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OTN基本原理详解基本原理详解目录:

1.OTN概述概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护1.OTN概述OpticalTransportNetwork(OTN)光传送网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,为了满足数据带宽爆炸性的增长需求;适合连续性业务,不适合突发业务通过波分功能满足每光纤通过波分功能满足每光纤Tb/sTb/s传送带宽需求;传送带宽需求;1.1OTN网络的定位和演进OTN的技术特性:

u完善的性能监视、提供多级嵌套重叠的TCM连接监视;u带外FEC、大容量、粗颗粒的调度;适合骨干网络的应用;uSDH/SONET,ETHERNET,ATM,IP,MPLS,GFP业务都可以透明传输u在光层对信号进行处理,例如光信号复用/去复用、光波长交换可扩展的容量很大,最适合组骨干的MESH网络;从未来的理想情况,传送网络应该是全OTN的网络;OTN可以看作是传送网向全光网演化过程中的一个过渡应用1.1OTN网络的定位和演进PDHSDHu只有地区性标准,无世界性标准u很难从高速信号中识别和提取支路信号(异步复用)uOAM开销少SDHOTNu太多地兼顾了接入层和汇聚层技术,不太适用于传送层u无法实现突发数据流量有效使用带宽1.1OTN网络的定位和演进传送网将朝着更加扁平化和智能化的方向进行演进从协议层次上来看,光网络的主要发展方向是简化IP到WDM的适配过程,主要思想就是结合MPLS为IP提供流量工程和QoS保证,将SDH/SONET的一些帧功能在光传输层中进行实现1.1OTN网络的定位和演进1.1OTN网络的定位和演进1.2OTN、WDM、SDH的关系光传送单元OTU作为光通道OCh的客户层才是完整的OTN,因为不仅仅是净荷映射复用,还有完善的管理和维护。

基于SDH的WDM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。

1.1OTN网络的定位和演进1.3OTN相关标准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.873.11.3OTN相关标准G.709G.709定义了OpticalTransportModuleofordern(OTMn)的以下需求:

光传送体系OpticalTransportHierarchy(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2.OTN网络层次结构1.OTN概述2.OTN网络层次结构网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护2.OTN网络层次结构全功能OTM和简化OTMr:

简化n:

波长m:

速率指示OMSnOTSnOTM-n.mFullfunctionalityOChOTUkVOTUkVusedwithinOTNtransparentsubnetworks;implementationsareverymuchtechnologydependentOTUkODUkClients(e.g.STM-N,ATM,IP,Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUkusedbetween(andwithin)OTNtransparentsubnetworks2.OTN网络层次结构2.OTN网络层次结构光学信道(Och)子层光学信道又可分成三种结构。

光学信道净荷单元是映射来的客户信号及相应的开销;光学数据单元用于净荷单元的通道层连接;光学传输单元用于段层连接的错误纠正。

光学复用段层(OMS)OMS网络层包含OMS净荷以及非相关的OMS开销(OMS-OH)。

OMS净荷由复用的OCh组成。

OMS-OH的内容通过一个独立的光学辅助信道传输。

OMS支持光学复用段层连接和连接监控。

OMS的一个例子是上光复用器(MUX)和光去复用器(DeMUX)间的段。

利用OMS,服务供应商可以隔离和排除OTN中发生在某个DWDM网络段的故障,同时可对通过多个服务供应商网络的波长组进行监控和管理。

光学传输段层(OTS)OTS网络层包含OTS净荷和OTS开销。

OTS净荷由n个光学复用段组成。

OTS-OH由为光学传输段提供支持的维护和运营功能信息组成。

OTS-OH通过一个光学辅助信道传输。

OTS的一个例子是一条光学链路上两个放大器间的网络段。

OTS层允许服务供应商管理和监控网络单元(如光学分插复用器、放大器或光交换)间的物理光纤段。

故障可以在物理光纤一级隔离。

同时可以向网络运营商报告诸如激光信号功率水平、色散和信号损失等属性,以方便故障隔离。

2.1G.709定义的OTUk帧结构光信道净荷单元(OPUk):

实现客户信号映射进一个固定的帧结构(数字包封)的功能,包括但不限于STM-N,IP分组,ATM信元,以太网帧。

光信道数据单元(ODUk):

提供与信号无关的连通性,连接保护和监控等功能,这一层也叫数据通道层。

光信道传送单元(OTUkV):

提供FEC,光段层保护和监控功能,这一层也叫数字段层。

38254080OTUkOH1781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHODUkOHClientSignalmappedinOPUkPayloadOTUkFEC与与SDH不同,不同速率不同,不同速率(k1、2、3)情况下,情况下,帧的大小保持不变,但每一帧传送所需的时间帧的大小保持不变,但每一帧传送所需的时间(帧频帧频)不同。

不同。

2.2OTM:

光传送模块2.2OTM:

光传送模块OTM-n.m的结构2.2OTM:

光传送模块OTM-0.m的结构2.32.3OTNOTN结构关联关系结构关联关系OPSnOTUkOpticalChannel(OCh)OpticalChannelCarrier(OCC)OCCOCCOCCClientODUkFECOHOChTransportUnit(OTUk)OPUkOHOChDataUnit(ODUk)ClientOHOChPayloadUnit(OPUk)WrapperAssociatedoverheadOPS0OpticalPhysicalSectionOTMOverheadSignalOpticalSupervisoryChannelOSCOOSOSCOHOHOHNon-associatedoverheadOMSnOTSnOpticalMultiplexSectionOpticalTransmissionSectionOTM-nr.m:

n波分,无波分,无OSCOTM-0.mOTM-n.m:

n波分,波分,OSC2.2OTM:

光传送模块BDI:

BackwardDefectIndicationFDI-O:

ForwardDefectIndication-OverheadFDI-P:

ForwardDefectIndication-PayloadOCI:

OpenConnectionIndicationPMI:

PayloadMissingIndicationTTI:

TrailTraceIdentifierOOS功能符合标准要求OOS速率和格式无标准要求Non-AssociatedoverheadOTSnn32OCh1GeneralManagementCommunicationsVendorSpecificOMSnFDI-OFDI-POCIBDI-OBDI-PPMIFDI-PFDI-OBDI-OBDI-PPMITTI2.2OTM:

光传送模块全功能OTM和简化OTM区别简化信号结构中不需OSC/OOS(光传送模块开销信号)未定义OPS(光物理段)开销,直接在接口位置使用OTUkVSMOH进行监控和管理。

OTUk、OTUkV和OTUkv的区别OTUk帧结构,包括OTUkFEC,已完全标准化OTUkV帧结构,包括OTUkFEC,二者仅功能标准化(仅指定了必须的功能)OTUkv,将完全标准化的OTUk帧结构与部分标准化的OTUkVFEC结合。

2.2OTM:

光传送模块2.4例子ll以下是以下是以下是以下是OTSn,OMSn,OCh,OTUOTSn,OMSn,OCh,OTUOTSn,OMSn,OCh,OTUOTSn,OMSn,OCh,OTUkkkk,ODU,ODU,ODU,ODUkkkk,OPS0,OPS0,OPS0,OPS0分段管理的例子分段管理的例子分段管理的例子分段管理的例子uu通过通过通过通过OTM-0.mOTM-0.mOTM-0.mOTM-0.m、OTM-n.mOTM-n.mOTM-n.mOTM-n.m和和和和STM-NSTM-NSTM-NSTM-N线路传送客户信号线路传送客户信号线路传送客户信号线路传送客户信号DXC3R3R3ROTSnOTSnOTSnOTSnOTSnOMSnOMSnOMSnSTM-NODUkClientClient3RDXCOPS0OSnOTM-0.mOTM-n.mSTM-NODXCOCADMLTRRLTLT:

LineTerminalw/opticalchannelmultiplexingOCADM:

OpticalChannelAdd/DropMultiplexer光通道分插复用器ODXC:

ODUCross-Connect3R:

O/E/Ow/Reamplification,Reshaping&RetimingandmonitoringR:

RepeaterOCh,OTUkOCh,OTUkOCh,OTUk3.OTN帧结构1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护3.OTN帧结构OTN帧结构382540801781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHOPUk-OpticalChannelPayloadUnitODUkODUk-OpticalChannelDataUnitClientSignalmappedinOPUkPayloadClientSignalOTUkFECOTUkOHOTUk-OpticalChannelTransportUnitAlignmAlignmentkindicatestheorder:

12.5G210G340GOTUkbitrate:

255/(239-k)*STM-NODUkbitrate:

239/(239-k)*STM-N3.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151617382438254080178141234OPUk-OpticalChannelPayloadUnitOPUkOHOPUkPayload3.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ODUk151617382438254080178141234OPUkOHOPUkPayloadODUkOHODUk-OpticalChannelDataUnit3.OTN帧结构OTUk帧让ODUk帧能在光纤中传输开销用于外部传输ODUkOHFAOHOTUkOHOTUkFEC151617382438254080178141234OPUkOHOPUkPayloadFrameAlignmentOTUk-OpticalChannelTransportUnit3.OTN帧结构AlignmOPUkPayloadOPUkOHODUkOTUkOHPSIEXPTCMACTTCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6GCC1GCC2FTFLPMRESRESAPS/PCCSMRESGCC0FASMFASMapping&ConcatSpecificMapping&ConcatSpecific25501PTTCMiSTATTTIBIP-81234567812312345678BEI/BIAEBDI12345678MFAS:

MultiFrameAlignmentSignalPCC:

ProtectionCommunicationControlchannelPM:

PathMonitoringPSI:

PayloadStructureIdentifierRES:

ReservedforfutureinternationalstandardisationSM:

SectionMonitoringTCM:

TandemConnectionMonitoringACT:

Activation/deactivationcontrolchannelAPS:

AutomaticProtectionSwichingcoordinationchannelEXP:

ExperimentalFAS:

FrameAlignmentSignalFTFL:

FaultType&FaultLocationreportingchannelGCC:

GeneralCommunicationChannel3.1OTNk开销复帧定位信号MFAS(1Byte),256帧构成一个复帧序列(256Byte)ll帧定位信号帧定位信号帧定位信号帧定位信号FASFASFASFAS(6Bytes)6Bytes)6Bytes)6Bytes)OA1OA1OA1OA1F6hF6hF6hF6h,OA2OA2OA2OA228h28h28h28h3.1OTNk开销OTUkSM开销中的BIP-8字节(1Byte)llOTUkSMOTUkSMOTUkSMOTUkSM开销(开销(开销(开销(3Bytes)3Bytes)3Bytes)3Bytes)3.1OTNk开销OTUkSM开销中的后向错误指示和后向定帧错误(BEI/BIAE)u用于回送OTUk接收到的BIP-8错误和定帧错误(IAE),当为“0011”时表示BIAEOTUkSMBEI/BIAEbits1234BIAEBIPviolations0000false00001false10010false20011false30100false40101false50110false60111false71000false81001,1010false01011true01100to1111false03.1OTNk开销OTUkSM开销中的后向缺陷指示(BDI)u用于回送OTUk接收到的信号缺陷(SD)状态;u为“1”时表示缺陷状态,否则为“0”OTUkSM开销中的定帧错误开销(IAE)u用于指示OTUk接收到的定帧错误状态;u为“1”时表示定帧错误,否则为“0”3.2ODUk开销ODUkPM开销中的BIP-8字节(1Byte)llODUkPMODUkPMODUkPMODUkPM开销(开销(开销(开销(3Bytes)3Bytes)3Bytes)3Bytes)3.2ODUk开销ODUkPM开销中的后向错误指示和后向定帧错误(BEI)u用于回送ODUk接收到的BIP-8错误ODUkPMBEIbits1234BIPviolations0000000011001020011301004010150110601117100081001to111103.2ODUk开销ODUkPM开销中的后向缺陷指示(BDI)u用于回送ODUk接收到的信号缺陷状态;u为“1”时表示缺陷状态,否则为“0”ODUkPM开销中的通道状态指示(STAT)u用于指示ODUk通道状态;PMbyte3,bits678Status000Reservedforfutureinternationalstandardization001Normalpathsignal010Reservedforfutureinternationalstandardization011Reservedforfutureinternationalstandardization100Reservedforfutureinternationalstandardization101Maintenancesignal:

ODUk-LCK110Maintenancesignal:

ODUk-OCI111Maintenancesignal:

ODUk-AIS3.2ODUk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)3.2ODUk开销ODUk串联连接监视TCM开销(TandemConnectMonitor)共有6个字段,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。

3.2ODUk开销其它ODUk开销TCMACT(串联连接监视激活/去激活协议)FTFL(故障类型和故障位置开销)EXP(实验开销)GCC1,GCC2(通用通信通道开销)APS/PCC(自动保护倒换和保护通信通道)RES(Reserved)3.2ODUk开销llODUkODUkODUkODUk故障类型和故障位置开销(故障类型和故障位置开销(故障类型和故障位置开销(故障类型和故障位置开销(FTFL)FTFL)FTFL)FTFL)uu256256256256帧的帧的帧的帧的FTFLFTFLFTFLFTFL字节构成字节构成字节构成字节构成256Byte256Byte256Byte256Byte的的的的FTFLFTFLFTFLFTFL信息信息信息信息uu第第第第0000127Byte127Byte127Byte127Byte为前向指示区域,第为前向指示区域,第为前向指示区域,第为前向指示区域,第128128128128255Byte255Byte255Byte255Byte为后向指示区域为后向指示区域为后向指示区域为后向指示区域uu前向和后向指示区域又分为前向和后向指示区域又分为前向和后向指示区域又分为前向和后向指示区域又分为3333个子区域个子区域个子区域个子区域3.2ODUk开销SM/PM/TCM开销的作用域3.2ODUk开销SM/PM/TCM开销的作用域PM非ODUk信号转换到ODUk时产生ODUk转换为非ODUk时终结支持通道监控SMOTUk电再生时,实现段监控TCM在整个PM范围内的一部分起点和终点由用户决定发送口可设置运行或透传接收口可设置运行、监测或透传3.3OPUk开销FASMFASSMGCC0RESRESJCRESTCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLRESJCTCM3TCM2TCM1PMEXPRESJCGCC1GCC2APS/PCCRESPSINJO123456789101112131415161234PT映射和级联开销PSI(PayloadStructureIdentifier)通过复帧构成256Byte的PSI信号,用于传送256字节的净荷结构标识符信号为1个字节,第4行的15列与ODUK的复帧对齐PSI第一个字节为净荷类型(PT),PSI其余255个字节用于映射和级联012553.3OPUk开销PT说明3.3OPUk开销JC/NJO/PJOJC:

JustificationControl调整控制字节NJO:

NegativeJustificationOpportunity负调整机会字节PJO:

PositiveJustificationOpportunity正调整机会字节3.3OPUk开销JC78NJOPJO00justificationbytedatabyte01notgenerated1011OPUk映射调整控制(JC)开销指示客户数据通OPUk之间的正负调整状态OPUk映射分为异步映射和比特同步映射两种比特同步映射时,JC和正负调整字节的关系异步映射时,JC和正负调整字节的关系JC78NJOPJO00justificationbytedatabyte01databytedatabyte10notgenerated11justificationbytejustificationbyte3.4FEC(前向纠错)OTUk的速率是ODUk的255/239倍,多余的部分用以增加编码方案里德-所罗门RS(255,239)的前向纠错(FEC)开销。

能纠正8个字节的随机错误和检测16个字节的随机错误3.4FEC(前向纠错)OTU的每一行使用字节间插的方法拆分成16个子行。

每一个FEC的编码器或解码器处理其中的一个子行。

根据每一个子行的第1到第239个信息字节计算出来的FEC奇偶校验字节被安置在同一个子行的第240到第255个字节。

4.OTN的映射和复用1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用的映射和复用5.OTN的保护4.OTN的映射和复用4*ODU1-OPU2Payload-ODU2-OTU2u调整后的ODU1信信号(号(ODTU12)通过字节间插的方式复用到OPU2Payloadu加入ODU2和OTU2开销及FECODU1和ODU2的速率适配通过正负调整实现ODU1帧将跨越一个ODU2帧的帧边界,占用多个ODU2帧4.1时分复用ODU2子信号分配5.OTN的保护1.OTN概述2.OTN网络层次结构3.OTN帧结构4.OTN的映射和复用5.OTN的保护的保护缩略语AMP:

AsynchronousMappingProcedure异步映射方式ASON:

AutomaticallySwitchedOpticalNetwork自动交换光网络BDI:

BackwardDefectIndication后向缺陷指示BIP:

BitInterleavedParity比特奇偶间插BMP:

Bit-synchronousMappingProcedure比特同步映射方式CBR:

ConstantBitRate固定比特速率DWDM:

DenseWavelengthDivisionMultiplex密集型光波复用FEC:

ForwardErrorCorrection前向误码纠错GCC:

GeneralCommunicationChannel通用通信通路IAE:

IncomingAlignmentError输入定位误码MSI:

MultiplexStructureIdentifier复用结构标识OADM:

OpticalAdd/DropMultiplexer光分插复用OAM:

OperationAdministrationandMaintenance操作管理维护OCC:

OpticalChannelCarrier光通路载波缩略语ODU:

OpticalChannelDataUnit光通路数据单元OPU:

OpticalChannelP

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