传送网(OTN光传送网).ppt

第 2章 传 送 网 下一代网络 NGN是面向数据，基于分组技术的。随着 Internet/Intranet上各种宽带业务的应用，未来带宽需求的增长几 乎是爆炸性的。因此，需要一种新型的网络体系，它能够使运 营商根据业务需求的变更灵活地进行网络带宽的扩充、指配和 管理。基于 DWDM技术的 OTN正是为满足未来 NGN的需求而设 计的。 OTN与 SDH/SONet传送网主要的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。比较而言， OTN有以 下主要优点： 第 2章 传 送 网 (1) DWDM技术使得运营商随着技术的进步，可以不断提 高现有光纤的复用度，在最大限度利用现有设施的基础上，满 足用户对带宽持续增长的需求。 (2) 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/SONet网络 的兼容性。 (3) SDH/SONet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。 第 2章 传 送 网 (4) 随着光纤的容量越来越大，采用基于光层的故障恢复 比电层更快、更经济。 与 OTN相关的主要标准有： ITU-T G.872，定义了 OTN主 要功能需求和网络体系结构； ITU-T G.709，主要定义了用于 OTN的节点设备接口、帧结构、开销字节、复用方式以及各类 净负荷的映射方式，它是 ITU-T OTN最重要的一个建议； OTN 网络管理相关功能则在 G.874和 G.875建议中定义。 第 2章 传 送 网 2.4.2 OTN的分层结构 OTN是在传统 SDH网络中引入光层发展而来的，其分层结 构如图 2.15所示。光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息， 在 ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次 为：光信道层 (OCh： Optical Channel Layer)、光复用段层 (OMS： Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层 (OTS： Optical Transmission Section Layer)。相邻层之间遵循 OSI参考 模型定义的上、下层间的服务关系模式。 第 2章 传 送 网 图 2.15 OTN的分层结构 I P / M P L S 电层或非标准光层的各种业务信号 P D H S T M - N G a E A T M 光信道层 ( O C h ) 光复用段层 ( O M S ) 光传输段层 ( O T S ) 第 2章 传 送 网 1光信道层 OTN很重要的一个设计目标就是要将类似 SDH/SONet网络 中基于单波长的 OMAP(Operations、 Administration、 Maintenance and Provision)功能引入到基于多波长复用技术的 光网络中， OCh就是为实现这一目标而引入的。它负责为来自 电复用段层的各种类型的客户信息 选择路由、分配波长，为灵 活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道 层的检测、管理功能，并在故障发生时，它还支持端到端的光 信道 (以波长为基本交换单元 )连接 ，在网络发生故障时，执行 重选路由或进行保护切换。 第 2章 传 送 网 2光复用段层 光复用段层是保证 相邻的两个 DWDM设备之间的 DWDM信 号的完整传输的，为波长复用信号提供网络功能 。 该段层功能主要包括：为支持灵活的多波长网络选路重新配置 光复用段功能；为保证 DWDM光复用段适配信息的完整性进行 光复用段开销的处理；光复用段的运行、检测、管理等功能。 第 2章 传 送 网 3 光传输层 光传输层为 光信号在不同类型的光纤介质上 (如 G.652、 G.655等 )提供传输功能 ，同时实现 对光放大器和光再生中继器 的检测和控制等功能。例如，通常会涉及功率均衡问题、 EDFA增益控制、色散的积累和补偿等问题。 在图 2.16中描述了 OTN各分层之间的相互关系，其中 OCh 层为来自电层的各类业务信号提供以波长为单位的端到端的连 接； OMS层实现多个 OCh层信号的复用、解复用； OTS层解 决光信号在特定光介质上的物理传输问题，各层之间形成 Client/Server形式的服务关系。一个 OCh层由多个 OMS层组成， 一个 OMS层又由多个 OTS层组成。底层出现故障，相应的上层 必然会受到影响。 第 2章 传 送 网 图 2.16 光传送网各层间的关系 1 2 W D M O A 1 2 路由器、 ODXC 及其他 O C h 终端设备 W D M n 路由器、 ODXC 及其他 O C h 终端设备 n O T S n ， m O T S n ， m O C h O M S n ， m n 波长数； m 速率的阶数，有 2 . 5 G 、 1 0 G 、 4 0 G 第 2章 传 送 网 2.4.3 OTN的帧结构 1数字封包 ITU-T G.709中定义了 OTN的 NNI接口、帧结构、开销字 节、复用以及净负荷的映射方式。如前所述，为了在 OTN中实 现灵活的 OMAP， OTN专门引入了一个 OCh层，在该层采用数 据封包 (Digital Wrapper)技术将每个波长包装成一个数字信封 , 每个数字信封由三部分组成，如图 2.17所示。 第 2章 传 送 网 图 2.17 光信道的数字封包 S D H / S O N e t A T M F D D I IP P D H S D L 千兆以太网 O C h 净负荷 O C h O v e r h e a d F E C 第 2章 传 送 网 (1) 开销部分 (Overhead)：位于信封头部，装载开销字节。 利用开销字节， OTN节点可以通过网络传送和转发管理、控制 信息、执行性能监视，以及其他可能的基于每波长的网络管理 功能。 (2) FEC部分：位于信封尾部，装载前向差错校正码 FEC(Forward Error Correction)， FEC部分执行差错的检测和校正， 与 SDH/SONET中采用的 BIP-8(Bit Interleaved Parity)错误监视机 制不同， FEC有校正错误的能力，这使得运营商可以为支持不同 级别的 SLA(Service Level Agreement)。通过最大限度地减少差错， FEC在扩展光段的距离、提高传输速率方面扮演了关键的角色。 (3) 净负荷部分：位于 Header和 Trailer之间，它承载现有的 各种网络协议数据包，而无需改变它们，因此 OTN是独立于协 议的。 第 2章 传 送 网 2 OTN的帧结构 OTN中的帧被称为光信道传送单元 (OTU： Optical Channel Transport Unit)，如前所述，它是通过数字封包技术向客户信号 加入开销 OH(Overhead)和 FEC部分形成的。在 G .709中，定义了 三种不同速率的 OTU-k(k=1， 2， 3)帧结构，速率依次为 2.5 Gb/s、 10 Gb/s、 40 Gb/s。 如图 2.18所示，在 OTN中客户层信号的传送经历如下过程： (1) 客户信号加上 OPU-OH形成 OPU(Optical Channel Payload Unit)。 (2) OPU加上 ODU-OH后形成 ODU(Optical Channel Data Unit)。 第 2章 传 送 网 图 2.18 OTN ITU-T G.709客户信号的映射 O P U 客户层信号 ( S D H 、 IP 、 A T M 等 ) O P U 净负荷 O P U - O H O P U 净负荷 O P U - O H F E C O D U - O H O T U - OH F A S O T U 第 2章 传 送 网 (3) FAS(Frame Alignment Signal)、 OTU-OH、 FEC加入 ODU形成 OTU。最后再加上 OCh层非随路的开销 (通过 OSC传 送 )，完成 OTU到 OCh层的映射，并将其调制到一个光信道载波 上传输。 第 2章 传 送 网 我们看到一个 OTUk由以下三部分实体组成： (1) OPUk：由净负荷和开销组成，净负荷部分包含采用特 定映射技术的客户信号，而开销部分则包含用于支持特定客户 的适配信息，不同类型的客户都有自己特有的开销结构。 (2) ODUk：除 OPUk外 , ODUk号包含多个开销字段，它们是 PM(Path performance Monitoring)、 TCM (Tandem Connection Monitoring)和 APS/PCC(Automatic Protection Switching/Protection Communication Control channel)等。 (3) OTUk：除 ODUk外，还包括 FEC和用于管理及性能监 视的开销 SM(Section Monitoring)。 FEC则基于 ITU-T G.975建议 的 Reed Solomon算法。 第 2章 传 送 网 图 2.19 OTN的帧结构和开销字节 A l i g n m e n t1 O T U k - O H ODU k - O H 2 O P U k - O H 3 4 15 16 O P U k 净负荷 ( 4 3 8 0 8 字节 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 14 17 F A S R E S T C M 3 G C C 1 G C C 2 T C M A C T T C M 2 T C M 6 M F A S T C M 1 PM E X P O P U k O v e r h e a d T C M 5 T C M 4 F T F L SM G C C 0 R E S A P S / P C C R E S 38241 第 2章 传 送 网 3 OTN的时分复用 OTN的时分复用采用异步映射方式，规则如下：四个 ODU1 复用成一个 ODU2，四个 ODU2复用成一个 ODU3，即 16个 ODU1 复用成一个 ODU3。图 2.20描述了四个 ODU1信号复用成一个 ODU2的过程。包含帧定位字段 (Alignment)和 OTU1-OH字段为全 0的 ODU1信号以异步映射方式与 ODU2时钟相适配，适配后的四 路 ODU1信号再以字节间插的方式进入 OPU2的净负荷区。加上 ODU2的开销字节后，将其映射到 OTU2中，最后加上 OTU2开销、 帧定位开销和 FEC，完成信号的复用。 第 2章 传 送 网 图 2.20 OTN的时分复用 O D U 1 A l i g n me n t O D U 1 - O H O P U 1 - OH 客户层信号 A l i g n me n t O D U 1 - O H O P U 1 - OH 客户层信号 O P U 2 - O H O D U 2 - O HO D U 2 A l i g n me n t O D U 1 - O H O P U 1 - OH 客户层信号 O P U 2 - O H O D U 2 - O HO T U 2 A l i g n me n t O T U 2 - O H O T U 2 F E C 4 第 2章 传 送 网 2.4.4 光传送网的结构 实现光网络的关键是要在 OTN节点实现信号在全光域上的 交换、复用和选路，目前在 OTN上的网络节点主要有两类：光 分插复用器 (OADM)和光交叉连接器 (OXC)。 1光分插复用器 OADM主要是在光域实现传统 SDH中的 SADM在时域中实 现的功能，包括从传输设备中有选择地下路 (Drop)去往本地的 光信号，同时上路 (Add)本地用户发往其他用户的光信号，而不 影响其他波长信号的传输。与电 ADM相比，它更具透明性，可 以处理不同格式和速率的信号，大大提高了整个传送网的灵活 性。 第 2章 传 送 网 2光交叉连接器 OXC的主要功能与传统 SDH中的 SDXC在时域中实现的功 能类似，不同点在于 OXC在光域上直接 实现了光信号的交叉连 接，路由选择，网络恢复等 功能， 无需进行 OEO转换和电处理 ， 它是构成 OTN的核心设备。十几种的 OXC节点还应包括 光监控 模块、光功率均衡模块以及光网络管理系统 等。 第 2章 传 送 网 3典型的 OTN拓扑结构 图 2.21描述了一个三级 OTN结构。在 长途核心 网络中，为 保证高可靠性和实施灵活的带宽管理，通常物理上采用 网孔结 构，在网络恢复策略上可以采用基于 OADM的共享保护环 方式， 也可以采用基于 OXC的网格恢复结构。在城域网中和接入网中 则主要 采用环形结构 。 第 2章 传 送 网 图 2.21 光网络的结构 R i n g 40 8 0 长途网 O A D M O A D M O A D M O A D M O X C R i n g 4 0 城域网 O A D M O A D M O A D M O A D M O X C 业务节点 R i n g 8 1 6 接入网 O A D M O A D M O A D M O A D M 业务节点 O X C O X C O X C O X C 网格 40 8 0 第 2章 传 送 网 思 考 题 1简述几种主要传输介质的特点及应用场合。 2 SDH的帧结构由哪几部分组成，各起什么作用？ 3目前使用的 SDH信号的速率等级是如何规定的？ 4在 SDH中，虚容器的含义是什么，它在 SDH中起什么 作用？ 5构成 SDH/SONet传送网的主要网元设备有哪些，它们 在网络中的作用是什么 ? 6分析 SDH/SONet传送网的主要优缺点。 第 2章 传 送 网 7简述光传送网的分层结构，为什么要引入一个光信 道层，它在 OTN中起什么作用？ 8简述 OTN的帧结构， OTN中低阶信号复用成高阶信 号的规则是什么？ 9在现代电信网中，为什么要引入独立于业务网的传 送网？