量1.6T或3.2T。預(yù)計將來可以很快支持8個光方向 適用于大顆粒業(yè)務(wù) 在現(xiàn)有技術(shù)條件下，大容量時成本明顯低于電交叉技術(shù)，

8、在小容量時成本高于電交叉 傳輸距離可能受到色散，OSNR和非線性等光特性的限制，增加OTU中繼可以解決這個問題，但成本過高,OTN概述,OTN的交叉 電交叉，包括多種實現(xiàn)方式，例如基于SDH TSI時隙交換的交叉，基于ODU1的交叉 交叉容量低于光交叉，目前技術(shù)最大也就T比特量級 支持子波長一級的交叉 適用于大顆粒和小顆粒業(yè)務(wù) 容量低時有成本優(yōu)勢，容量高時成本很高 O-E-O技術(shù)使得傳輸距離不受色散等光特性限制,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTN網(wǎng)絡(luò)層次,Optical Multiplex Section (OMSn) layer network,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),全功能OTM和

9、 簡化OTM,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-nr.m （波分設(shè)備最終輸出的主光信號）,由多個波長組成，每個波長都有特定的幀格式（OTUk） n=波長數(shù)，r=不支持光層開銷和光監(jiān)控通道，m=速率等級 用于和其他廠家的波分設(shè)備互連（在波長級互連）,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-0.m 信號 (m=1,2,3),0=沒有波長，沒有光層開銷，不支持光監(jiān)控通道 有特定幀格式（OTUk） m=速率等級 用于和其他廠家的波分設(shè)備互連（OTUk互連）,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-n.m （波分設(shè)備最終輸出的主光信號）,由多個波長組成，每個波長都有特定的幀格式（OTUk） 同時支持光層開銷（OOS）和光監(jiān)控通道 n

10、=波長數(shù)，m=速率等級 用于自己的波分設(shè)備間互連，無法和其他廠家波分設(shè)備互通,OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-n.m的結(jié)構(gòu),OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-0.m的結(jié)構(gòu),OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTM-nr.m的結(jié)構(gòu),OTN網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),兩種OTM格式的區(qū)別,全功能的OTM結(jié)構(gòu) OTM-n.m (n=1) Optical Transmission Section (OTSn) Optical Multiplex Section (OMSn) Full functionality Optical Channel (OCh) Completely or functionally standardised Op

11、tical Channel Transport Unit (OTUk/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk).,簡化的OTM結(jié)構(gòu) OTM-nr.m ， OTM-0.m Optical Physical Section (OPSn) Reduced functionality Optical Channel (OChr) Completely or functionally standardised Optical Channel Transport Unit (OTUk/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk),OT

12、N網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),OTN接口定義 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,Vendor Y,Network,Operator,C,USER,A,OTN幀結(jié)構(gòu),OTN幀結(jié)構(gòu),O

13、TUk bit rate: 255/(239-k) * STM-N,ODUk bit rate: 239/(239-k) * STM-N,OTN幀結(jié)構(gòu),OPUk幀 為實現(xiàn)將業(yè)務(wù)裝入OTUk幀而設(shè)計 各種業(yè)務(wù)裝入凈荷部分 開銷和業(yè)務(wù)映射有關(guān),OTN幀結(jié)構(gòu),ODUk幀 電層處理時用到 對OTUk做電再生處理 電層交叉調(diào)度 OPUk加上一些維護管理開銷組成ODUk,OTN幀結(jié)構(gòu),OTUk幀 讓ODUk幀能在光纖中傳輸 開銷用于外部傳輸,OTN幀結(jié)構(gòu),OPUk（kbit/s） STM-N*238/(239-k) ODUk（kbit/s） STM-N*239/(239-k) OTUk（kbit/s） S

14、TM-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幀結(jié)構(gòu),注：bit rate tolerance = 20 ppm,OTN幀結(jié)構(gòu),計算實例： 對STM-16計算凈荷：8000*270*9*8*16=2488320k 對OTU1計算發(fā)送速率：26

15、66057.143k/4080*4*8=20424.168 1000000/20424.168=48.971 和SDH/SONET不同的是隨著線路速率的提高，OTN幀的結(jié)構(gòu)和長度不變，不同速率等級OTN的幀周期不一樣，脫離了SDH基本的8K幀周期,OTN幀結(jié)構(gòu),OTN幀開銷,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,SM/PM/TCM開銷的作用域,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,SM/PM/TCM開銷的作用域,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,幀定位 幀定位區(qū)為開銷部分的第一行的17列，包含一個6字節(jié)的幀定位信號（FAS）和1字節(jié)的復(fù)幀定位信號（MFAS）。 幀定位信息（FAS）的結(jié)構(gòu)如圖所示，6個字節(jié)為3個OA1和3個O

16、A2字節(jié)。和SDH相仿，OA1為0XF6，OA2為0X28，即FAS的序列為：F6F6F6282828；并且是不經(jīng)繞碼進行傳輸?shù)摹?OOF，LOF告警都通過對FAS字節(jié)的檢測得到。 某些OTUk和ODUk開銷字段可能會跨越多個OTU幀。因此定義了MFAS字節(jié)。MFAS字節(jié)的值隨每幀進行增加，因而能夠提供一個256幀的復(fù)幀，MFAS字節(jié)的值需要加繞碼。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,OTUk開銷 包含3部分：SM, GCC0, RES,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,OTUk開銷 SM 蹤跡字 TTI 比特間插校驗位 BIP-8 背向缺陷指示 BDI 背向誤碼指示和后向 輸入對齊錯誤BEI/BIAE 接收

17、同步字錯誤 IAE 預(yù)留字 RES,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,1. TTI是段監(jiān)控字，它是一個復(fù)幀傳輸字節(jié)，為64字節(jié)的內(nèi)容。每一個OTUk復(fù)幀（256幀）傳輸4次。64字節(jié)TTI的0字節(jié)出現(xiàn)在OTUk的復(fù)幀位置為：0000 0000 (0X00), 0100 0000 (0X40), 1000 0000 (0X80), 1100 0000 (0XC0)。 2. SM誤碼檢測 (BIP-8)，一個字節(jié)，用于比特間插校驗。SM的BIP-8校驗的范圍是OPUk（15列至3824列），第i幀地校驗結(jié)果寫在第i+2幀內(nèi)（和SDH不同）。 3. BDI：段監(jiān)控字，單比特：用于向上游傳送信號丟失狀態(tài)。 4

18、. BEI/BIAE：段監(jiān)控字，4比特：用于向上游傳送BIP-8校驗出的誤碼總數(shù)，00001000有效，表示誤碼的數(shù)量；1011為BIAE，表示接收檢測到IAE；其余無效，表示誤碼數(shù)為0。 5. IAE：單比特：表示接收到的數(shù)據(jù)是否同步丟失，1表示同步丟失，0表示正常。同時如果為1禁止計算BIP-8錯誤。 6. SM-RES ：SM中的保留字段，2比特 7. GCC0：兩個字節(jié)，不同的OTUk終端之間的通用通信通道（General Communications Channel）,傳輸?shù)膬?nèi)容不在G.709規(guī)范之內(nèi)；功能類似SDH中的E1字節(jié)。 8. RES：兩個字節(jié)的保留字節(jié)，全0。,OTN幀結(jié)

19、構(gòu)-OTN開銷,SM-BIP8,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,OTUk告警指示信號（OTUk-AIS） OUTk-AIS是一個通用AIS 信號PN-11序列。OTUk 容量（130560 比特）不是PN-11 序列長度（2047 比特）的整數(shù)倍，PN-11 序列可能穿越OTUk 幀邊界。 注：OTUk-AIS是為了支持將來的服務(wù)層應(yīng)用。OTN設(shè)備應(yīng)能檢測此信號的存在，但它不需要產(chǎn)生此信號。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,通道監(jiān)控開銷PM和匯接連接監(jiān)控TCMi的結(jié)構(gòu)如下圖,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,ODUk通道監(jiān)視（PM）開銷 - 路徑蹤跡標(biāo)識（TTI） - 比特間插奇偶校驗(BIP-8) - 后向缺陷

20、指示（BDI） - 后向錯誤指示（BEI） - 維護信號存在的指示比特（STAT） ODUk 串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）開銷 - 路徑蹤跡標(biāo)識（TTI） - 比特間插奇偶校驗8（BIP-8） - 后向缺陷指示（BDI） - 后向錯誤指示和后向輸入對齊錯誤（BEI/BIAE） - 輸入對齊錯誤以及維護信號的狀態(tài)比特（STAT）,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,ODUk串聯(lián)連接監(jiān)視TCM開銷（Tandem Connect Monitor）共有6個字段，具體位置、結(jié)構(gòu)見上頁圖示。TCM使得網(wǎng)絡(luò)運營商能夠讓信號從自己的網(wǎng)絡(luò)入口點和出口點對該信號進行監(jiān)控。這6個監(jiān)控字段的結(jié)構(gòu)與PM字段相同，并且支持從下列應(yīng)用情形

21、中的一個或多個對ODUk連接進行監(jiān)控。 1 通過公用網(wǎng)絡(luò)對ODUk連接進行UNI到UNI的監(jiān)控。 2 通過網(wǎng)絡(luò)運營商對ODUk進行NNI到NNI監(jiān)控。 3 為保護切換進行子層監(jiān)控，以及檢測信號故障或劣化狀況。 4 監(jiān)控匯接連接，對故障進行定位或驗證。 六個TCM字段支持一各種各樣的網(wǎng)絡(luò)配置形式進行匯接連接監(jiān)控，并且可以用于嵌套，重疊和級連拓撲結(jié)構(gòu)。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,沿ODUk 路徑監(jiān)視連接的數(shù)目可在06 之間變化。監(jiān)視的連接可以是嵌套的， 重疊的和/ 或?qū)盈B的。圖中所示，監(jiān)控的連接A1-A2/B1-B2/C1-C2 和A1-A2/B3-B4 是嵌套的，而B1-B2/B3-B4 是層疊

22、的。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,圖中，B1-B2和C1-C2是重疊監(jiān)視的，也是支持的,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,ODUk告警指示信號（ODUk-AIS） ODUk-AIS 在整個ODUk 信號中全為1，不包括幀定位開銷（FA OH），OTUk 開銷（OTUk OH）和ODUk FTFL,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,ODUk開放連接指示（ODUk-OCI） ODUk-OCI 采用重復(fù)的0110 0110模式，在整個ODUk 信號中，不包括幀定位開銷（FA OH）和OTUk開銷（OTUk OH） 注：重復(fù)的“0110 0110”模式是默認模式，也允許其他模式的設(shè)置，只要在PM 和TCMi 開銷區(qū)域中

23、的STAT 比特設(shè)置成110。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,ODUk鎖定（ODUk-LCK） 在整個 ODUk 信號中，ODUk-LCK 采用重復(fù)的“0101 0101”模式，不包括幀定位開銷（FA OH）和OTUk 開銷（OTUk OH） 注：重復(fù)的“0101 0101”模式是默認模式，也允許其他模式的設(shè)置，只要在PM 和TCMi 開銷區(qū)域中的STAT 比特設(shè)置成110。,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,其它ODUk開銷 TCM ACT FTFL EXP GCC1，GCC2 APS/PCC RES,OTN幀結(jié)構(gòu)-OTN開銷,OPUk開銷 PSI-PT。1個字節(jié)的凈荷編碼類型，以說明OPUk 信號的組

24、成 PSI-MSI。用于映射和級聯(lián)特定的開銷,業(yè)務(wù)到OTN的映射,業(yè)務(wù)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 mappings for STM-N signals bit synchronous asynchronous G.709 defines interworking between both map

25、pings 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 Opportunity,業(yè)務(wù)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=？,業(yè)務(wù)到OTN的映射,映射GFP幀到OPUk GFP 幀可能穿越OPUk幀的邊界 在 GFP 封裝階段插入了空閑幀，GFP 幀做為連續(xù)的比特流到達，其帶寬同OPUk 凈荷區(qū)域一致。 GFP 幀在封裝