OTN技术概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,内部公开,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,OTN,技术概述,承载网规划系统部,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,3,OTN,概述,OTN,的产生背景,4,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,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,5,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 Transport 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,6,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.873.1,7,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,8,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,9,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）,10,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,11,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,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,12,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,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,13,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,14,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,15,OTN,网络层次结构,OTN,网络层次,Optical Multiplex Section(OMSn),layer network,Optical Transmission Section(OTSn),layer network,Optical Transport Module of order n,(OTM-n,n,1,),IP/MPLS,ATM,ETHERNET,STM-N,OTM,Physical,Section,(OPSn),OTM-0,OTM-nr,n1,STM-N,GbE,Interworking,with pre-OTN,Optical Channel(OCh),layer network,16,OTN,网络层次结构,Optical Transport Module,OPSn,OTUk,Optical Channel(OCh),Optical Channel Carrier(OCC),OCC,OCC,OCC,Client,ODU,k,FEC,OH,OCh Transport Unit(OTUk),OPU,k,OH,OCh Data Unit(ODUk),Client,OH,OCh Payload Unit(OPUk),Wrapper,Associated,overhead,OPS0,Optical Physical Section,OTM Overhead Signal,Optical Supervisory Channel,OSC,OOS,OSC,OH,OH,OH,Non-associated overhead,OMSn,OTSn,Optical Multiplex Section,Optical Transmission Section,17,OTN,网络层次结构,全功能,OTM,和,简化,OTM,OMSn,OTSn,OTM-n.m,Full,functionality,OCh,OTUkV,OTUkV,used within OTN transparent,subnetworks;implementations,are very much technology dependent,OTUk,ODUk,Clients(e.g.STM-N,ATM,IP,Ethernet),OPUk,ODUkP,ODUkT,OPSn,OTM-0.m,OTM-nr.m,Reduced,functionality,OChr,OCh,substructure,OTUk,used between(and within)OTN,transparent subnetworks,18,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）,19,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）,20,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,3,21,OTN,网络层次结构,OTM-n.m,的结构,22,OTN,网络层次结构,OTM-0.m,的结构,23,OTN,网络层次结构,OTM-nr.m,的结构,24,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),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/OTUkV),Optical Channel Data Unit(ODUk),25,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),OTM,UNI,OTM NNI,IaDI-IrVI,OTM NNI,IaDI-IaVI,OTM NNI,IaDI-IaVI,Network Operator B,Vendor X,Vendor Y,OTM,NNI,IrDI,Network,Operator,C,USER,A,26,OTN,帧结构,OTN,帧结构,3825,4080,1,7,8,14,15,16,17,3824,1,2,3,4,OPU,k,Payload,OPU,k,OH,OPU,k,-Optical Channel Payload Unit,ODU,k,ODU,k,-Optical Channel Data Unit,Client Signal,mapped in,OPU,k,Payload,Client Signal,OTU,k,FEC,OTU,k,OH,OTU,k,-Optical Channel Transport Unit,Alignm,Alignment,k,indicates the order:,1 2.5G,2 10G,3 40G,OTU,k,bit rate:255/(239-k)*STM-N,ODU,k,bit rate:239/(239-k)*STM-N,27,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,151617 3824,3825 4080,1 7,814,1,2,3,4,OPUk-Optical Channel Payload Unit,OPUk,OH,OPUk Payload,28,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,151617 3824,3825 4080,1 7,814,1,2,3,4,OPUk,OH,OPUk Payload,ODUk OH,ODUk,-Optical Channel Data Unit,29,OTN,帧结构,OTUk,帧,让,ODUk,帧能在光纤中传输,开销用于外部传输,ODUk OH,FA OH,OTUk OH,OTUk FEC,151617 3824,3825 4080,1 7,814,1,2,3,4,OPUk,OH,OPUk Payload,Frame Alignment,OTUk,-Optical Channel Transport Unit,30,OTN,帧结构,OPUk,（,kbit/s,）,STM-N*238/(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=255,31,OTN,帧结构,注：,bit rate tolerance=20 ppm,32,OTN,帧结构,计算实例：,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,33,OTN,帧结构,OTN,帧开销,Alignm,OPU,k,Payload,OPU,k,OH,ODU,k,OTU,k,OH,PSI,EXP,TCM,ACT,TCM5,TCM4,TCM3,TCM2,TCM1,TCM6,GCC1,GCC2,FTFL,PM,RES,RES,APS/PCC,SM,RES,GCC0,FAS,MFAS,Mapping,&Concat,Specific,Mapping,&Concat,Specific,255,0,1,PT,TCMi,STAT,TTI,BIP-8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,1,2,3,4,5,6,7,8,BEI/BIAE,BDI,1,2,3,4,5,6,7,8,MFAS:MultiFrame Alignment Signal,PCC:Protection Communication Control channel,PM:Path Monitoring,PSI:Payload Structure Identifier,RES:Reserved for future international,standardisation,SM:Section Monitoring,TCM:Tandem Connection Monitoring,ACT:Activation/deactivation control channel,APS:Automatic Protection Swiching,coordination channel,EXP:Experimental,FAS:Frame Alignment Signal,FTFL:Fault Type&Fault Location,reporting channel,GCC:General Communication Channel,34,OTN,帧结构,-OTN,开销,SM/PM/TCM,开销的作用域,35,OTN,帧结构,-OTN,开销,SM/PM/TCM,开销的作用域,PM,非,OTUk,信号转换到,OTUk,时产生,OTUk,转换为非,OTUk,时终结,SM,OTUk,电再生时,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,36,OTN,帧结构,-OTN,开销,帧定位,帧定位区为开销部分的第一行的,1,7,列，包含一个,6,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。,37,OTN,帧结构,-OTN,开销,OTUk,开销,包含,3,部分：,SM,GCC0,RES,38,OTN,帧结构,-OTN,开销,OTUk,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,39,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,（,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，,0000,1000,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 Communications 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,。,40,OTN,帧结构,-OTN,开销,SM-BIP8,41,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。,42,OTN,帧结构,-OTN,开销,通道监控开销,PM,和汇接连接监控,TCMi,的结构如下图,43,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,）,44,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，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。,45,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。,46,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,47,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,48,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,。,49,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,。,50,OTN,帧结构,-OTN,开销,其它,ODUk,开销,TCM ACT,FTFL,EXP,GCC1,，,GCC2,APS/PCC,RES,51,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,52,业务到,OTN,的映射,53,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 mappings 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 Opportunity,54,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=,？,55,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扰码。,56,业务到,OTN,的映射,映射测试信号到,OPUk,用于测试的目的,两种净荷类型：全,0,和,PRBS,57,业务到,OTN,的映射,映射测试信号到,OPUk,用于测试的目的,两种净荷类型：全,0,和,PRBS,58,业务到,OTN,的映射,4xODU1,到,ODU2,的映射,异步映射,通过,JC,进行速率调整,字节间插,ODU1,帧会跨越,ODU2,帧边界,59,业务到,OTN,的映射,4xODU1,到,ODU2,的映射,60,业务到,OTN,的映射,ODU3,支路单元分配,61,扩展,OTN,帧,OTU2e/ODU2e/OPU2e,用来承载,10GE,LAN,OPU2e,的速率为,238/23710.3125Gbps,（包含,16,列固定填充）,ODU2e,速率为,239/23710.3125Gbps,OTU2e,速率为,255/23710.3125Gbps,ODU1e/OPU1e,用来承载,10GE,LAN,非标准方式，不推荐,OPU1e,的速率为,10.3125Gbps,，即没有固定填充,ODU1e,的速率为,239/23810.3125Gbps,62,扩展,OTN,帧,10GE,业务到,OTN,的几种映射方式,10GE,WAN,to,OPU2,需要流量控制，非满带宽,10GE,LAN,to,OPU2e,非标准,OTU2,，使用广泛,10GE,LAN,有效净荷,-GFP-F-OPU2,前景较好,10GE LAN,有效载荷加前导码,-GFP-F-OPU2,前景好，写入新版,G.709,标准,63,扩展,OTN,帧,OTU2f/ODU2f/OPU2f,用来承载,10GFC,OPU2f,的速率为,238/23710.51875Gbps,，包含,16,列固定填充,ODU2f,速率为,239/23710.51875Gbps,OTU2f,速率为,255/23710.51875Gbps,OTU1f/ODU1f/OPU1f,用来承载,10GFC,OPU1f,的速率为,10.51875Gbps,，与,10GFC,速率相同，没有固定填充,ODU1f,速率为,239/23810.51875Gbps,OTU1f,速率为,255/23810.51875Gbps,不推荐,64,提问和讨论,65,