10 OTN基本原理（初级篇）北研

OTN基本原理（初级篇）承载网规划系统部孙萍课程目标了解OTN目录Where? （15’）What? （20’）How? （50’）三个问题Where？高速数字传输网的发展产生背景主传数据，少量语音业务突发为主业务量多，爆炸式增长光纤+多波长OTUkOTNG.709主传语音，少量数据业务确定+突发业务量较多光纤+单波长STM16SONET/SDHG.707主传语音业务确定为主业务量较少光纤+单波长T1/E1第一代第二代第三代Where?O T NNetwork网络，网状物Transport传送，运输Optical光学的Optical

TransportNetworkWhere?Optical

TransportNetworkWhere?统一成帧为何成帧？

OTN有什么用？客户信号帧格式SDH9行270*N列的字节帧，N为SDH速率等级。STM-1的速率为155.52Mbps，STM-N的速率等于N*155.52MbpsGE，FC，Escon等数据业务8b/10b编码，相当于帧长为10位的帧10GE-LAN64/66b编码，相当于帧长为66b的帧OTUk4行4080列的字节帧客户信号帧格式、速率不统一Where?统一成帧为何要定义统一的帧格式？识别所有类型客户信号的帧格式，性能检测成本很高客户信号无法业务汇聚，极大浪费波长上的带宽能提供波分设备专用开销，提高设备的维护管理能力OTN有什么用？Where?大容量传送（Tbit级，波分复用原理）强大的网维管理功能（电层开销，光层开销）OTN设备互连互通（统一的标准）运行商的成本降低（网络层次减少）OTN有什么用？目录Where? （15’）What? （20’）How? （50’）三个问题What?OTN是ITU制定的光传送网标准内容标准框架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.873.1What?波分设备的基本功能将各种客户业务封装到特定帧格式变成带波长的光信号将许多不同波长的特定帧格式汇聚到一根光纤中OTN是一种设备实现长距离大容量业务传送What?波分设备的基本单元OTN是一种设备业务接入单元客户业务特定波长特定帧格式的信号业务接入单元客户业务特定波长特定帧格式的信号业务接入单元客户业务特定波长特定帧格式的信号波长调度单元特定波长特定帧格式的信号特定波长特定帧格式的信号特定波长特定帧格式的信号合分波单元多波长光信号光线路处理单元光线路信号监控管理单元电中继单元What?OTN和波分设备的关系OTN是将波分设备抽象化的结果波分设备信号和OTN各层的对应关系OTN是一种设备特定波长特定帧格式信号OCH层特定帧格式信号OTUk层合波处理后的多波长信号OMS层光线路处理后的信号OTS层What?也表示OTN设备组成的网络OTN网络的特点网络内部，信号格式统一节点间传送的只有OTM信号OTN是一个网络What?OTN是一个网络What?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）OTN是一种信号What?OTM-0.m0=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）OTN是一种信号What?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OTN是一种信号What?OTN是OTUk（

OpticalchannelTransportUnit）从狭义的角度，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OTN是一种信号ODUkOHFAOHOTUkOHOTUkFEC151617……38243825…4080OTUk1……78……141234OPUkOHClientSignalmappedinOPUkPayloadWhat?ITU制定的光传送网标准一种设备一个网络一种信号小结——OTN是目录Where? （15’）What? （20’）How? （50’）三个问题How?OTUk的帧结构kindicatestheorder:12.5G210G340GODUk

-OpticalChannelDataUnitODUkOHFrameAlignmentFAOHOTUk

-OpticalChannelTransportUnitOTUkOHOTUkFEC151617……38243825…4080OTUk1……78……141234OPUk-OpticalChannelPayloadUnitOPUkOHOPUkPayloadClientSignalClientSignalmappedinOPUkPayloadHow?大颗粒业务，2.5G/10G/40G低速ODUi可完全装入高速ODUk的净荷，进行汇聚，开销独立帧速率针对SDH设计FEC开销，提高OTUk帧的传送能力字节调整技术比SDH的指针调整简单开销（不含FEC）比例低，维护管理功能强OTUk帧可方便的接入GE或10GE以太网业务OTUk帧的特点How?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OTUk,ODUk,OPUk的区别和联系151617……38243825…40801……78……141234OPUk-OpticalChannelPayloadUnitOPUkOHOPUkPayloadHow?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ODUkOTUk,ODUk,OPUk的区别和联系151617……38243825…40801……78……141234OPUkOHOPUkPayloadODUkOHODUk

-OpticalChannelDataUnitHow?OTUk帧让ODUk帧能在光纤中传输开销用于外部传输OTUk,ODUk,OPUk的区别和联系ODUkOHFAOHOTUkOHOTUkFEC151617……38243825…40801……78……141234OPUkOHOPUkPayloadFrameAlignmentOTUk

-OpticalChannelTransportUnitOTUkHow?联系OPUk帧是ODUk帧的一部分ODUk帧是OTUk帧的一部分OTUk,ODUk,OPUk的区别和联系ODUkOPUkHow?OPUk（kbit/s） "STM-N"*238/(239-k)ODUk（kbit/s） "STM-N"*239/(239-k)OTUk（kbit/s） "STM-N"*255/(239-k)OTU,ODU,OPU速率等级ODUkOHFAOHOTUkOHOTUkFEC151617……38243825…40801……78……141234OPUkOHOPUkPayload16Bytes3808Bytes256Bytes16/16=13808/16=238256/16=16238+1=239239+16=255How?OTU,ODU,OPU速率等级kOPUk（kbit/s）"STM-N"*238/(239-k)12488320.000（2488320*238/238）29995276.962（9553280*238/237）340150519.322（39813120*238/236）ODUk（kbit/s）"STM-N"*239/(239-k)2498775.126（2488320*239/238）10037273.924（9553280*239/237）40319218.983（39813120*239/236）OTUk（kbit/s）"STM-N"*255/(239-k)2666057.143（2488320*255/238）10709225.316（9553280*255/237）43018413.559（39813120*255/236）注：bitratetolerance=±20ppmHow?帧结构和长度不变（SDH不同速率，帧长不同）不同速率等级，帧周期不同（SDH固定8k帧周期）OTN帧的周期OTU/ODU/OPUtypePeriod（note）OTU1/ODU1/OPU148.971usOTU2/ODU2/OPU212.191usOTU3/ODU3/OPU33.035usNOTE-Theperiodisanapproximatedvalue,roundedto3digits.OTUkOHODUkoverheadarea123456789101112131415161234OPUkoverheadHow?帧同步开销开销FASMFASFAS FramealignmentsignalMFAS Multiframealignmentsignal0xF6F6F62828

28256帧How?OTUk

OH开销ODUkoverheadareaFASSM123456789101112131415161234OPUkoverheadMFASRESGCC0SM OTUksectionmonitoringoverheadGCC0 OTUkgeneralcommunicationchannel0RES OTUkreservedoverhead，all"0"How?OTUkSM开销——OTUkOHSM123TTIBIP-8TTI trailtraceidentifierBIP-8 bitinterleavedparitySMRESGCC0How?SMTTI踪迹标识符，标示OTUk帧的起点和终点每帧一个字节，64字节包括3个字段SAPI，标示源地址DAPI，标示目的地址用户自定义信息开销——OTUkOHSM123TTIBIP-8SAPIDAPIOperatorspecific0|1516|3132|63How?开销——OTUkOHSM123TTIBIP-8SMBIP-8校验OPUk帧是否有误码一个字节第i帧15至3824列的所有字节（OPUk帧）异或结果，放入第i+2帧的BIP-8字节一般对应性能量xx-BIP-8误码数SM、PM、6个TCM中都有BIP8开销，计算的内容和方法相同，开销位置不同，作用范围不同How?SM

BIP-8开销——OTUkOHHow?OTUkSM开销——OTUkOHSM123TTIBIP-812345678BEI/BIAEBDIIAERESRES bitsreservedforfutureinternationalstandardization all"0"BDI backwarddefectindicationBEI backwarderrorindicationBIAE backwardincomingalignmenterrorIAE incomingalignmenterrorSMRESGCC0How?反向开销正向和反向，相对于同一个站点而言本站点的发送为正向，本站点的接收为反向开销——OTUkOHC站点A站点B站点OTUkOTUkOTUkOTUkA到B的反向A到C的反向A到C的正向A到B的正向How?反向开销本站点的接收为反向，和接收OTUk有关的开销本站点发出去的反向开销，根据本站点的接收的结果产生OTN中现在定义的，都是错误指示信息开销——OTUkOHC站点A站点B站点OTUkOTUkOTUkOTUk收到反向错误指示?OKHow?SMBEI反向错误指示4个比特，为1～8时，表示BIP-8校验出的错误数SMBIAE反向帧对齐错误在接收检测到IAE时，在发送自动插入BIAE一般用来屏蔽下游的反向误码检测，防止出现检测错误开销——OTUkOH12345678BEI/BIAEBDIIAERESHow?SMBEI/BIAE开销——OTUkOH12345678BEI/BIAEBDIIAERESOTUkSMBEI/BIAEbits1234BIAEBIPviolations备注0001～1000false1~8BIP-8校验后的错误数0000，1001，1010，1100～1111false0BIP-8校验后无误码1011true0代表BIAE信号How?SMBDI反向失效指示1位0 无反向业务失效1 有反向业务失效一般接收口检测到LOF或LOM时，发送口会插入BDI开销——OTUkOH12345678BEI/BIAEBDIIAERESHow?SMIAE帧对齐错误1位OTUk帧出现帧头间隔不是一个帧周期的现象一般用来屏蔽下游的误码检测，防止因帧对齐错误导致误码检测不准开销——OTUkOH12345678BEI/BIAEBDIIAERESHow?OTUkGCC0GCC共3组，每组2个字节用来传送网管信息，对应我们设备的电监控通道功能GCC1和GCC2在ODUk开销中GCC0在OTUk终结点之间，提供一条通用通讯通道GCC1和GCC2在ODUk终结点之间，提供一条通用通讯通道开销——OTUkOHSMRESGCC0How?FEC（Forwarderrorcorrection）纠正传输中产生的误码每行，239字节的信息+16字节的FEC校验字节最大纠错能力是8个字节准确检测到最多16字节的错误开销FAOHOTUkFECRS(255,239)orall-0s(4×256bytes)15……38243825……4080OTUk1……78……141234How?ODUkOH开销ODUkoverheadareaFASOTUkOH123456789101112131415161234OPUkoverheadMFASRESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESPM ODUkpathmonitoringoverheadTCM ODUktandemconnectionmonitoringoverheadGCC1,GCC2 ODUkgeneralcommunicationchannelsAPS/PCCODUkautomaticprotectionswitchingandprotectioncommunicationchannelFTFL ODUkfaulttypeandfaultlocationreportingcommunicationchannelEXP ODUkexperimentaloverheadRES ODUkreservedoverheadTCMACT ODUktandemconnectionmonitoringactivation/deactivationHow?ODUk

PM开销——ODUkOHPM123TTIBIP-8SAPIDAPIOperatorspecific0|1516|3132|6312345678BEIBDISTATTTI trailtraceidentifierBIP-8 bitinterleavedparityBDI backwarddefectindicationBEI backwarderrorindicationSTAT statusbitsindicatingthepresenceofamaintenancesignal1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESHow?PM

BEI开销——ODUkOH12345678BEIBDISTATODUkPMBEIbits1234BIPviolations备注0001～10001~8BIP-8校验后的错误数0000，1001～11110BIP-8校验后无误码How?ODUk

STAT3个比特，表示有维护信号维护信号时，PM其他字段可以为全“1”、重复01100110

或重复01010101开销——ODUkOH12345678BEIBDISTATPMbyte3bits678Status000，010，011，100Reservedforfutureinternationalstandardization001Normalpathsignal101Maintenancesignal:ODUk-LCK110Maintenancesignal:ODUk-OCI111Maintenancesignal:ODUk-AISHow?ODUk

TCMiOH6个TCM每个TCM有3个字节开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESODUk

TCMi123TTIiBIP-8i12345678BEIi/BIAEiBDIiSTATiTTI trailtraceidentifierBIP-8 bitinterleavedparityBDI backwarddefectindicationBEI/BIAE backwarderrorindicationandbackwardincomingalignmenterrorSTAT statusbitsindicatingthepresenceofTCMoverhead,incomingalignmenterror,oramaintenancesignalHow?嵌套和瀑布式应用开销——ODUk

TCMiOHTCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1A1B1C1C2B2B3B4TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1A2C1-C2B1-B2B3-B4A1-A2How?重叠式应用开销——ODUk

TCMiOHTCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1TCM6TCM5TCM4TCM3TCM2TCM1A1B1C1A2C1-C2B1-B2A1-A2C2B2A1-A2B1-B2C1-C2A1B1C1C2B2A2How?ODUk

TCMi

STAT3个比特表示有维护信号开销——ODUk

TCMiOH12345678BEIi/BIAEiBDIiSTATiTCMbyte3bits678Status000NosourceTC001InusewithoutIAE010InusewithIAE011,100Reservedforfutureinternationalstandardization101Maintenancesignal:ODUk-LCK110Maintenancesignal:ODUk-OCI111Maintenancesignal:ODUk-AISHow?ODUkTCMACT一个字节ODUktandemconnectionmonitoringactivation/deactivationcoordinationprotocolItsdefinitionisforfurtherstudy开销——ODUk

TCMiOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESHow?ODUkAPS/PCC4个字节ODUk自动保护倒换和保护通讯通道最多含8级可嵌套的APS/PCC信号，对应于哪级连接取决于MFAS线性保护，ITU-TRec.G.873.1；环路保护待研究开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESHow?ODUkAPS/PCC开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESMFASbits678APS/PCCchannelappliestoconnectionmonitoringlevelProtectionschemeusingtheAPS/PCCchannel(Note)000ODUkPathODUkSNC/N001ODUkTCM1ODUkSNC/S,ODUkSNC/N010ODUkTCM2ODUkSNC/S,ODUkSNC/N011ODUkTCM3ODUkSNC/S,ODUkSNC/N100ODUkTCM4ODUkSNC/S,ODUkSNC/N101ODUkTCM5ODUkSNC/S,ODUkSNC/N110ODUkTCM6ODUkSNC/S,ODUkSNC/N111OTUkSectionODUkSNC/IHow?ODUkFTFL256字节，每帧占1个字节，一个复帧传输一次传送失效类型和失效位置信息开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESHow?ODUkFTFL开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESFTFLmessagestructure012……126127128129130……254255ForwardfieldBackwardfieldForwardfieldstructure01……910……127FaultindicationfieldOperatoridentifierfieldOperatorspecificfieldBackwardfieldstructure128129……137138……255FaultindicationfieldOperatoridentifierfieldOperatorspecificfieldHow?ODUkEXP2个字节实验用，G.709没定义设备厂商或网络运营商在自己网络内部，如需要额外开销，可以使用ODUkRES保留用，共9个字节都置全“0”开销——ODUkOH1234567891011121314234RESTCM3GCC1TCMACTTCM6TCM5TCM4FTFLTCM2TCM1PMEXPGCC2APS/PCCRESHow?OPUkOH开销ODUkoverheadareaFASOTUkOH123456789101112131415161234OPUkoverheadMFASMapping&concatenationspecificPSIMapping&concatenationspecific overheadassociatedwithconcatenationandoverheadassociatedwiththemappingofclientsignalsintotheOPUkpayloadPSI payloadstructureidentifier0PT1……255Mapping&concatenationspecificPT payloadtypeHow?OPUkPSI256字节，每帧占一个字节一个复帧传一次传输净荷结构指示(PSI)信号PSI[0]PT，净荷类型，一个字节，网管一般对应PT失配告警PSI[1]~PSI[255]mappingandconcatenationspecifice