光傳送網(wǎng)技術(shù)

光傳送網(wǎng)技術(shù)第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日光傳送網(wǎng)(OTN)是繼PDH、SDH之后的新一代數(shù)字光傳送技術(shù)體制，它能解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)無波長/子波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱等問題。OTN以多波長傳送、大顆粒調(diào)度為基礎(chǔ)，綜合了SDH的優(yōu)點及WDM的優(yōu)點，可在光層及電層實現(xiàn)波長及子波長業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度，并實現(xiàn)業(yè)務(wù)的接入、封裝、映射、復(fù)用、級聯(lián)、保護(hù)/恢復(fù)、管理及維護(hù)，形成一個以大顆粒寬帶業(yè)務(wù)傳送為特征的大容量傳送網(wǎng)絡(luò)。本章將介紹光傳送網(wǎng)的特點與分層結(jié)構(gòu)，重點講述光傳送網(wǎng)的核心技術(shù)G.709標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)字包封技術(shù)。第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日OTN是指為客戶層信號提供光域處理的傳送網(wǎng)絡(luò)，主要功能包括傳送、復(fù)用、選路、監(jiān)視和生存性功能等。OTN處理的最基本的對象是光波長，客戶層業(yè)務(wù)以光波長形式在光網(wǎng)絡(luò)上復(fù)用、傳輸、放大，在光域上分插復(fù)用和交叉連接，為客戶信號提供有效和可靠的傳輸。

主要特點：

1．多種客戶信號封裝和透明傳輸

基于ITU-TG.709的OTN幀結(jié)構(gòu)可以支持多種客戶信號的映射和透明傳輸，如SDH、GE和10GE等。目前對于SDH和ATM可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)封裝和透明傳送，但對于不同速率以太網(wǎng)的支持有所差異。4．1光傳送網(wǎng)的特點第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日2．大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置OTN目前定義的電層帶寬顆粒為光通道數(shù)據(jù)單元（ODUk，k=1,2,3），即ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)和ODU3(40Gb/s)，光層的帶寬顆粒為波長，相對于SDH的VC-12/VC-4的調(diào)度顆粒，OTN復(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)的適配和傳送效率顯著提升。在OTN大容量交叉的基礎(chǔ)上，通過引入ASON智能控制平面，可以提高光傳送網(wǎng)的保護(hù)恢復(fù)能力，改善網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力。3．強(qiáng)大的開銷和維護(hù)管理能力

OTN提供了和SDH類似的開銷管理能力，OTN光通道(OCh)層的OTN幀結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了該層的數(shù)字監(jiān)視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）功能，這樣使得OTN組網(wǎng)時，采取端到端和多個分段同時進(jìn)行性能監(jiān)視的方式成為可能。OTUk層的段監(jiān)測字節(jié)（SM）可以對電再生段進(jìn)行性能和故障監(jiān)測；ODUk層的通道監(jiān)測字節(jié)（PM）可以對端到端的波長通道進(jìn)行性能和故障監(jiān)測。第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日4．增強(qiáng)了組網(wǎng)和保護(hù)能力

通過OTN幀結(jié)構(gòu)、ODUk交叉和多維度可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）的引入，大大增強(qiáng)了光傳送網(wǎng)的組網(wǎng)能力，改變了基于SDHVC-12/VC-4調(diào)度帶寬和WDM點到點提供大容量傳送帶寬的現(xiàn)狀。前向糾錯（FEC）技術(shù)的采用，顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能，如基于ODUk層的光子網(wǎng)連接保護(hù)（SNCP）和共享環(huán)網(wǎng)保護(hù)、基于光層的光通道或復(fù)用段保護(hù)等，但目前共享環(huán)網(wǎng)技術(shù)尚未標(biāo)準(zhǔn)化。

第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日4．2光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)

定義成一種三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

光通道層(OCh）、光復(fù)用段層(OMSn）和光傳輸段層(OTSn）

第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日光通道層（OpticalChannelLayer，OCh）

光通道層為數(shù)字客戶層信號提供端到端的透明光傳輸。根據(jù)G.709的建議，OCh層又可以進(jìn)一步分為三個子層，分別是光通道的凈荷單元(OPUk）、光通道的數(shù)據(jù)單元(ODUk)和光通道的傳輸單元(OTUk)。這種子層的劃分方案既是多協(xié)議業(yè)務(wù)適配到光網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰?，也是網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的需要。第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日光通道層上應(yīng)實現(xiàn)的功能:封裝客戶層信號，建立光通道.處理光通道開銷，為數(shù)字客戶層信號提供端到端的透明光傳輸.提供用于光通道的連續(xù)性監(jiān)視和連通性監(jiān)視。以保證創(chuàng)建預(yù)期的光通道，并且監(jiān)視創(chuàng)建光通道的工作狀態(tài)和傳輸特性。在網(wǎng)絡(luò)故障情況下，通過重新選路或者直接把工作業(yè)務(wù)切換到預(yù)定的保護(hù)路由來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的保護(hù)／恢復(fù)。第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.光復(fù)用段層

(OpticalMultiplexingSectionLayer,OMSn)

光復(fù)用段層為多波長信號提供網(wǎng)絡(luò)連接功能，保證多波長光信號的完整傳輸。該層網(wǎng)絡(luò)的功能包括：1)光復(fù)用段層開銷處理，保證多波長光復(fù)用段適配信息的完整性。2)實施光復(fù)用段監(jiān)控功能，解決復(fù)用段生存性問題。3)實現(xiàn)光復(fù)用段層的操作和管理。第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日3．光傳輸段層

(OpticalTransmissionSectionLayer，OTSn)

光傳輸段層為光復(fù)用段的信號在不同類型的光媒質(zhì)（如G.652,G.653,G.655光纖等）上提供傳輸功能。光傳輸段開銷OTS的特征信息包括兩個獨立的邏輯信息：OMS層的適配信息和OTS路徑終端專用的管理、維護(hù)。OTS層應(yīng)具備的功能：1)接收OMS層的適配信息，加入OTS路徑終端開銷，產(chǎn)生光監(jiān)控信道，并把光監(jiān)控信號與主信號復(fù)用在一起。路徑終端功能以物理媒質(zhì)上傳輸?shù)男畔橐罁?jù)，保證光信號符合物理接口要求。2）接收傳輸段層網(wǎng)絡(luò)信息，重新調(diào)節(jié)信息以補(bǔ)償在物理媒質(zhì)傳輸過程中產(chǎn)生的信號劣化，從主光信號中抽取光監(jiān)控信道，處理光監(jiān)控信道中包含的OTS路徑終端開銷，并把適配信息輸出。3)實現(xiàn)對光放大器或中繼器的檢測和控制。4)傳輸缺陷的檢測和指示。5）傳輸質(zhì)量的評估。第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)和連接類型

4-2光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)示意圖

SDHNESDHNEOTSOCh電通信信道NE:網(wǎng)元終端OXC:光交叉連接器OADM：光分插復(fù)用器OA:光放大器OCh:光通道OMS:光復(fù)用段OTS:光傳輸段OMSOTSOTSOAOAOXC/OADMOXC/OADM第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.3G.709標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)字包封技術(shù)

為在光層上提供快速的保護(hù)和恢復(fù)功能，并能實現(xiàn)光路上的交換，針對光傳送網(wǎng)的發(fā)展趨勢，ITU-T推出了一系列標(biāo)準(zhǔn)，其中以2001年2月推出G．709建議具有重大意義，它指出了光聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。G．709建議的核心內(nèi)容就是數(shù)字包封技術(shù)（DigitalWrapper），它定義了一種特殊的幀格式，將客戶信號封裝入幀的載荷單元，在頭部提供用于運(yùn)營、管理、監(jiān)測和保護(hù)的開銷字節(jié)，并在幀尾提供了前向糾錯（FEC）字節(jié)。在光傳送網(wǎng)中，光傳輸段層、光復(fù)用段層的開銷信息和光通道層的非隨路的開銷信息可以用光監(jiān)控信道（OSC)來傳送。

第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.3.1OTN的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

1．光傳送模塊的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

k=1對應(yīng)2.5Gbit/sk=2對應(yīng)10Gbit/sk=3對應(yīng)40Gbit/s第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日

ODU3OPU3OTU3[V]×1×1ClientsignalODU2OPU2OTU2[V]×1×1ClientsignalODU1OPU1OTU1[V]×1×1Clientsignal×1OCCrOChr×1OCCrOChr×1OCCrOChr×1OCCOCh×1OCCOCh×1OCCOChOTS、OMS、OCh、COMMS、OH復(fù)用映射OTM-0.mOCG-nr.mOCG-n.mOTM-nr.mOTM-n.m×1×1×1×i×j×k×i×j×k1≤i+j+k≤nOSCOOS×1×1×1×1×1×1k=1對應(yīng)2.5Gbit/sk=2對應(yīng)10Gbit/sk=3對應(yīng)40Gbit/s第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖4-4一種電層復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日ODUk復(fù)用

例子：4個ODU1信號復(fù)用成一個ODU2，如圖4-5所示。

圖4-5表明了多路信號的四個ODU1到ODU2的復(fù)用.通過適配的ODU1信號是字節(jié)交錯復(fù)用到OPU2凈荷區(qū)，而他們的調(diào)整控制和機(jī)會字節(jié)（JC，NJO）是字節(jié)交錯復(fù)用到OPU2開銷區(qū)。一個ODU1浮動裝入1/4OPU2有效載荷區(qū)。

圖4-54個ODU1信號復(fù)用成一個ODU2第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1）光信道凈負(fù)荷單元(OpticalChannelPayloadUnitk)

光信道凈負(fù)荷單元(OPUk）是為使客戶層信息能夠在光信道層上傳送提供適配功能，包括客戶層信息以及用來適配客戶層信息和光信道數(shù)據(jù)單元(ODUk)的凈負(fù)荷速率而需要的所有開銷信息。k是與客戶信號的速率有關(guān)的階數(shù)（如圖4-3所示ODU1，ODU2，ODU3）。

2)光信道數(shù)據(jù)單元(OpticalChannelDataUnitk)

光信道數(shù)據(jù)單元k（ODUk）是用來支持OPUk的信息結(jié)構(gòu)，由OPUk的信息和光信道數(shù)據(jù)單元開銷(ODUkOH)組成。光信道數(shù)據(jù)單元支持嵌套的1-6層的連接監(jiān)視。第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日

3)光信道傳送單元(OpticalChannelTransportUnitk)

該層(OTUk)在一個或更多的光信道連接的基礎(chǔ)上支持ODUk的信息結(jié)構(gòu)，是由光信道數(shù)據(jù)單元(ODUk),光信道傳送單元的FEC域和光信道傳送單元的開銷(OTUkOH)組成的。

第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日簡化功能的OTM-nr.m和TM-0.m包括光物理段層（OPSn)、簡化功能的光信道層(OChr),標(biāo)準(zhǔn)功能的光信道傳送單元(OTUk/OTUkV)和光信道數(shù)據(jù)單元(ODUk)。

圖4-3顯示了OTM中各種不同信息結(jié)構(gòu)單元間的關(guān)系及其映射和復(fù)用結(jié)構(gòu)。根據(jù)ITU-TG.709的建議，各種客戶層信息（SDH,ATM,IP,以太網(wǎng)等）可以按照一定的映射和復(fù)用結(jié)構(gòu)接入到OTM中。由圖4-3可見，各種客戶層信息經(jīng)過光信道凈荷單元k(OPUk)的適配，映射進(jìn)一個ODUk,然后在ODUk和OTUk中分別加入光信道數(shù)據(jù)單元的開銷和傳送單元的開銷，再被映射到光信道層（OCh或OChr），調(diào)制到光信道載波(OCC或OCCr)上。k=1對應(yīng)2.5Gbit/s的速率，k=2對應(yīng)10Gbit/s的速率，k=3對應(yīng)40Gbit/s的速率。

多個光信道載波（例如，i個40Gbit/s的光信號、j個10Gbit/s的光信號、k個2.5Gbit/s的光信號，1<i+j+k<n）被復(fù)用進(jìn)一個光信道載波組（OCG-n.m或OCG-nr.m）中，OCG-n.m再加上光監(jiān)控信道(OSC)后，構(gòu)成光傳送模塊OTM-n.m。圖4-4也給出OTM-O.m和OTM-nr.m的映射和復(fù)用結(jié)構(gòu)。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日

2．

OTN的信息結(jié)構(gòu)(informationstructure)

G.709定義OTN完全功能光傳送模塊（OTM-n.m）的信息結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。從客戶業(yè)務(wù)適配到光通道層（OCh），信號的處理都是在電域內(nèi)進(jìn)行，包含業(yè)務(wù)負(fù)荷的映射復(fù)用、OTN開銷的插入，這部分信號處理處于時分復(fù)用（TDM）的范圍。首先光通道凈負(fù)荷單元OPUk將各種客戶層的信息，如IP、Ethernet和STM-N等信號進(jìn)行適配，加上OPUk的開銷（OH）形成OPUk信息，然后映射進(jìn)一個光通道數(shù)據(jù)單元ODUk加入光通道數(shù)據(jù)單元的開銷，1-6個ODUk可以實現(xiàn)連接監(jiān)視，再映射進(jìn)傳送單元OTUk中，加入OTUk的開銷，到光通道傳送單元OTUk中，再被映射到光通道層（OCh或OChr），調(diào)制到光通道載波(OCC或OCCr)上。k=1對應(yīng)2.5Gbit/s的速率，k=2對應(yīng)10Gbit/s的速率，k=3對應(yīng)40Gbit/s的速率。第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日OCCpOCCpOCCpOCCp客戶層OPUk凈荷OHOPUkOPUkODUkOHODUk連接監(jiān)視ODUkTCMOH1–6層的ODUk連接監(jiān)視ODUkTCL1ODUkTCLmODUkTCMOHTCMOHODUkOChOTSn凈荷OMSn凈荷OCh凈荷OHOTUk[V]段OHFECOMU-n.mOCG-n.mOTM-n.mOMSnOHOTSnOHOTMCOMMSOTM-n.m的信息結(jié)構(gòu)和包容關(guān)系OOS第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日OCCpOCCpOCCpOCCp客戶層OPUk凈荷OHOPUkOPUkODUk通道OHODUk連接監(jiān)視ODUkTCMOH1–6層的ODUk連接監(jiān)視ODUkTCL1ODUkTCLmODUkTCMOHTCMOHODUkOChrOMSn凈荷OCh凈荷OHOTUk[V]段OHFECOCG-nr.mOTM-nr.m圖4-7OTM-nr.m的信息結(jié)構(gòu)和包容關(guān)系OCCp第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日光信道凈荷單元的幀結(jié)構(gòu)如圖4-8所示，包括4行3810列，共4X3810個字節(jié)，主要包括光信道凈荷單元的開銷和凈負(fù)荷。

JC用于碼速調(diào)整控制NJO:負(fù)碼速調(diào)整PJO:正碼速調(diào)整PSI:載荷結(jié)構(gòu)標(biāo)識PT:載荷類型標(biāo)識圖4-8光信道凈荷單元的幀結(jié)構(gòu)RESRESRESPSIJCJCJCNJOPJO12345678JCJCPTRES151617181234012253824行保留PSI………OPUk凈荷OPUk

OH第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖4-9光通道數(shù)據(jù)單元的幀結(jié)構(gòu)12341141516173824ODUk開銷

ODUk

凈荷(4×3808byte)開銷OPUk幀定位OTUk開銷第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日ODUk向OTUk的幀同