光传输网络技术课件

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PPT论坛：OTN技术概述OTN关键技术全光网络技术OTN光传送网201OTN技术概述3技术背景4WDM技术的应用给传送网带来了质的飞越，优点主要有以下几方面：1、单光纤的可传送带宽得到了极大的提升，在业务流量较大的干线、本地网核心汇聚层节省了大量的光纤资源。2、扩容便捷性大大提高，传送网系统的扩容只需要增加一些波分板件就可以实现，相比较敷设光缆来说大大缩短了建设周期3、波分系统的无电中继距离能够达到几千公里，大大提高了传送网的传输距离。无电中继距离就是信号在途中不经过光电转换，只靠对光信号的放大、补偿整形能够达到的传输距离。如果使用电中继理论上的传输距离是无限远。技术背景5可是最初的DWDM只是简单的将各路信号变换波长后合路传送，到接收方解复用，于是在传统波分的应用过程中就逐渐暴露了一些问题：1、业务调度不灵活。DWDM系统只对信号的波长进行转换，不对信号的帧结构进行处理，也就是说每个10G波道的内部帧结构DWDM系统是看不到的，所以传统的10G波分系统只支持10G的客户信号，虽然可以通过TMUX单板将4路2.5G信号合并为1路10G信号，但本质上相当于将SDH的复用功能内置到了DWDM设备中，实际对

DWDM来说还是透传10G信号。即便如此传统10GDWDM系统也只能支持10G和2.5G业务颗粒，而GE等一些小颗粒业务则无法直接接入DWDM系统，需要经过SDH设备进行低速信号的交叉复用。技术背景2、仅支持点-点组网结构，传统DWDM所谓的环实际上是多个点-点系统组成的，同一站点的不同方向的业务调度只能靠尾纤跳接来实现，

DWDM

和

PDH 设备一样，也是一对对背靠背的TM组成6技术背景73、网络运行维护、管理不灵活，DWDM系统的监控通道仅为2M，前面说过SDH的STM-1的帧结构中各种开销带宽就达到了20多M，而DWDM对整个40或80路10G信号的监控仅仅只有2M，所以可想而知，DWDM如此低的带宽只能对整个光通道的一些非常重要的指标和性能进行监控。4、DWDM系统保护方式仅支持对光缆线路和单个波道进行保护，因为DWDM的最小业务单元就是波道，而对于波道以下的低速信号DWDM并不关心，所以自然也无法提供类似SDH通道级别的保护，保护方式不够灵活。OTN技术8不难发现，DWDM的这些问题恰好SDH都曾经很好的解决过。SDH通过体系规定的映射复用方式可以接入并监控各种低速信号

SDH通过交叉单元实现了一台设备上多个光方向之间的业务调度SDH也提供强大的维护管理功能，支持任意级别的通道的快速倒换保护OTN可以结合DWDM大容量的优势和SDH的组网灵活、保护完善、管理功能强大的特性。OTN标准演进过程

(1/5)9OTN标准演进过程

(2/5)期间提出OTU0，解决大容量1GE传送10GE

LAN私有化传送方案涌现，超频10ODU2开始出现随着以太网数据业务的与日俱增，从2005年左右开始，OTN的目标锁定在增加以太网数据业务接口，并利用该类接口透明承载

10GE数据业务及可扩展地灵活承载不同速率级别的以太网业务等核心问题上OTN标准演进过程

(3/5)2006年10月开发G.sup43支撑10GE

LAN各种私有方案提出定义新的OUT-4以承载100GE11OTN标准演进过程

(4/5)提出ODUflex概念12提出增加GPON、CPRI和FC信号提出40G/100G适配方案提出定义OUT设备标准及OTN环保护标准到2009年10月，标准G.709在ITU-TSG15全会上获得通过，标志着OTN技术的标准化发展步入与最初目标发生较大偏离的，以适应以太网业务传送为主要目标的新阶段。OTN标准演进过程(5/5)13OTN技术14OTN技术：1、定义了一系列速率等级和帧结构：OTUk、ODUk、OPUk。OTN和DWDM的最大区别也是在于此，OTN有了帧结构，基于不同等级的ODUk颗粒，可以实现类似SDH的电交叉功能，使小颗粒的信号可以合并在大的通道中传送，

OTN的一个波道中也像SDH那样有了大大小小的容器，所以对于2.5G以下的低速信号，OTN从体制上就具备了接入和处理的能力，提高带宽利用效率。而传统

DWDM只是简单粗暴的将波长合并和分离。2、通过WSS（波长选择开关）等技术实现了波长之间的灵活调度，支持以光波长信号为基础的灵活调度，提升业务调度的灵活性。也就是以波道为颗粒进行交叉，有点像SDH里高阶交叉的概念，但是交叉的单元是光信号，所以叫光交叉。3、OTN帧结构中引入了类似SDH的丰富的开销机制，强大了网管能力。OTN技术15OTN与SDH的主要区别：OTN与SDH传送网主要差异在于复用技术不同，但在很多方面又很相似，例如，都是面向连接的物理网络，网络上层的管理和生存性策略也大同小异。由于DWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤的不同波长上接口速率和数据格式相互独立，使得运营商可以在一个OTN上支持多种业务。OTN可以保持与现有SDH网络的兼容性。SDH系统只能管理一根光纤中的单波长传输，而OTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长。OTN、WDM、SDH的关系纯IP承载GMPLSOTNPTNWDM(OXC)TDM

承载TDM(SDH)混合业务Packet

Over

Transport(MSTP)EOS

RPR

MPLSIP

OVER

WDM

(ROADM)2001-20102010-1997-2001比例IP业务流TDM业务流16OTNOTN、WDM、SDH的关系SDH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)17OTN、WDM、SDH的关系18OTN相对SDH的改进19OTN是作为网络技术提出的，许多SDH传送网功能和体系都可仿效，因此在包括帧结构、功能模型、网络管理、信息模型、性能要求、物理层接口、开销安排、分层结构等方面，都同SDH有相似之处，其改进有：1、SDH的帧频和帧周期固定为125µS，不同速率等级的帧字节数不同。而OTN不同速率等级，帧字节定长，帧频帧周期不同。2、引入了规范化的前向纠错规范FEC编码，解决透明信道时光信噪比的恶化问题、 规定了

TCM 监控功能，一定程度上解决了光通道跨多自治域监控的互操作

问题、类似于SDH的VC通道，OTN标准化了大颗粒的光通道ODUk等级，业务颗粒度更大02OTN关键技术20OTN层次结构OTN主要由传送平面、管理平面和控制平面组成。控制平面负责搜集路由信息，并计算出业务的具体路由；控制平面对应实体即具备控制平面功能的相关单板。通过加载控制平面将能够实现资源的自动发现、自动端到端的业务配置，并能提供不同等级的

QoS 保证，使业务的建立变得灵活而便捷，由其构建的网络即基于OTN

的智能光网络（ASON）。传送平面可分为电层和光层，电层包括支路接口单元、电交叉单元、线路接口单元和光转发单元，主要完成子波长业务的交叉调度，而光层包括光分插复用单元（或光合波和分波单元）及光放大单元，主要完成波长级业务的交叉调度和传送，电层和光层共同完成端到端的业务传送；管理平面提供对传送平面、控制平面的管理功能以及图形化的业务配置界面，同时完成所有平面间的协调和配合。管理平面的实体即网管系统，能够完成M.3010中定义的管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、安全管理等。21OTN层次结构LN1LN2LN3控制平面(CP)LN1LN2LN3传送平面(TP)数据通信网(DCN)22管理信息传送信令信息传送管理平面(MP)TP

层网络管理资源管理CCINMI-TNMI-ACP管理CCI：连接控制接口NMI：网络管理接口传送功能控制功能资源管理业务发现保护恢复信令处理路由控制23OTN层次结构OTN的业务处理分为光层和电层，电层的处理的是ODUk的颗粒，而光层的基本单元是单个波道。基于ODUk和基于波道的调度分别是OTN的两大功能：电交叉和光交叉。电层则将单个波道中包含的不同等级的ODUk数据帧进行映射、交叉、复用，光层负责将波道合并、分离，将波长信号在各站点上下、调度。光交叉是OTN特有的概念，因为SDH每个光方向都是单一波长，而波分每个方向上都有多个波长信号，OTN光交叉可以让这些波长信号不经过光电转换，而在各个方向之间自由的“穿行”。2425OTN电层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26OTN电层将各种客户信号统一封装成OTUk帧，然后在网络间传递OTUk帧（G.709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G.709帧2728OTN电层29考虑支持大颗粒业务，ODUk最低速率等级为2.5G，最高速率等级为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）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OTN交叉OTN的业务处理分为光层和电层，电层的处理的是ODUk的颗粒，而光层的基本单元是单个波道。基于ODUk和基于波道的调度分别是OTN的两大功能：电交叉和光交叉。电层则将单个波道中包层负责将波道合并、分光交叉是OTN特有的上都有多个波长信号，个方向之间自由的“穿含的不同等级的ODUk数据帧进行映射、交叉、复用，光离，将波长信号在各站点上下、调度。概念，因为SDH每个光方向都是单一波长，而波分每个方向

OTN光交叉可以让这些波长信号不经过光电转换，而在各行”。30OTN交叉对于电交叉这部分功能，既然我们用DWDM+SDH的方式也可以实现，为什么要制定OTN的帧结构呢？SDH的交叉颗粒是从2M-10G，而OTN的业务颗粒是是GE和2.5G颗粒E和2.5G的交叉，GE以上到1的交叉，

SDH上实k、OPUk。这个

TM-N不在一个H中的容器C。OTN在OTUk就和级别上，OODUk是O00G，颗粒度远远大于SDH，SDH能够解决的也仅仅对于10G以上的颗粒无法支持。即便是SDH能够实现的G现的成本也要高于OTN。电层规定了一系列的速率等级和容器：OTUk、ODUSDH的STM-N是类似的概念，区别是OTUk的容量和SDUk就相当于SDH中的虚容器VC，OPUk就相当于SDTN电交叉的基本单元，对应的速率和业务类型如下：31OTN交叉有了业务等级之后，OTN就可以引入类似SDH的交叉，就可以调度任意方向的

ODUk业务（子波长业务），OTN的ODUk交叉和SDH的VC颗粒的交叉都是对电信号的处理，基于电交叉矩阵实现的，所以称之为电交叉。32OTN交叉如下图A站点，从西向过来的光信号经过分波分成40波光信号，通过线路板将第1波解成电信号4*ODU1，接到电交叉单元上，东向与西向相同也是4*ODU1接交叉单元；支路侧的4*2.5G板通过4*ODU1背板接口与交叉单元相连。33OTN交叉电交叉单元负责做什么呢？这三个方向来的12*ODU1信号，就像12个箱子，电交叉单元可以将箱子打开解成ODU0，也可以不打开；可以将线路侧的箱子取出放到支路侧，将支路侧的箱子放入线路侧；或者还可以将西向的1号和2号变个位置，变成2、1、3、4的顺序放到东向4个箱子里，当然也可以什么都不做。而不管怎样调度，占用的交叉容量都是这12*ODU1=30G，因为将箱子放在了调度中心，就占用了调度中心的一块地方，做很复杂的交叉和不交叉都一样。电层的工作完成了，最终两个方向的OTU2都层层打包完毕，接下来OTU2经过电-光转换就成为光通道层的单个10G波道信号，以此类推，40G系统对应OTU3，100G系统对应OTU434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35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36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37光层技术OTN光交叉采用光电混合交叉设备实现波长和子波长级别的业务调度。光层调度：采用ROADM技术。首先环内动态光通道调度功能，逐步实现复杂网络拓扑环间业务动态调度功能。电层调度：首先在城域网中引入小容量调度设备，逐步在城域骨干和干线层引入G/T级别的大容量设备。WB波长阻断器

PLC平面光波导

WSS波长选择开关38OTN保护智能控制平面基于波长的传送平面管理平面波长通道保护波长共享环网保护波长通道保护智能恢复保护结合恢复391+1保护工作通路保护通路尾端对两路信号质量进行监测，择优确定接收通路；传输线路发生故障；尾端监测到工作通路信号质量劣化；切换到保护通路，中断业务恢复；首端信号被永久桥接到工作通路和保护通特路点中传：输；并发优收，单端倒换；不需要首尾双方就保护过程进行协议通信，实施简单且倒换时间很短；正常情况下保护通路也在同时传送业务，不能提供资源共享，造成带宽浪费。401:1保护工作通路保护通路正常情况下传送低等级额外业务；首端桥接，尾端切换护至通保路护，通业路务，连业接务恢首尾双方交互APS控制信令；保护通路工作业务额外业务尾端监测到线路传输线信路号质量劣化；发生故障；特点：选发选收，双端倒换；复；附加了

APS协议开销的传送与处理过程，与

1+1方式比较增加了倒换时间；保护通路正常情况下可传送低等级的无保护额外业务，提高了网络利用率。411:N保护工作通路保护通路额外业务工作业务1工作业务2工作业务N发生多路故障时，根据优先级判定应保护的工作业务；特点：1:1方式为高；N路工作业务共享

1条保护通路，资源利用率较发生多路故障时需要分析业务优先级；（

3）当高优先级业务抢占保护资源后，将无法对低优先级的业务实施保护。42❶二纤单向通道保护环（1+1）节点D节点

A

节点

B

节点

C节点E节点F工作时隙保护时隙工作光纤保护光纤组建六节点二纤自愈环网并分配工作和保护时隙配置双向业务通道连接A-DE-F43❷

倒换状态节点A节点D节点B节点C节点E节点F工作时隙保护时隙工作光纤保护光纤检测到通道信号接收质量劣化在通道终端位置实施保护倒换，恢复被中断的业务44❶二纤双向通道保护环（1:1）节点D节点

A

节点

B

节点

C节点E节点F工作时隙保护时隙外环光纤内环光纤组建六节点二纤自愈环网并分配工作和保护时隙配置双向业务通道连接A-DE-F45❷

倒换状态节点A节点D节点B节点C节点E节点F工作时隙保护时隙外环光纤内环光纤检测到通道信号接收质量劣化在通道终端位置实施保护倒换，恢复被中断的业务46❶二纤双向复用段共享保护环节点D节点

A

节点

B

节点

C节点E节点F工作时隙保护时隙外环光纤内环光纤组建由外环和内环组成的六节点自愈环网设定工作和保护时隙配置双向业务通道连接A-DE-F47❷

环回保护倒换节点A节点D节点B节点C节点E节点F复用段保护倒换（50ms以内）外环光纤内环光纤检测到线路发生故障实施复用段环回保护倒换，恢复被中断的业务4803全光网络技术49全光网络概述50全光网络包括光传输、光放大、光再生、光选路、光交换和光信息处理等先进的全光技术。波长路由通过波长选择性器件实现路由选择，是目前全光网络的主要方式。而光数据包交换尚不具备条件，其最大的困难来自光记忆和逻辑

器件的缺乏。透明性由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，不再有电中继，因此全光网络具有对信号传输的透明性。透明性有两个含义：信号速率透明和信号格式透明。网络结构的扩展性全光网络应当具有扩展性，而且是在尽量不影响已有通信的同时扩展用户数量、速率容量、信号种类等。因此，目前全光网络结构和网络单元都强调模块化的扩展能力，即无需改动原有结构，只要升级网络连接，就能够增添网络单元。可重构性全光网络的可重构性是指在光波长层次上的重构，包括直接在光域里对光纤折断或节点损坏作出反应，实现恢复；建立和拆除光波长连接；自动为突发业务提供临时连接。可操作性由于全光网络比现有的网络多了一个光路层，因此其管理表现出一些独有的特征。尽管目前全光网络的控制和管理尚未定型，但基本要求是相同的，允许在各个不同管理层次上控制和管理全光网络。51全光网络纵向可分为客户层、光通道层、光复用段层和光传送段层，两相邻之间构成客户/服务层关系。52光通道层负责为来自电复用段层的客户信