OTN技术原理(-最完善版本)

张杰北京邮电大学信息光子学与光通信研究院北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验lgr24@2011.5.23OTN技术原理及相关标准提纲

光纤通信演进及趋势1DWDM和OTN的对比2OTN技术原理与特点3OTN国内外标准与规范4历史光电报光电话光纤通信接收光源传输早期的视觉光通信“Troyisdead！”从“烽火戏诸侯”到“特洛伊之战”……ClaudeChappe的“光电报”欧洲最早的通信网络(1793-1852年)AlexanderGrahamBell的“光电话”发送器接收器米电池光源听筒话筒光束带狭缝的活动和固定板焦点处配备硒接收装置的反射镜接收器发射器光电话系统工作原理光电话系统实验装置1880年6月3日，继发明电话后4年贝尔实验了人类历史上的第一个光电话(LightTelephone)通信系统……(1847-1922)Bell和他的光电话光纤通信十九世纪人们就已经掌握了内反射现象的基本原理

（JohnTyndall,1870）早期即使带包层的光纤损耗也可达1000dB/km左右（1960）工艺改进使接近理论极限的低损耗光纤成为可能

（约1979）内反射现象水从容器中流出光由表面反射光线逐渐泄漏激光光源特点激射的一般条件：

激励物质泵浦源

谐振腔普通光激光单色性好相干性好汇聚性好发散角小方向性强亮度集中非相干光，谱线很宽空间发散，方向性差难以汇聚，强度不高粒子数反转分布光信号正反馈与频率选择伽马射线X

-射线紫外光可见光红外光无线电波波长（nm）10-41102104106108101010-21012光纤的电磁波谱O-band(1260-1360nm)E-band(1360-1460nm)S-band(1460-1530nm)C-band(1530-1565nm)L-band(1565-1625nm)U-band(1625-1675nm)紫外区可见光

近红外区 红外区40060080010001200140016001800第一损耗窗第二损耗窗第三损耗窗波长（nm）第五损耗窗第四损耗窗光纤通信系统组成强度调制-直接检测(IM-DD)光纤数字通信系统组成框图信道(传输媒质)TxTZAmpAmpDQCI时钟提取判决电路CDR光缆驱动电路Rx光发射端机光接收端机发光二极管或激光器光电检测器电数据信号电数据信号现状水平与趋势需求与挑战现状与问题当前我国网络的总体水平2009/122010/12移动电话用户数7.47亿8.59亿国定电话用户数3.14亿2.94亿网民总人数3.84亿4.57亿互联网国际出口带宽866,367Mbps1,098,957Mbps通信光缆长度826.7万公里995万公里Source:MIIT;CNNIC新业务对接入带宽的要求全球业务发展趋势预测2009-2014年全球IP业务增长4倍以上，达到0.767Zettabyte，年复合增长率(CAGR)为34%到2014年，1个人需要花费2年以上时间才能看完IP网上在1秒内传播的视频业务流量，或者花费7200万年看完IP网上全年传播的视频业务流量Zettabyte时代

网络需求/挑战CAP融合业务流持续增长高带宽应用发展迅猛路由器端口速率提升光网络结构日益复杂Capacity容量需求超大容量交换超大流量汇聚超高速率传输超大规模组网超宽带新业务Agility灵活性需求多粒度可重构灵活业务疏导自动连接建立动态资源分配性能感知可控Power功耗需求单元模块设计功能组件优化绿色节能管理降低系统动态减少电域处理高性能的光传送网技术需求与挑战挑战之一：容量CAP当前 容量~Tb/s，单通道速率40Gb/s未来10-15年 容量~Pb/s，单通道速率~Tb/s级现象：系统容量快速增长措施：提高全光频谱效率挑战之二：灵活性CAP大信息量流式传输组播能力融合业务异构性开放性动态性分布性自治性

IP分组网络超宽带多样化突发性基于IP的各种新业务对光网络的期盼适应性大规模分布式层域化问题:光交换与光联网能否很好地支持分组(IP)?光网络动态灵活高效传送模式承载模式交换模式控制模式管理模式安全模式光网络实现全光弹性化挑战之三：功耗CAP措施：交换向全光层转移640Gb/s10.8KWCRS-1100Tb/s~1.7MW160CRS-11Pb/s~17.4MW(中型电站)1600CRS-1堆叠堆叠现象：功耗限制带宽增加光传送网现状：干线传送网光传送网现状：城域传送网光传送网现状：干线/城域核心光传送网现状：城域接入与汇聚承载业务流构成的演变纯IP承载GMPLSOTNPTNWDM(OXC)TDM(SDH)TDM承载PacketOverTransport(MSTP)EOSMPLSRPRIPOVERWDM(ROADM)混合业务2001-20102010-1997-2001比例IP业务流TDM业务流Backbone面向AllIP业务的传送网Metro对传送网的需求业务宽带化——大颗粒/大流量业务调度网络融合化——多业务承载与传递能力传送智能化——自动交换/可控可管/业务感知流量突发性——动态带宽调整接口统一性——简化承载网和提高效率网络安全性——电信级的OAM和可靠性骨干网AllIP化对传送网的影响传送网面临转型的压力SDH/MSTP以太网PTNOTN？IP/MPLScoreOpticalCore(WDM,SDH,OTH,ROADM?)城域业务接入与汇聚城域网核心层干线网ASON/GMPLS控制平面网络管理平面方向光传输技术光交换技术光联网技术IP驱动传送网光灵活光交换智能光联网高速光传输IP业务驱动：扁平化结构传送网IP网络光传输技术：超高速光交换技术：灵活性技术粒度特点光电路交换波长/波带/光纤静态配置或者端到端信令光突发交换1s-100s突发包预留带宽交换，无需缓存光分组交换10ns-10s光分组存储转发交换，需要缓存光电路交换光突发交换光分组交换光电路交换网络交换平面控制平面端到端信令波长光通路-routing光交叉连接节点GMPLS控制器光分组交换网络控制头数据分组交换平面控制平面光分组交换节点OPS控制器光突发交换网络控制分组突发数据包时间偏差交换平面控制平面光突发交换节点OBS控制器传送功能控制功能光联网技术：智能化信令处理资源管理业务发现保护恢复路由控制7MPS5ABCDIP净荷IP分组头MPLS标记OXCINOUTIN-->OUT通用多协议标签交换(GMPLS)FA-LSCFA-TDMFA-PSCBundleFibernFiber1FSCCloudLSCCloudTDMCloudPSCCloudLSCCloudTDMCloudPSCCloudExplicitLabelLSPsTime-slotLSPsFiberLSPsl

LSPsExplicitLabelLSPsTime-slotLSPs(MultiplexLow-orderLSPs)(DemultiplexLow-orderLSPs)l

LSPs自动交换光网络(ASON)控制平面(CP)传送平面(TP)

LN1

LN2

LN3

LN1

LN2

LN3数据通信网(DCN)管理信息传送信令信息传送管理平面(MP)TP层网络管理CP管理资源管理CCINMI-TNMI-ACCI：连接控制接口NMI：网络管理接口传送网：“传输+交换+联网”的载体电路层通道层段层物理层传输媒质层铁路火车集装箱货物光同步数字传送网(SDH)C-4-64cC-4-256cC-4-16cC-4-4cAU-4-4cVC-4-4cAU-4-16cVC-4-16cAU-4-64cVC-4-64cAU-4-256cVC-4-256cx1x1x1x1AUG-64AUG-256AUG-16AUG-4STM-256STM-64STM-16STM-4x1x1x1x1x4x4x4x4C-4C-3C-2C-12C-11VC-11VC-12VC-2VC-3TUG-2TU-2STM-0AUG-1VC-3TUG-3VC-4AU-3TU-11TU-3AU-4STM-1x1x1x1x1x1x4x3x3x7x7

指针处理

复用

定位校准

映射x3TU-12OBA..MuxDemux.

l1......OTUOSCOSCOSCOSCOBA：光功率放大器OLA：光线路放大器OPA：光前置放大器OSC密集波分复用系统(DWDM)OPAOLAOLAOPAOLAOLAOBADemuxMuxlkk+1Nl1lkk+1NOTUOTUOTU彩色接口彩色接口彩色接口彩色接口普通接口普通接口客户客户客户客户普通接口普通接口客户客户客户客户多波长传输信号OTU：光转发单元OSC：光监控信道Mux/Demux：复用器/解复用器光传送网(OTN)分组传送网(PTN)MPLSheaderConnection-oriented,LSP,LDP,TrafficEngineering

PWE3,BFD/FRREnhancedL3ignoranceBi-directionLSPCarrierClassOAM&ProtectionSimplified&EnhancedIPheaderIPPayloadIPEncapsulationPHYBestEffortConnection-lessPoorQoSIProutingSingleserviceMPLSheaderIPpayloadIPheaderEncapsulationPHYMPLS(opt)EncapsulationConnection-orientedQoSGuaranteeMPLS/IPcouplingComplexityT-MPLS/MPLS-TPMPLSheaderIPpayloadIPheaderEncapsulationPHY(opt)EncapsulationConnection-orientedOAM&PSQoSGuaranteeMPLS/IPdecouplingSimplified以分组交换为核心并延承SDH易于管理维护、高可靠性、丰富的OAM特点MPLS-TP是基于MPLS体系结构并满足传送网需求的PTN实现技术全光网(AON)传送网演进的时间窗分组化“渗透”的四个演进阶段：阶段1：电路交换光传送设备，支持表层的分组化特性(如MSTP)阶段2：波长交换光传送设备，支持表层的分组化特性(如IPoverWDM)阶段3：电层交换以分组为核心(如PTN)阶段4：光层交换以分组为核心(如OPS)提纲光纤通信演进及趋势1DWDM和OTN原理对比2OTN技术原理与特点3OTN国内外标准与规范4波分复用(WDM)原理概念功能分类系统构成波分复用的原理概念SirIsaacNewton(1642-1727)…andhisCorpuscularTheoryofLight三棱镜分光实验波分复用：Wavelength-DivisionMultiplexing光纤光源

把工作在不同载波波长上的多路光信号复用进一根光纤中传输，并能够在接收端实现各信道分离的光通信系统称为波分复用系统。SDMFDMTDMOTDM串扰非线性效应模拟滤波器设计...数字OSDM光纤OFDM=WDM

(模拟特征

!)光放大器光域复用方式SDM： 空分复用FDM： 频分复用TDM： 时分复用WDM： 波分复用OTDM传输系统示意图WDM传输系统示意图WDM和OTDM传输系统比较WDM是释放光纤带宽潜能的钥匙RXTDM电处理域光处理域RXTDM光放大器TDMTXWDMMUXWDMDEMUX波分复用系统再生器TDMTX原始系统RXTDM再生器TDMTX系统复制YDFAPDFATDFAEDFARaman放大器01200140016001800波长(nm)饱和输出功率(dBm)40302010光放大解决了多波长传输的加油问题EDFA：掺铒光纤放大器TDFA：掺铥光纤放大器PDFA：掺镨光纤放大器YDFA：掺镱光纤放大器WDM使单纤传输容量产生飞跃假设1条行车道相当于1路64Kb/s信号，那么现有技术条件下的1根光纤包括2500万条车道，或者宽度相当于9.6万公里！WDM为新型光器件的应用提供舞台宽带光放大器多波长和可调谐激光器外调制器波长复用/解复用器光滤波器光开关增益均衡器色散补偿器波长变换器…………稀疏波分(CWDM)技术wavelength(nm)E01.21300140015001600损耗(dB/km)OLC传统单模光纤全波光纤传统单模光纤和全波光纤-1001020色散(ps/nm.km)S1260-13601360-14601460-15301530-15651565-1625nm127112911311133113511371139114111431145114711491151115311551157115911611

ITU-TG.694.2：CWDM（1271-1611nm，间隔20nm）密集波分复用技术(DWDM)15301610/16251565FiberG.652/G.655l

[nm]Band

CBand

LITU-TG.694.1：DWDM（193.1THz，间隔12.5,25,50或100GHz）1530154015501560nm0dB-10-20-30-4080波，50GHz间隔城域DWDM系统SDHSTM-nGigabitEthernetFastEthernetATMFiberChannelESCONFICONHDTVFDDI…….长途DWDM系统400-600kmTxRxTxRxTxRxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRxRxTxTxRx传统应用：≤200波，单波≤10Gb/s，电再生距离400-600km，放大器间距80-120kmTxRxTxRxTxRxTxRx超长途应用：色散补偿与增益均衡，前向误码纠错，非线性控制，喇曼放大技术2000-5000kmDCLADCLADCLADWDM系统构成接收端波长转换器复用器功率放大合波器光发送解复用器前置放大分波器光接收合波器分波器线路放大光发送光接收解复用器前置放大分波器光接收合波器分波器线路放大光发送光接收复用器功率放大合波器光发送公务联络使用者通路网络管理发送端波长转换器接收端波长转换器发送端波长转换器TXRXSDH终端RXTXSDH终端波分复用终端设备光缆光中继设备光缆波分复用终端设备公务联络使用者通路网络管理公务联络使用者通路网络管理3R：电再生器 Mux：波分复用器 Demux：波分解复用器B：光功率放大器 L：光线路放大器 P：光前置放大器主光通道BPLLLLPBMuxDemux3RMux

DemuxOTUBPLLLLPBMuxDemuxMux

DemuxOTU3R3ROTUOTUOTUOTUMPI-SMPI-RSRMPI-SMPI-RSR子光通道子光通道主光通道主光通道OTU光转发单元SDH标准光接口S

2.5G-G.95710G-G.691VSR

-G.693DWDM彩色光接口SnG.692OEO光检测器激光器外调制器驱动电路光接收模块光发送模块定时提取光检测器激光器光接收模块光发送模块开销处理(J0,B1)开销处理(J0,B1)驱动电路偏置电路判决器定时提取判决器波分复用/解复用单元l1…lnl1ln输入波导聚焦平板波导输出波导LL+DLL+2DLL+3DLL+4DL例：阵列波导光栅解复用器(AWG)例：掺铒光纤放大器(EDFA)光放大单元980nm10ms1520~1570nm亚稳态信号光泵浦光WDM隔离器分光耦合器WDM隔离器分光耦合器EDF泵浦激光器980/1480nm3R再生单元MuxDemux

Demux3R3RMuxPBPB判决器定时提取光检测器激光器外调制器驱动电路输入光信号光接收模块光发送模块3R再生器开销处理(J0,B1)输出光信号光监控通道OSC处理OSC处理OSC处理WDM节点设备WDM节点设备WDM节点设备业务波长光监控通道(OSC)光纤光纤波长选择开关(WSS)ICsDevelopedforHDTVdisplaysCombinesSiCMOSbackplanewithLCoverlay-giveshighresolution(1280x768pixel)reflectivedisplayengineCMOSbackplaneiscommerciallyavailableHDTVchipTakesadvantageofextensivedevelopmentinHDTVtocreatealow-cost,highlyflexibleopticalswitchingcore

FlexibleBandedWavelength-SelectiveSwitching

BandDrop

BandAdd

DEMUX

MUX

DropChannelsAddChannelsMUXDEMUX

NxNSwitchMatrixVOA’sDropChannelsAddChannels

BroadcastandSelectBus-Like&MinimalSwitching

DEMUXWavelengthBlockerCoupler

MUXCouplerDropChannelsAddChannelsDropModuleAddModule

DEMUXMUXDEMUX

2x1SwitchesVOA’sCouplerDropModule

DropChannelsAddChannelsAddModule可重构光分插复用器(ROADM)光传送网(OTN)与SDH的关系与DWDM的关系现有技术分析光纤/管道WDMSDHTDMIP/MPLS/以太网VC-12/VC-4交叉，大颗粒分组业务封装效率低WDM管理功能弱，J0,B1,…组网能力弱，点到点连接网络保护方式不完善网络层次多，功能部分重叠目前IPoverSDHoverWDM不再适应大颗粒IP分组业务传送！！WDM点亮了光传送层单信道系统代表技术：SDH1980S多信道系统代表技术：WDM1990S可重构网络代表技术：OTN当前1998年，ITU-T提出OTN的框架标准G.8721999年，Lucent提出DigitalWrapper的概念2002年，ITU-T发布了OTN接口标准G.709，定义了光传送体系(OTH)、支持多波长传输的功能开销、帧结构、比特速率、映射方式等OTN技术背景2000年以后，随着自动交换光网络(ASON)的出现，OTN技术增加了与智能控制相关的内容OTN关键特征网络范畴的扩展OTN范畴包含了光层网络和电层网络高带宽的复用、交换和配置ODU0/ODU1/ODU2(e)/ODU3/ODU4颗粒多层嵌套的串联连接监视（TCM）功能TCM1……TCM6前向纠错（FEC）支持能力G.709FEC,增强型FEC,……OTN技术和SDH技术的区别OTN与SDH的关系OTN是面向传送层的技术，内嵌标准FEC，在光层和电层具备完整的维护管理开销功能，适用于大颗粒业务的承载与调度SDH主要是面向接入和汇聚层，无FEC，电层的维护管理开销较为丰富，对于大小颗粒业务都适用OTN设计的初衷是希望将SDH作为净负荷完全封装到OTN中OTN与SDH的关系OTNSDH光复用段层(OMS)光通道层(OCh)光传输段层(OTS)复用段层(MS)通道层(PATH)再生段层(RS)物理层(FIBER)相互独立关系：OTN与SDH网络独立运行，承载不同类型的业务，原则上SDH网络用于承载小颗粒业务(GE速率以下),大颗粒业务(GE及以上颗粒)推荐直接用OTN承载客户-服务关系：适用于OTN线路速率高于SDH线路速率的情况，可提高链路资源的利用率；同时利用OTN网络的调度和保护能力,可以提高增强系统的生存性基于SDH的ASON与OTN网络在传送平面的关系上和传统的SDH网络一致，当OTN具备智能控制平面(即基于OTN的ASON)时，两者的智能控制平面应该支持互通，在客户-服务模型中还应该具备跨层次的保护恢复功能协调机制OTN与SDH的关系OTN技术和SDH技术的关系OTN与WDM的关系OTN是将波分设备抽象化的结果，可抽象为如下类型：不带ODUk交叉的波分设备（传统波分设备）带ODUk交叉的波分设备（ODUk电交叉设备）不带ODUk层交叉的波分设备OTN与WDM的关系OTN与现有WDM网络的关系带ODUk层交叉的波分设备多业务接入光电混合交叉联动客户侧/线路侧分离结构

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。G.709标准中已经提到，光复用段层(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OTN与WDM的关系提纲光纤通信演进及趋势1DWDM和OTN原理对比2OTN技术原理与特点3OTN国内外标准与规范41.分层结构2.光层技术3.电层技术4.业务装载5.生存性6.性能监视OpticalTransportModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术OTN分层/分域结构OTN的层次关系OTN网络分域OTN传送网络从水平方向可分为不同的管理域，其中单个管理域可以由单个设备商OTN设备组成，也可由运营商的某个网络或子网组成。不同域之间的物理连接称为域间接口（IrDI），域内的物理连接称为域内接口（IaDI）1.分层结构2.光层技术3.电层技术4.业务装载5.生存性6.性能监视OpticalTransportModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术电路层网络光通道(Och)层光复用段(OMS)层光传输段(OTS)层物理媒介层光传送网已存的各种形式的业务，边缘电节点实现端到端光路径的建立、管理和维护；光层信头的处理；光信道的监控与电层适配、多种业务的接入光层技术电路层网络光通道(Och)层光复用段(OMS)层光传输段(OTS)层物理媒介(OMS)层光传送网实现多波长光信号的联网功能实现光复用段信头开销的处理光复用段的管理与维护光层技术电路层网络光通道(Och)层光复用段(OMS)层光传输段(OTS)层物理媒质层光传送网实现在不同传输媒质上传送光信号的功能传输段信头开销处理与维护各种光纤及其它物理媒介的传送功能光层技术OTM-0.m没有波长，没有光层开销，不支持光监控通道，但具有特定帧格式（OTUk）m=速率等级，1=2.5G,2=10G,3=40G，例如m=2，或m=3用于和其他厂家的波分设备互连（OTUk互连）OTM-0.m信号OTM-n.m是指波分设备最终输出的主光信号由多个波长组成，每个波长信号都有特定的帧格式（OTUk），同时支持光层开销（OOS）和光监控通道n=波长数，例如n=40,n=80m=速率等级，1=2.5G,2=10G,3=40G，例如m=2，或m=123用于自身的波分设备之间互连，功能强大，但无法和其他厂家波分设备互通（光监控通道各厂家的实现方法不同，另外不同厂商可能会对OTUk帧做一些特殊修改（OTUkV），例如使用AFEC替代标准FEC）OTM-n.m

信号OTM-nr.m是指波分设备最终输出的主光信号由多个波长组成，每个波长信号都有特定的帧格式（OTUk）n=波长数，例如n=40,n=80r=Reduced，指不支持光层开销和光监控通道m=速率等级，1=2.5G,2=10G,3=40G，例如m=2，或m=123用于和其他厂家的波分设备互连（在波长级互连）OTM-nr.m

信号OMSnOTSnOTM-n.mFullfunctionalityOChOTUkVOTUkV只能和自己的设备相连，用到了一些自己的技术OTUkODUkClients(e.g.STM-N,ATM,IP,Ethernet)OPUkODUkPODUkTOPSnOTM-0.mOTM-nr.mReducedfunctionalityOChrOChsubstructureOTUk用于和其他厂家的设备互连，信号格式有确定的标准OTM-n.m和OTM-nr.m的区别1.分层结构2.光层技术3.电层技术4.业务装载5.生存性6.性能监视OpticalTransportModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术将各种客户信号统一封装成OTUk帧，然后在网络间传递OTUk帧利用波分复用技术实现大容量业务传送依靠电层开销和光层开销实现强大的网络维护管理功能依靠统一的标准，实现不同厂家OTN设备互连互通减少了网络层次，从而可降低运行商的成本电层技术从狭义的角度说，OTN就是OTUk帧OTUk帧是OTN信号在电层的帧格式OTM可以理解为n个OTUk同时传送OTUk帧电层技术-帧结构OTUtypeOTUnominalbitrateOTUbit‑ratetoleranceOTU1255/238×2488320kbit/s20ppmOTU2255/237×9953280kbit/sOTU3255/236×39813120kbit/sOTU4255/227×99532800kbit/sODUtypeODUnominalbitrateODUbit‑ratetoleranceODU01244160kbit/s20ppmODU1239/238×2488320kbit/sODU2239/237×9953280kbit/sODU3239/236×39813120kbit/sODU4239/227×99532800kbit/sODU2e239/237×10312500kbit/s100ppmODUflexforCBRclientsignals239/238×clientsignalbitrateclientsignalbitratetolerance,withamaximumof100ppmODUflexforGFP-Fmappedclientsignalsconfiguredbitrate(seeTable7-8)20ppm电层技术-速率级别和SDH不同的是随着线路速率的提高，G.709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OTU/ODU/OPUtypePeriod(Note)ODU0/OPU098.354μsOTU1/ODU1/OPU1/OPU1-Xv48.971μsOTU2/ODU2/OPU2/OPU2-Xv12.191μsOTU3/ODU3/OPU3/OPU3-Xv3.035μsOTU4/ODU4/OPU41.168μsODU2e/OPU2e11.767μsODUflex/OPUflexCBRclientsignals:121856/client_signal_bit_rateGFP-Fmappedclientsignals:122368/ODUflex_bit_rate电层技术-帧周期考虑支持大颗粒业务，最低速率等级为2.5G，最高速率等级为40G/100G，只有4个速率等级多个低速ODUi汇聚成1个高速ODUk时，低速ODUi完全装入高速ODUk的净荷部分，低速ODUi和高速ODUk的开销是独立的帧速率专门针对SDH设计，OPUk帧正好能装下同速率等级的SDH帧或多个低速率的ODUi（i<k）帧FEC开销大大提高了10G以上速率的OTUk帧的传送能力使用的字节调整技术比SDH的指针调整更为简单开销（不包括FEC开销）在净荷中所占的比例很低，开销提供的维护管理功能也非常强（和SDH帧相比）OTUk帧经过简单改造后可以方便的接入GE或10GE以太网OTUk帧的特点电层技术-帧结构OPUk帧是ODUk帧的一部分，ODUk帧是OTUk帧的一部分。即OTUk帧中，和业务映射相关的部分组成OPUk,OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk，而ODUk再加上一部分维护管理开销组成OTUkOTUk帧是为了让ODUk帧能够在光纤中传输而设计的，ODUk帧中加上一些适应于外部传输的开销或处理操作就形成了OTUk帧，例如FEC，SM开销，扰码等。出现在设备外面的信号必然是OTUk帧，不可能是ODUk或OPUk帧电层技术-帧结构ODUk帧是OTUk帧的一部分，是电层处理时用到的帧格式，例如对OTUk做电再生处理时，必须将OTUk帧转换为ODUk帧，然后再从ODUk转为OTUk帧。另外电层交叉调度也是在ODUk上实现的。电层的处理用不到OTUk帧中适用于外部传输的特征，所以应该将OTUk帧做些简化后再进行，实际上OTUk帧去掉适用于外部传输的特性后就变成了ODUk帧。ODUk帧和OTUk帧分别有自己的开销，OTUk帧的开销自然是在外部传输时用到的，而ODUk开销是在电层处理时用到的OPUk帧是ODUk帧的一部分，OPUk帧是专门为了实现将业务装入OTUk帧而设计的。OPUk帧的主要功能就是把各种业务装OPUk帧的净荷部分，然后再加上和业务映射有关的开销，例如字节调整开销和净荷类型指示电层技术-帧结构电层技术-帧结构早期的波分设备没有统一的帧格式，客户信号直接在波长上传输波分设备必须能检测客户信号和线路信号的质量，这就要求在客户节点和线路节点都要识别所有类型客户信号的帧格式，并执行相应的性能检测，最终导致性能检测需要花很高的成本客户信号直接传输时无法执行业务汇聚，从而极大浪费波长上的带宽统一的帧格式就有了波分设备专用开销，从而能利用这些开销提高波分设备的维护管理能力OTN为何要定义统一的帧格式电层技术-帧结构帧定位失效和误码检测连接检测净荷类型检测维护信号通讯通道成帧后应该具备的基本维护管理功能：电层技术-帧结构在串行传输的0，1序列中，只有找到了帧头才能分清开销和净荷，也才能做其他的进一步处理在串行信号接收处理过程中，第一步是提取时钟，第二步就是帧定位根据帧结构的不同，帧定位的方法也不同SDH的定帧就是找到帧头的2个0xf6和2个0x28，并在经过一个帧周期后接着检测是否还是帧头，连续2ms都能在确定位置找到帧头时才能认为帧丢失告警消失传输设备一般用帧丢失告警指示当前是否找到了帧头，没有找到帧头就上报帧丢失告警帧定位电层技术-帧结构SDH的B1,B2OTUk的BIP8，例如SM-BIP8OTUk的FEC纠错前误码数，不可纠正的帧GE的8b/10b编码违例误码检测电层技术-帧结构实现方法：检测连接标识符是否和期望值相符连接标示符的作用是给帧打上一个标签，用于识别不同的帧连接标识符的例子：SDH的J0，OTUk的TTI（TrailTraceIdentifier）连接检测的用途：防止用户错连信号连接检测电层技术-帧结构实现方法：检测净荷类型是否和期望值相符净荷类型的作用是标明帧中净荷的种类净荷类型的例子：OPUk的PT（PayloadType）净荷类型检测的用途：防止用户错连信号净荷类型检测电层技术-帧结构实现方法：在帧中填入某种特殊的信息，破坏帧中的净荷，使得帧无法正常传输净荷维护信号的种类：AIS信号，OCI信号，LCK信号维护信号的用途：表示当前能正常接收信号，但信号帧处于某种特殊状态，已无法正常传输净荷维护信号电层技术-帧结构AIS（AlarmInidationSignal）的用途：当帧处于失效状态时，使用AIS替代已失效的帧信号继续传输OCI（OpenConnectionIndication）的用途：表示因为没有配置连接而导致帧中没有正常的信号LCK（LoCKeddefect）的用途：表示当前帧已经被锁定，即不允许用来正常传输数据，但仍旧能根据开销对帧进行各种检测。例如运行商正在对信号进行测试，此时不能给用户使用，就可以设置帧进入LCK状态。LCK不是自动产生的，而是完全由人来设置是否生效电层技术-帧结构维护信号OTN维护信号通过将ODUk帧中的大部分字节（下图中的黄色部分）设置为相同的固定字节而实现。由于净荷中也被填入了固定字节，所以此时无法传业务OTN维护信号的格式ODUk-AISODUk-OCIODUk-LCK电层技术-帧结构OTUk的帧结构382540801781415161738241234OPUkPayloadOPUkOHOPUk

-OpticalChannelPayloadUnitODUkODUk-OpticalChannelDataUnitClientSignalmappedinOPUkPayloadClientSignalOTUkFECOTUkOHOTUk

-OpticalChannelTransportUnitAlignmAlignmentkindicatestheorder:12.5G210G340GOTUkbitrate:255/(239-k)*"STM-N"ODUkbitrate:239/(239-k)*"STM-N"电层技术-帧结构AlignmOPUkPayloadOPUkOHODUkOTUkOHPSIEXPTCMACTTCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6GCC1GCC2FTFLPMRESRESAPS/PCCSMRESGCC0FASMFASMapping&ConcatSpecificMapping&ConcatSpecific25501PTTCMiSTATTTIBIP-81234567812312345678BEI/BIAEBDI12345678MFAS:MultiFrameAlignmentSignalPCC:ProtectionCommunicationControlchannelPM:PathMonitoringPSI:PayloadStructureIdentifierRES:ReservedforfutureinternationalstandardisationSM:SectionMonitoringTCM:TandemConnectionMonitoringACT:Activation/deactivationcontrolchannelAPS:AutomaticProtectionSwiching

coordinationchannelEXP:ExperimentalFAS:FrameAlignmentSignalFTFL:FaultType&FaultLocationreportingchannelGCC:GeneralCommunicationChannel电层技术-帧结构OTUk的帧结构OTUk-AIS，OTUk速率的PN-11码。PN-11码是长度为2047位的一串固定的0，1序列。PN-11码中不会出现OTUk的帧头0xf60x28FAS开销，行1列1至行1列6固定为3个0xf6个3个0x28，这6个字节叫做FAS（FrameAlignmentSignal）字节LOF告警，如果FAS字节中间的4个字节存在且每隔4080*4字节FAS中间的4个字节都会重复出现，则认为LOF告警消失；否则认为有LOF告警。判断LOF告警产生和消失要求2ms的确认时间MFAS开销：长度为1个字节，每发送一帧此字节的内容加1，当多个连续帧的相同开销组成一个较长的开销时需要和MFAS字节对齐，例如TTILOM告警：检测MFAS字节是否每帧加1，如果不是则上报LOM告警，判断LOM告警产生和消失要求2ms的确认时间FEC开销，每行255字节，用于纠正传输中产生的误码。255个字节组成一个FEC单元，里面包含239字节的信息和16字节的FEC校验字节，FEC单元的最大纠错能力是8个字节，错误字节超过8个后无法纠正所有错误。FEC单元能够准确检测到最多16字节的错误，超过16个字节的错误无法准确统计电层技术-帧结构OTUk中用到的开销BIP-8，长度一个字节，其值为前面第2帧中列15至列3824所有字节（OPUk帧中的所有内容）异或的结果，用于校验OPUk帧是否有误码电层技术-帧结构OTUk中用到的开销正向和反向：正向和反向是相对于同一个站点而言的。例如A和B为两个站点，A发出1个OTUk帧到B，B发出一个OTUk帧到A，对于一个站点来说，本站点的发送为正向，本站点的接收为反向。本站点发出去的OTUk帧中的反向开销都是根据本站点的接收OTUk帧的结果产生的，由于本站点的接收为反向，所以和接收OTUk有关的开销就叫做反向开销。OTN中现在定义的反向开销都是错误指示信息。对于用户来说，如果一个站点接收到反向错误指示，则说明本站点的接收到上一个站点的发送这一段传输路径是好的（否则应该接收到LOF），但本站点的发送方向出现了错误电层技术-帧结构OTUk中用到的开销BEI（BackwardErrorIndicaiton），长度为4位，一般的合法取值为0000b-1000b，其值为反向误码数，即合法的反向误码数为0-8个，为非法值时认为反向误码数为0TTI，踪迹标识符，长度为64个字节。TTI在每帧中只占1个字节，连续64帧凑成64字节。TTI用来标示OTUk帧的起点和终点。TTI包括3个字段，SAPI标示源地址，DAPI标示目的地址，各占16字节，还有32字节的用户自定义信息BDI，反向失效指示，长度为1位，0表示无反向业务失效，1表示有反向业务失效。一般接收口的OTUk帧检测到LOF或LOM时对应发送口会插入BDI电层技术-帧结构OTUk中用到的开销IAE，帧对齐错误，长度为1位（SM中）或用STAT=010b(TCMi中)表示。帧对齐错误指发送的OTUk帧出现帧头间隔不是一个帧周期的现象。IAE一般用来屏蔽下游的误码检测，防止因为帧对齐错误导致下游误码检测不准BIAE，反向帧对齐错误，长度为1位（SM中）或用BEI=1011(TCMi中)表示，在接收检测到IAE时在发送自动插入BIAE。BIAE一般用来屏蔽下游的反向误码检测，防止出现检测错误STAT，PM和TCM有STAT，长度为3位，接收端口通过检测STAT判断当前处于哪种维护信号状态（AIS,LCK,OCI,LTC）电层技术-帧结构OTUk中用到的开销GCC，共3组，每组2字节，用来传送网管信息JC，共5字节，业务装入OPUk净荷部分时用来弥补业务速率和OPUk净荷之间的速率差，JC一般能调整正负20ppm的频差PT，1字节，用来指示净荷类型，定义如右表电层技术-帧结构OTUk中用到的开销SM,PM和TCMi的开销结构电层技术-帧结构SM的范围：OTUk电再生时PM的范围：非OTUk信号转换到OTUk时产生，OTUk转换为非OTUk时终结TCM的范围：在整个PM范围内的一部分，起点和终点由用户决定。设置方法：发送口可设置运行或透传，接收口可设置运行、监测或透传电层技术-帧结构电层技术-复用G.709规定的最小粒度光通道数据单元容量1.25G（1.244160Gbit/s20ppm）2009年10月定义的专门用于承载GE的单元到其他已有ODU的复用关系ODU1 *2 ODU2 *8ODU3 *32 ODU4 *80ODU0能承载的业务信号1GbE STM-1STM-4 FC-100ODU0没有物理层对应信号ODU0只能复用到高速信号中传输ODU0电层技术-复用能用来传送2.5G的信号ODU1=2.498775Gbit/sOTU1=2.666057Gbit/s能作为高阶ODU来承载ODU0逻辑上分为2*1.25G支路单元（tributaryslots）ODU0可以映射到1TS之中去ODU1能承载的业务信号STS-48STM-16FC-200ODU1电层技术-复用能用来传送10G的信号ODU3=10.037273Gbit/sOTU3=10.709224Gbit/s能作为高阶ODU来承载ODU0、ODU1逻辑上分为8*1.25G和4*2.5GODU0可以映射到1TS之中去ODU1可以映射到21.25GTS或者12.5GTS之中去ODUflex可以映射到1-8

1.25GTS之中去ODU2能承载的业务信号STS-192STM-64ODU2电层技术-复用2009年10月新定义的专门用于承载10G信号的低阶ODU当物理层为OTU3/OTU4时，用于透明承载10Gbase-R是透明承载10Gbase-R和原有ODU体系妥协的产物G.sup43中仍然保留了物理层接口OTU2eOPU4能够承载10

ODU2e可以映射进入到91.25GTS之中在ODU3中传输ODU2e能承载的业务信号10Gbase-RTranscodedFC-1200ODU2e电层技术-复用能用来传送40G的信号ODU3=40.319218Gbit/sOTU3=43.018410Gbit/s能作为高阶ODU来承载其他低速ODU逻辑上分为32*1.25GTS/16*2.5GTSODU0可以映射到11.25GTS之中去ODU1可以映射到21.25GTS或者12.5GTS之中去ODU2可以映射到81.25GTS或者42.5GTS之中去ODU2e可以映射到91.25GTS之中去ODUflex可以映射到1-32个1.25GTS之中去ODU3能承载的业务信号STS-768STM-256Transcoded40GBase-RODU3电层技术-复用2009年9月版本OTN中新增ODUODU1=104.794445Gbit/sOTU1=111.809973Gbit/s能作为高阶ODU来承载其他低速ODU逻辑上分为80*1.25G支路单元ODU0可以映射到1TS之中去ODU1可以映射到2TS之中去ODU2可以映射到8TS之中去ODU2e可以映射到9TS之中去ODU3可以映射到32TS之中去ODUflex可以映射到1-80TS之中去ODU4能承载的业务信号100GBase-RODU4电层技术-复用新增加的速率等级包含两种不同的应用方式恒定速率ODUflex能够支持任何恒定速率的业务的接入CBR业务采用BMP方式映射进入ODUflex分组ODUflex可以承载任意粒度的分组支路业务理论上讲粒度任意，但是应用中粒度喂1.25GTS的整数倍类似于VCAT,但是解决了VCAT的延迟问题，能够将业务采用单一的ODU传送，简化了设计ODUflex1电层技术-复用ODUflex2电层技术-复用ODUflex3电层技术-复用类似SDHLCAS技术的ODUflex无损调整技术控制时隙链路带宽变化：LCR协议控制ODUflex带宽变化：BWR协议G.7044.1–之前为G.HAO电层技术-复用SDHLCAS技术的ODUflex无损调整(HAO)技术ODUflex连接中的所有的节点必须要支持HAO协议ODUflex链路配置的修改必须通过管理或控制平面下发在带宽增加时，先执行LCR协议，再执行BWR协议，最终完成ODUflex链路带宽增加的操作；在带宽减少时，先启动LCR协议发动减少命令，随后挂起，再执行BWR协议完成ODUflex链路的带宽减少操作，随后重新启动LCR协议，再完成时隙链路的减少。G.7044.2电层技术-复用G.7044.3 LCRprotocol电层技术-复用G.7044.4

BWRprotocolOTM-n#Wavelengths:1–16–32–40–80–other

LOODU(service)

Servicedependentbitrates:2.5–10.0–40.3–10.4

n*2.5–n*10.0–n*40.3HOODU(tunnel)enablesfastservicedeliveryTimeslotbandwidth:2.5GLOODULinkBandwidth:10.0–

40.1

Wavelengthdependentbitrates:

10.7–43.0TDMWDMNetworkplanningdrivenwavelengthsetupLOODU(service)

Servicedependentbitrates:2.5–10.0–40.0

Wavelengthbitrate=Servicebitrate*factor:

2.7

–

10.7–43.0LOODU(service)

Servicedependentbitrates:2.5–10.0–40.0–10.4

Wavelengthbitrate=Servicebitrate*factor:

2.7

–

10.7–43.0–11.1OTM-n#Wavelengths:1–16–32–40–80–other

EthernetframesMPLSpacketsIPpackets8B/10BcodewordsSTM-16STM-64STM-256FutureclientSTM-1STM-4DVB-ASISDSDI1.5GHDSDI3GHDSDIESCONFC-100FC-200FC-400FC-800FC-120010GE1GE40GE100GEHOODUothercarrier(Flexible)TDM(Flexible)WDMLOODU(service)

Servicedependentbitrates:2.5–10.0–40.3–1.2–10.4–104.8–

n*2.5–n*10.0–n*40.3–arbitraryratesHOODU(tunnel)enablesfastservicedeliveryTimeslotbandwidth:2.5G–

2.5G/2–1.25GLOODULinkBandwidth:2.5–10.0–

40.1–

10.4–41.7–104.3

Wavelengthdependentbitrates:

10.7–43.0–

2.7–11.1–44.6–111.8Servicedrivenwavelengthsetup电层技术-复用HOODU与LOODUCBR2G5OTU1packetstreamGFP-FCBR40GpacketstreamGFP-FODU3Async/bsyncODU2x4CBR10GpacketstreamGFP-FODU2ODU3x4x16OTU2OTU3ODU2easync

bsync10GBASE-RGFP-Ftranscoding10GBASE-RBMPx3ODU1ODU0TTT+GMPGEx2ODU1x8x3240GETranscodeODU4100GECBR10G3125O

T

U

2eBsync-7.1Bsync-7.2CBR10G3125ODU2eODU1eODU3e1(AMP)ODU3e2(GMP)x4x4O

T

U

2ODU2CBR10G3125GFP-F-6ODU2GFP-F-7.3CBR10G3125G.709G.sup43Async/bsyncAsync/bsyncOTU4ODU4ODUflexany电层技术-复用电层技术-映射异步映射(AMP)映射两端时钟不同频率差非常小，通常应用到SDH映射、OTN系统内部映射中比特同步映射(BMP)映射后信号，采用原始数据时钟前后频率完全同步，只应用到业务信号映射通用映射规程(GMP)

电层技术-映射客户信号映射1电层技术-映射客户信号映射2电层技术-映射LOODU->HOODU电层技术-映射通用映射(GMP)PSI151617

3824AMP(异步映射)：本地时钟＋固定填充＋指针调整JCNJOJCJCPJO固定填充STM-16STM-16固定填充固定填充STM-64STM-64STM-64PSI151617

3824GMP(通用映射)：Cn来记录ODU承载客户信号数量，并利用填充进行速率适配Sigma-Delta算法映射原始的GMP采用电层技术-映射通用映射(GMP)PSIODUkOHOTUk

OH(M)FAS178

14151617

38241234Sigma-Delta算法：n*C8mod15232(OPU0)<C8为数据，否则为填充i1d1i2d2i3d3i4d4i5d5i6d6i7d7IIDICRC-8Cn减少指示增加指示Byte1Byte2Byte3采用SDH指针式的比特翻转以及CRC校验，防止Cn传输错误电层技术-映射电层技术-同步信号传送根据运营商需求，OTN需要传送时钟信号SyncE

1588v2forfrequency1588v2fortimeSSUSEC/EECSEC/EECSSUOTNislandSEC/EECSEC/EECPQ电层技术-同步信号传送WirelessstandardFrequencysynchronizationrequirementPhasesynchronizationrequirementGSM±0.05ppmNAWCDMA±0.05ppmNATD-SCDMA±0.05ppm3usCDMA2000±0.05ppm3usWiMaxFDD±0.05ppmNAWiMaxTDD±0.05ppm1usLTETDD±0.05ppm3us电层技术-同步信号传送电层技术-同步信号传送OTN网络时钟信息透传频率时间相位电层技术-同步信号传送支持802.3通道化接口情况下的时钟透传方案1.分层结构2.光层技术3.电层技术4.业务装载5.生存性6.性能监视OpticalTransportModuleOPSnOChOCCOCCOCCClientOTUkFECOHODUkOHOPUkOHrOPS0OSCOOSOSCOHOHOHOMSnOTSnOTN技术OpticalMultiplexSection(OMSn)layernetworkOpticalTransmissionSection(OTSn)layernetworkOpticalTransportModuleofordern(OTM-n,n1)IP/MPLSATMETHERNETSTM-NOTMPhysicalSection(OPSn)OTM-0OTM-nr,n>1STM-NGbEInt