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1、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室010-62282139;2011.5.23,OTN技术原理及相关标准,提纲,历史,光电报光电话光纤通信,接收,早期的视觉 光通信,“Troy is dead！”,从“烽火戏诸侯”到“特洛伊之战”,Claude Chappe的“光电报”,欧洲最早的通信网络(1793-1852年),Alexander Graham Bell的“光电话”,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
2、尔实验了人类历史上的第一个光电话(Light Telephone)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（John Tyndall,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
3、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）,10-4,1,102,104,106,108,1010,10-2,1012,光纤的电磁波谱,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),Tx,TZ,Amp,Amp,D,Q,C,I,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,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I
4、P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,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,基于 IP 的各种新业务,对光网络的期盼,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,
5、实现全光弹性化,挑战之三：功耗,CAP,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,TDM(SDH),TDM 承载,2001-2010,2010-,1997-2001,比例,IP 业务流,TDM 业务流,Backbone,面向All IP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,All IP化对传送网的影
6、响,传送网面临转型的压力,SDH/MSTP以太网PTN OTN？,IP/MPLS core,Optical Core(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,光传输技术：超高速,光交换技术：灵活性,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,交换平面,控制平面,光分组交
7、换节点,OPS 控制器,光突发交换网络,交换平面,控制平面,光突发交换节点,OBS 控制器,光联网技术：智能化,MPS,通用多协议标签交换(GMPLS),自动交换光网络(ASON),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),OBA,.,.,Mux,Demux,.,l1,OTU,OSC,OSC,OSC,OSC,OBA：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),OPA,OLA,OLA,OPA,OLA,OLA,OBA,Demux,Mux,lk,k+1,N,l1,
8、lk,k+1,N,OTU,OTU,OTU,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),L3 ignoranceBi-direction LSPCarrier Class OAM&Protection,Simplified&Enhanced,MPLS header,IPpayload,IP header,Encapsulation,PHY,MPLS,(opt),Encapsulati
9、on,Connection-orientedQoS GuaranteeMPLS/IP couplingComplexity,T-MPLS/MPLS-TP,MPLS header,IPpayload,IP header,Encapsulation,PHY,(opt),Encapsulation,Connection-orientedOAM&PSQoS GuaranteeMPLS/IP decouplingSimplified,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
10、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IP over WDM)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,1,DWDM和OTN原理对比,2,OTN技术原理与特点,3,OTN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,Sir Isaac Newton(1642-1727)and his Corpuscular Theory of Light,三棱镜分光实验,波分复用：Wavelen
11、gth-Division Multiplexing,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。,串扰非线性效应模拟滤波器设计.,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,RX TDM,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
12、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,ITU-T G.694.2：CWDM（1271-1611nm，间隔20nm）,密集波分复用技术(DWDM),1530,1610/1625,1565,Fiber G.652/G.655,l nm,Band L,ITU-T G.694.1：DWDM（193.1THz，间隔12.5,25,50或100GHz）,城域DWDM系统,长途DWDM
13、系统,DWDM系统构成,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,B,P,L,L,L,L,P,B,Mux,Demux,3R,Mux,Demux,OTU,B,P,L,L,L,L,P,B,Mux,Demux,Mux,Demux,OTU,3R,3R,OTU,OTU,OTU,OTU,MPI-S,MPI-R,S,R,MPI-S,MPI-R,S,R,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.957 10G-G.691 VSR-G.693,DWDM彩色光接口SnG.692,O,
14、E,O,波分复用/解复用单元,l1 ln,输入波导,聚焦平板波导,输出波导,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,3R再生单元,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),ICs Developed for HDTV displaysCombines Si CMOS backplane with LC overlay-gives high resolution(1280 x 768 pixel)reflective display e
15、ngine CMOS backplane is commercially available HDTV chip,Takes advantage of extensive development in HDTV to create a low-cost,highly flexible optical switching core,Flexible Banded Wavelength-Selective Switching,Band Drop,Band Add,DEMUX,MUX,Drop Channels Add Channels,MUX,DEMUX,N x N Switch Matrix V
16、OAs,Drop Channels Add Channels,Broadcast and Select Bus-Like&Minimal Switching,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,WDM,SDH,TDM,IP/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IP over SDH over WDM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：SDH,19
17、80S,多信道系统代表技术：WDM,1990S,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Digital Wrapper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
18、的串联连接监视（TCM）功能TCM1 TCM6前向纠错（FEC）支持能力G.709 FEC,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,OTN,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),相
19、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
20、,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
21、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,1,DWDM和OTN原理对比,2,OTN技术原理与特点,3,OTN国内外标准与规范,4,1.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,OTN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），
22、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,OTN技术,光层技术,光层技术,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=40
23、G，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,OTM-n.m和OTM-n
24、r.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,OTN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,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
25、离了SDH基本的8K帧周期,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（ik）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
26、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
27、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,
28、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
29、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0 xf6和2个0 x28，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
30、的帧连接标识符的例子：SDH的J0，OTUk的TTI（Trail Trace Identifier）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（Payload Type）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,
31、AIS（Alarm Inidation Signal）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（Open Connection Indication）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（LoCKed defect）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
32、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-AIS,ODUk-OCI,ODUk-LCK,电层技术-帧结构,OTUk的帧结构,OTUk bit rate:255/(239-k)*STM-N,ODUk bit rate:239/(239-k)*STM-N,电层技术-帧结构,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0 xf60 x28FAS开销，行1列1至行1列6固定为3个0 xf6个3个0 x28，这6个字节叫做FAS（Fr
33、ame Alignment Signal）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
34、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
35、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（Backward Error Indicaiton），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
36、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
37、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
38、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（1.244160 Gbit/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*2ODU2*8ODU3*32ODU4*80ODU0能承载的业务信号1GbESTM-1STM-4FC-100ODU0没有物
39、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（tributary slots）ODU0可以映射到1 TS之中去ODU1能承载的业务信号STS-48STM-16FC-200,ODU1,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1 TS之
40、中去ODU1可以映射到2 1.25G TS或者1 2.5G TS之中去ODU flex 可以映射到1-8 1.25G TS之中去ODU2能承载的业务信号STS-192STM-64,ODU2,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10G base-R是透明承载10G base-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9 1.25G TS之中在ODU3中传输ODU2e能承载的业务信号10G base-RTranscoded FC-1200,
41、ODU2e,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*1.25G TS/16*2.5G TSODU0可以映射到1 1.25G TS之中去ODU1可以映射到2 1.25G TS或者1 2.5G TS之中去ODU2可以映射到8 1.25G TS或者4 2.5G TS之中去ODU2e可以映射到9 1.25G TS之中去ODU flex 可以映射到1-32个1.25G TS之中去ODU3能承载的业务信号STS-768STM-256Transcoded 40GBase-R,OD
42、U3,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1 TS之中去ODU1可以映射到2 TS之中去ODU2可以映射到8 TS之中去ODU2e可以映射到9 TS之中去ODU3可以映射到32 TS之中去ODU flex 可以映射到1-80 TS之中去ODU4能承载的业务信号100GBase-R,ODU4,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ODU flex能够支持任何恒定速率的业务的接入CBR业
43、务采用BMP方式映射进入ODU flex分组 ODU flex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1.25G TS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,ODU flex1,电层技术-复用,ODU flex2,电层技术-复用,ODU flex3,电层技术-复用,类似SDH LCAS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,SDH LCAS技术的ODU flex无损调整(HAO)技术ODU flex
44、连接中的所有的节点必须要支持HAO协议 ODU flex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ODU flex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ODU flex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.7044.3LCR protocol,电层技术-复用,G.7044.4BWR protocol,LO ODU(service)Service dependent bit rates:2.5 10.0 40.0Wa
45、velength bit rate=Service bit rate*factor:2.7 10.7 43.0,LO ODU(service)Service dependent bit rates:2.5 10.0 40.0 10.4Wavelength bit rate=Service bit rate*factor:2.7 10.7 43.0 11.1,OTM-n#Wavelengths:1 16 32 40 80 other,Ethernet frames,MPLS packets,IP packets,8B/10B codewords,STM-16,STM-64,STM-256,(Fl
46、exible),WDM,Service driven wavelength set up,电层技术-复用,HO ODU与LO ODU,CBR2G5,OTU1,packet stream,GFP-F,CBR40G,packet stream,GFP-F,ODU3,Async/bsync,ODU2,x4,CBR10G,packet stream,GFP-F,ODU2,ODU3,x4,x16,OTU2,OTU3,x3,ODU1,CBR10G3125,OTU2e,Bsync-7.1,Bsync-7.2,CBR10G3125,ODU2e,ODU1e,OTU2,G.709,G.sup43,Async/bs
47、ync,Async/bsync,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,LO ODU-HO ODU,电层技术-映射,通用映射(GMP),AMP(异步映射)：本地时钟固定填充指针调整,GMP(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,电层技术-映射,通用映射(GMP),PSI,ODUk OH,O
48、TUkOH,(M)FAS,1 7 8 14 15 16 17 3824,1234,Sigma-Delta算法：n*C8 mod 15232(OPU0)C8为数据，否则为填充,Cn,减少指示,增加指示,Byte1,Byte2,Byte3,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 1588v2 for frequency1588v2 for time,电层技术-同步信号传送,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8
49、02.3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,OTN技术,业务装载,SDH为9行270*N列的字节帧，N为SDH速率等级，例如STM-16的N=16。STM-1的速率为155.52Mbps，STM-N的速率等于N*155.52MbpsGE，FC，Escon等数据业务为8b/10b编码，相当于帧长为10位的帧10GE-LAN为64/66b编码，相当于帧长为66b的帧OTUk为4行4080列的字节帧成帧的一个重要用途是能从串行数据中区分数据和开销,客户信号的帧格式,业务装载,常量比特率信号的映射,有两种方式将CBR2G5,CBR10
50、G 或者CBR40G（比特速率20 ppm）映射到OPUk(k=1,2,3)，分别为：异步模式和比特同步模式。注：OPUk和用户数据的时钟同步需要为65 ppm；其中OPUk的时钟同步需要为20 ppm；用户数据的时钟同步需要为45 ppm。OPUk开销中包含3字节的JC字节，一个中调整机会字节PJO，一个负调整机会字节NJO和3字节保留字节RES，它们的位置如下图所示。,业务装载,业务装载,同步和异步映射时JC,NJO,PJO内容定义,业务装载,将STM-16映射到OPU1，其中D为8BIT的存储单元。可以进行正负调整。,业务装载,将STM-64到OPU2其中D为8BIT的存储单元。可以进行
