傳送網(wǎng)(OTN光傳送網(wǎng)).ppt

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1、第 2章 傳 送 網(wǎng) 下一代網(wǎng)絡(luò) NGN是面向數(shù)據(jù)，基于分組技術(shù)的。隨著 Internet/Intranet上各種寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)用，未來帶寬需求的增長幾 乎是爆炸性的。因此，需要一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系，它能夠使運 營商根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變更靈活地進行網(wǎng)絡(luò)帶寬的擴充、指配和 管理?；?DWDM技術(shù)的 OTN正是為滿足未來 NGN的需求而設(shè) 計的。 OTN與 SDH/SONet傳送網(wǎng)主要的差異在于復(fù)用技術(shù)不同， 但在很多方面又很相似，例如，都是面向連接的物理網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng) 絡(luò)上層的管理和生存性策略也大同小異。比較而言， OTN有以 下主要優(yōu)點： 第 2章 傳 送 網(wǎng) (1) DWDM技術(shù)使得運營商隨著技術(shù)的進步

2、，可以不斷提 高現(xiàn)有光纖的復(fù)用度，在最大限度利用現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，滿 足用戶對帶寬持續(xù)增長的需求。 (2) 由于 DWDM技術(shù)獨立于具體的業(yè)務(wù)，同一根光纖的不 同波長上接口速率和數(shù)據(jù)格式相互獨立，使得運營商可以在一 個 OTN上支持多種業(yè)務(wù)。 OTN可以保持與現(xiàn)有 SDH/SONet網(wǎng)絡(luò) 的兼容性。 (3) SDH/SONet系統(tǒng)只能管理一根光纖中的單波長傳輸， 而 OTN系統(tǒng)既能管理單波長，也能管理每根光纖中的所有波長。 第 2章 傳 送 網(wǎng) (4) 隨著光纖的容量越來越大，采用基于光層的故障恢復(fù) 比電層更快、更經(jīng)濟。 與 OTN相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)有： ITU-T G.872，定義了 OTN主

3、要功能需求和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)； ITU-T G.709，主要定義了用于 OTN的節(jié)點設(shè)備接口、幀結(jié)構(gòu)、開銷字節(jié)、復(fù)用方式以及各類 凈負(fù)荷的映射方式，它是 ITU-T OTN最重要的一個建議； OTN 網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)功能則在 G.874和 G.875建議中定義。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2.4.2 OTN的分層結(jié)構(gòu) OTN是在傳統(tǒng) SDH網(wǎng)絡(luò)中引入光層發(fā)展而來的，其分層結(jié) 構(gòu)如圖 2.15所示。光層負(fù)責(zé)傳送電層適配到物理媒介層的信息， 在 ITU-T G.872建議中，它被細分成三個子層，由上至下依次 為：光信道層 (OCh： Optical Channel Layer)、光復(fù)用段層 (OMS： Opt

4、ical Multiplexing Section Layer)、光傳輸段層 (OTS： Optical Transmission Section Layer)。相鄰層之間遵循 OSI參考 模型定義的上、下層間的服務(wù)關(guān)系模式。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 圖 2.15 OTN的分層結(jié)構(gòu) I P / M P L S 電層或非標(biāo)準(zhǔn)光層的各種業(yè)務(wù)信號 P D H S T M - N G a E A T M 光信道層 ( O C h ) 光復(fù)用段層 ( O M S ) 光傳輸段層 ( O T S ) 第 2章 傳 送 網(wǎng) 1光信道層 OTN很重要的一個設(shè)計目標(biāo)就是要將類似 SDH/SONet網(wǎng)絡(luò) 中基于單波

5、長的 OMAP(Operations、 Administration、 Maintenance and Provision)功能引入到基于多波長復(fù)用技術(shù)的 光網(wǎng)絡(luò)中， OCh就是為實現(xiàn)這一目標(biāo)而引入的。它負(fù)責(zé)為來自 電復(fù)用段層的各種類型的客戶信息 選擇路由、分配波長，為靈 活的網(wǎng)絡(luò)選路安排光信道連接，處理光信道開銷，提供光信道 層的檢測、管理功能，并在故障發(fā)生時，它還支持端到端的光 信道 (以波長為基本交換單元 )連接 ，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，執(zhí)行 重選路由或進行保護切換。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2光復(fù)用段層 光復(fù)用段層是保證 相鄰的兩個 DWDM設(shè)備之間的 DWDM信 號的完整傳輸?shù)?，為波長復(fù)用

6、信號提供網(wǎng)絡(luò)功能 。 該段層功能主要包括：為支持靈活的多波長網(wǎng)絡(luò)選路重新配置 光復(fù)用段功能；為保證 DWDM光復(fù)用段適配信息的完整性進行 光復(fù)用段開銷的處理；光復(fù)用段的運行、檢測、管理等功能。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 3 光傳輸層 光傳輸層為 光信號在不同類型的光纖介質(zhì)上 (如 G.652、 G.655等 )提供傳輸功能 ，同時實現(xiàn) 對光放大器和光再生中繼器 的檢測和控制等功能。例如，通常會涉及功率均衡問題、 EDFA增益控制、色散的積累和補償?shù)葐栴}。 在圖 2.16中描述了 OTN各分層之間的相互關(guān)系，其中 OCh 層為來自電層的各類業(yè)務(wù)信號提供以波長為單位的端到端的連 接； OMS層實現(xiàn)多個

7、 OCh層信號的復(fù)用、解復(fù)用； OTS層解 決光信號在特定光介質(zhì)上的物理傳輸問題，各層之間形成 Client/Server形式的服務(wù)關(guān)系。一個 OCh層由多個 OMS層組成， 一個 OMS層又由多個 OTS層組成。底層出現(xiàn)故障，相應(yīng)的上層 必然會受到影響。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 圖 2.16 光傳送網(wǎng)各層間的關(guān)系 1 2 W D M O A 1 2 路由器、 ODXC 及其他 O C h 終端設(shè)備 W D M n 路由器、 ODXC 及其他 O C h 終端設(shè)備 n O T S n ， m O T S n ， m O C h O M S n ， m n 波長數(shù)； m 速率的階數(shù)，有 2 . 5

8、 G 、 1 0 G 、 4 0 G 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2.4.3 OTN的幀結(jié)構(gòu) 1數(shù)字封包 ITU-T G.709中定義了 OTN的 NNI接口、幀結(jié)構(gòu)、開銷字 節(jié)、復(fù)用以及凈負(fù)荷的映射方式。如前所述，為了在 OTN中實 現(xiàn)靈活的 OMAP， OTN專門引入了一個 OCh層，在該層采用數(shù) 據(jù)封包 (Digital Wrapper)技術(shù)將每個波長包裝成一個數(shù)字信封 , 每個數(shù)字信封由三部分組成，如圖 2.17所示。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 圖 2.17 光信道的數(shù)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 千兆以太網(wǎng) O C h 凈

9、負(fù)荷 O C h O v e r h e a d F E C 第 2章 傳 送 網(wǎng) (1) 開銷部分 (Overhead)：位于信封頭部，裝載開銷字節(jié)。 利用開銷字節(jié)， OTN節(jié)點可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送和轉(zhuǎn)發(fā)管理、控制 信息、執(zhí)行性能監(jiān)視，以及其他可能的基于每波長的網(wǎng)絡(luò)管理 功能。 (2) FEC部分：位于信封尾部，裝載前向差錯校正碼 FEC(Forward Error Correction)， FEC部分執(zhí)行差錯的檢測和校正， 與 SDH/SONET中采用的 BIP-8(Bit Interleaved Parity)錯誤監(jiān)視機 制不同， FEC有校正錯誤的能力，這使得運營商可以為支持不同 級別的

10、SLA(Service Level Agreement)。通過最大限度地減少差錯， FEC在擴展光段的距離、提高傳輸速率方面扮演了關(guān)鍵的角色。 (3) 凈負(fù)荷部分：位于 Header和 Trailer之間，它承載現(xiàn)有的 各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包，而無需改變它們，因此 OTN是獨立于協(xié) 議的。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2 OTN的幀結(jié)構(gòu) OTN中的幀被稱為光信道傳送單元 (OTU： Optical Channel Transport Unit)，如前所述，它是通過數(shù)字封包技術(shù)向客戶信號 加入開銷 OH(Overhead)和 FEC部分形成的。在 G .709中，定義了 三種不同速率的 OTU-k(k=1

11、， 2， 3)幀結(jié)構(gòu)，速率依次為 2.5 Gb/s、 10 Gb/s、 40 Gb/s。 如圖 2.18所示，在 OTN中客戶層信號的傳送經(jīng)歷如下過程： (1) 客戶信號加上 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 傳 送 網(wǎng) 圖 2.18 OTN ITU-T G.709客戶信號的映射 O P U 客戶層信號 ( S D H 、 IP 、 A T M 等 ) O P U 凈負(fù)荷 O P U - O H O P U 凈負(fù)荷 O P U

12、- O H F E C O D U - O H O T U - OH F A S O T U 第 2章 傳 送 網(wǎng) (3) FAS(Frame Alignment Signal)、 OTU-OH、 FEC加入 ODU形成 OTU。最后再加上 OCh層非隨路的開銷 (通過 OSC傳 送 )，完成 OTU到 OCh層的映射，并將其調(diào)制到一個光信道載波 上傳輸。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 我們看到一個 OTUk由以下三部分實體組成： (1) OPUk：由凈負(fù)荷和開銷組成，凈負(fù)荷部分包含采用特 定映射技術(shù)的客戶信號，而開銷部分則包含用于支持特定客戶 的適配信息，不同類型的客戶都有自己特有的開銷結(jié)構(gòu)。 (2

13、) ODUk：除 OPUk外 , ODUk號包含多個開銷字段，它們是 PM(Path performance Monitoring)、 TCM (Tandem Connection Monitoring)和 APS/PCC(Automatic Protection Switching/Protection Communication Control channel)等。 (3) OTUk：除 ODUk外，還包括 FEC和用于管理及性能監(jiān) 視的開銷 SM(Section Monitoring)。 FEC則基于 ITU-T G.975建議 的 Reed Solomon算法。 第 2章 傳 送 網(wǎng)

14、圖 2.19 OTN的幀結(jié)構(gòu)和開銷字節(jié) 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 凈負(fù)荷 ( 4 3 8 0 8 字節(jié) ) 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

15、L SM G C C 0 R E S A P S / P C C R E S 38241 第 2章 傳 送 網(wǎng) 3 OTN的時分復(fù)用 OTN的時分復(fù)用采用異步映射方式，規(guī)則如下：四個 ODU1 復(fù)用成一個 ODU2，四個 ODU2復(fù)用成一個 ODU3，即 16個 ODU1 復(fù)用成一個 ODU3。圖 2.20描述了四個 ODU1信號復(fù)用成一個 ODU2的過程。包含幀定位字段 (Alignment)和 OTU1-OH字段為全 0的 ODU1信號以異步映射方式與 ODU2時鐘相適配，適配后的四 路 ODU1信號再以字節(jié)間插的方式進入 OPU2的凈負(fù)荷區(qū)。加上 ODU2的開銷字節(jié)后，將其映射到 OTU

16、2中，最后加上 OTU2開銷、 幀定位開銷和 FEC，完成信號的復(fù)用。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 圖 2.20 OTN的時分復(fù)用 O D U 1 A l i g n me n t O D U 1 - O H O P U 1 - OH 客戶層信號 A l i g n me n t O D U 1 - O H O P U 1 - OH 客戶層信號 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 客戶層信號 O P U 2 - O H O D U 2 - O HO T U 2 A l i g n

17、 me n t O T U 2 - O H O T U 2 F E C 4 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2.4.4 光傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是要在 OTN節(jié)點實現(xiàn)信號在全光域上的 交換、復(fù)用和選路，目前在 OTN上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要有兩類：光 分插復(fù)用器 (OADM)和光交叉連接器 (OXC)。 1光分插復(fù)用器 OADM主要是在光域?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng) SDH中的 SADM在時域中實 現(xiàn)的功能，包括從傳輸設(shè)備中有選擇地下路 (Drop)去往本地的 光信號，同時上路 (Add)本地用戶發(fā)往其他用戶的光信號，而不 影響其他波長信號的傳輸。與電 ADM相比，它更具透明性，可 以處理不同格式和速率的信號，大大提高了

18、整個傳送網(wǎng)的靈活 性。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 2光交叉連接器 OXC的主要功能與傳統(tǒng) SDH中的 SDXC在時域中實現(xiàn)的功 能類似，不同點在于 OXC在光域上直接 實現(xiàn)了光信號的交叉連 接，路由選擇，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等 功能， 無需進行 OEO轉(zhuǎn)換和電處理 ， 它是構(gòu)成 OTN的核心設(shè)備。十幾種的 OXC節(jié)點還應(yīng)包括 光監(jiān)控 模塊、光功率均衡模塊以及光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 等。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 3典型的 OTN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖 2.21描述了一個三級 OTN結(jié)構(gòu)。在 長途核心 網(wǎng)絡(luò)中，為 保證高可靠性和實施靈活的帶寬管理，通常物理上采用 網(wǎng)孔結(jié) 構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)策略上可以采用基于 OADM的共享保護環(huán) 方式，

19、 也可以采用基于 OXC的網(wǎng)格恢復(fù)結(jié)構(gòu)。在城域網(wǎng)中和接入網(wǎng)中 則主要 采用環(huán)形結(jié)構(gòu) 。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 圖 2.21 光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) R i n g 40 8 0 長途網(wǎng) 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 城域網(wǎng) O A D M O A D M O A D M O A D M O X C 業(yè)務(wù)節(jié)點 R i n g 8 1 6 接入網(wǎng) O A D M O A D M O A D M O A D M 業(yè)務(wù)節(jié)點 O X C O X C O X C O X C 網(wǎng)格 40 8 0 第 2章 傳 送 網(wǎng) 思 考 題 1簡述幾種主要傳輸介質(zhì)的特點及應(yīng)用場合。 2 SDH的幀結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成，各起什么作用？ 3目前使用的 SDH信號的速率等級是如何規(guī)定的？ 4在 SDH中，虛容器的含義是什么，它在 SDH中起什么 作用？ 5構(gòu)成 SDH/SONet傳送網(wǎng)的主要網(wǎng)元設(shè)備有哪些，它們 在網(wǎng)絡(luò)中的作用是什么 ? 6分析 SDH/SONet傳送網(wǎng)的主要優(yōu)缺點。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 7簡述光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)，為什么要引入一個光信 道層，它在 OTN中起什么作用？ 8簡述 OTN的幀結(jié)構(gòu)， OTN中低階信號復(fù)用成高階信 號的規(guī)則是什么？ 9在現(xiàn)代電信網(wǎng)中，為什么要引入獨立于業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳 送網(wǎng)？