G.709 光传送网(OTN)的基本应用

G.709 光传送网(OTN)的基本应用

摘要：本文从产品开发者的角度对G.709光传送网（OTN）的基本应用和对其新一代传送网所具有的优势进行了论述。

关键词：G.709 OTN

1.引言

随着网络业务对带宽的需求越来越大，运营商和系统制造商一直在不断地考虑改进业务传送技术的问题。

数字传送网的演化也从最初的基于T1/E1的第一代数字传送网，经历了基于SONET/SDH的第二代数字传送网，发展到了目前以OTN为基础的第三代数字传送网。第一、二代传送网最初是为支持话音业务而专门设计的，虽然也可用来传送数据和图像业务，但是传送效率并不高。相比之下，第三代传送网技术，从设计上就支持话音、数据和图像业务，配合其他协议时可支持带宽按需分配（BOD）、可裁剪的服务质量（QoS）及光虚拟转网（OVPN）等功能。

1998年，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）正式提出了OTN的概念。从其功能上看，OTN在子网内可以以全光形式传输，而在子网的边界处采用光-电-光转换。这样，各个子网可以通过3R再生器联接，从而构成一个大的光网络，如图1所示。因此，OTN可以看作是传送网络向全光网演化过程中的一个过渡应用。

在OTN的功能描述中，光信号是由波长（或中心波长）来表征。光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。（基于其他光复用技术，如时分复用，光时分复用，或光码分复用的OTN，还有待

研究。）OTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性。OTN可以支持多种上层业务或协议，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，FibreChannel，GFP，MPLS，OTN虚级联，ODU复用等，是未来网络演进的理想基础。全球范围内越来越多的运营商开始构造基于OTN的新一代传送网络，系统制造商们也推出具有更多OTN功能的产品来支持下一代传送网络的构建。

在OTN应用的初期，运营商和系统制造商更多地关注OTN作为传输层所具有的功能，本文也仅从传输层的角度来讨论OTN的结构和功能。对于结构和映射基于ITU-TG.709的OTN，我们经常称之为

G.709OTN.ITU-T 制定了一系列的建议来规范和促进OTN的发展，表1列出了ITU-T 关于OTN的一些建议。

2.G.709OTN信息结构 (information structure)

G.709定义了两种光传送模块（OTM-n），一种是完全功能光传送模块（OTM-n.m），另一种是简化功能光传送模块（OTM-0.m，OTM-nr.m），如图2和图3所示。

OTM-n.m定义了OTN透明域内接口，而OTM-nr.m定义了OTN透明域间接口。这里m表示接口所能支持的信号速率类型或组合，n表示接口传送系统允许的最低速率信号时所能支持的最多光波长数目。当n为0时，OTM-nr.m即演变为OTM-0.m，这时物理接口只是单个无特定频率的光波。

从客户业务适配到光通道层（OCh），信号的处理都是在电域内进行，包含业务负荷的映射复用、OTN 开销的插入，这部分信号处理处于时分复用（TDM）的范围。从光通道层（OCh）到光传输段（OTS），信号的处理是在光域内进行，包含光信号的复用、放大及光监控通道（OOS/OSC）的加入，这部分信号处理处于波分复用（WDM）的范围。

G.959.1定义了简化功能光传送模块的物理接口，分别是单跨距单波长接口（OTM-0.1/2.5G，

OTM-0.2/10G和OTM-0.3/40G）及单跨距16波长接口（OTM-16r.1/2.5G，OTM-16r.2/10G），物理接口的标准化使得域间互通成为可能。完全功能光传送模块（OTM-n.m）尚没有统一的标准，因为这种接口定义在光透明域内部，一般是同一设备商所提供的网元组成的网络，而设备制造商通常有自己的物理层工程规范包括传输技术、光学参数、波长数目等指标。另外，不同设备制造商使用不同的OSC信息结构，及光通道传送单元（OTUk[V]），这使得不同设备制造商的设备难以在完全功能光传送模块这一层上互通。

在纯粹的波分复用传送系统中，客户业务的封装及G.709OTN开销插入一般都是在波长转换盘上（OpticalTranslationUnit）完成的，这些过程包含图2或图3中的从Client 层到OCh（r）层的处理。输入信号是以电接口或光接口接入的客户业务，输出是具有G.709 OTUk[V]帧格式的WDM波长。OTUk称为完全标准化的光通道传送单元，而OTUkV则是功能标准化的光通道传送单元。G.709对OTUk的帧格式有明确的定义，如图4所示：

需要指出的是，对于不同速率的G.709OTUk信号，即OTU1，OTU2，和OTU3具有相同的帧尺寸，即都是4´4080个字节，但每帧的周期是不同的，这跟SDH的STM-N帧不同。SDHSTM-N帧周期均为125微妙，不同速率的信号其帧的大小是不同的。G.709已经定义了OTU1，OTU2和OTU3的速率，关于OTU4速率的制定还在进行中，尚未最终确定。如表2所示：

当G.709OTN信号经过OTN网络节点接口（NNI）或OTN用户－网络接口（UNI）时，OTN的开销就应当被适当终结和再生，图5显示了G.709 OTN信号通过OTN NNI时开销字节的终结情况。标明绿色的字节是透传的开销。标明红色的字节是需要终结和再生的开销。标明黄色的是基于协商而决定终结或透传的开销。标明蓝色的EXP字节是用于自用目的的开销，G.709对其不加以标准化，用户或网络运营商可自行决定如何在自己网络内部运用这个开销，这个开销字节有可能在NNI被覆盖。标明兰绿两色的是跟串连监控（TCM）相关的开销（下面会谈到），根据配置决定终结或透过。

当G.709OTN信号通过OTNUNI时，FTFL（故障类型及故障地点）字节也要终结和再生，其余字节的处理跟信号通过NNI时相同。当非G.709 OTN信号如客户10GbE LAN 信号通过UNI时，则所有的OTN开销及FEC都必须终结。

对G.709OTN承载客户业务如Ethernet、ATM和SDH信号的最基本应用中，至少以下开销字节需要处理：

□OPUkClient Spe cific，用来存放速率调整控制字节或虚级联开销字节。

□OPUkPayload Structure Identifier (PSI) ，用来监测客户信号类型或负荷结构是否与预期的一致。

□ODUkPath Monitoring (PM) ，用来监测通道层的踪迹字节（TTI）、负荷误码（BIP-8）、远端误码指示（BEI）、反向缺陷指示（BDI）及判断当前信号是否是维护信号（ODUk-LCK，ODUk-OCI，ODUk-AIS）等。

□OTUkSection Monitoring (SM)，用来监测段层的踪迹字节（TTI）、误码（BIP-8）、远端误码指示（BEI）及反向缺陷指示（BDI）等。

□FrameAlignment (FAS, MFAS)，帧及复帧定位开销字节。

3.为什么应用G.709OTN

G.709OTN作为新一代数字传送网，它究竟能带来哪些益处呢？

1.G.709OTN的透明传送能力

需要业务透明传输的应用越来越多。大部分运营商之间的业务希望能够透传，如移动运营商的业务，来自于其他国家运营商的过境业务，或大的因特网服务提供商的业务。一些数据业务比较集中的大企业客户也希望业务透明传输。用G.709OTN可以做到以下几方面的业务透明传输：

□比特透明。例如，当客户信号如SDH/SONET通过OTN传输的时候，除客户信号负荷以外，其开销字节可保持不变（尽管几乎所有的OTN芯片都支持客户信号开销字节的修改），客户信号的完整性得到保持。

□定时（Timing）透明。当对恒定速率的客户信号以比特同步映射入OTN帧时，产生的OTN线路信号与客户信号具有相同的定时特性，并将定时特性向下游传送并在解映射时提取出原来的定时信息。即使恒