光传送网(OTN)原理
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网络层次多，功能部分 重叠。
光纤/管道
目前IP over SDH over WDM不再适应大颗粒 IP分组业务传送！！
OTN VS SDH+DWDM
第一路由
AR
CR
第二路由
SDH SDH
第三路由
SDH
SDH
OTN类似于SDH组网方式，一个网元对应多个方向，核心主架设备实现多个方向的业务交叉。 OTN提供各类型的大颗粒业务通道，并提供多样的保护方式。 OTN类似于SDH，实现ODUk/OTUk级别的大颗粒业务交叉。 进入全IP时代以后，小颗粒业务完全消失，OTN完全替代SDH。
FEC增益：通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一 定条件下，通过解码可以自动纠正传输误码，降低接 收信号的误码率。ITU G.975建议了两种具有超强纠 错能力的级联码型：BCH和RS里所级联码标准分别 是7.98dB和7.95dB。线路侧用增强型FEC，支路侧 用普通标准FEC。
OTU3[V]
x1
ODU3
x1
Client Signal OPU3 x1
ODTUG3
x 16 x4 x1 Client Signal OPU2 x1 ODTUG2 x4 ODU1 x1 OPU1 Client Signal
OTU2[V]
x1
ODU2
OTU1[V]
x1
Multiplexing
Mapping
PDH（准同步数字传输系统）
解决的问题
A. 实现光传输的接口标准 B. 实现光传输的分插复用
存在的瓶颈
A. 没有实现标准的全球统一 B. 时分复用机制复杂 C. 维护管理能力差
SDH（同步数Байду номын сангаас传输系统）
1 270 RSOH AU pointer P O H
解决的问题
A. B. C. D.
统一标准和帧结构
同步复用和兼容PDH 强大保护机制
C4
MSOH 2430
开销和强大的管理能力
存在的瓶颈
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3
A. 最高传送速率受限 B. 智能化保护机制受限 C. 多业务接口受限
xN x1 STM-N AUG AU-4 x3
AU-3 VC-3 TUG-2 x3 TU-12 VC-12 x4 TU-11 VC-11 VC-4 x3 TUG-3 x7 x1 TU-3
OTN信号在设备的处理流程
支路侧信号经过映射复用到ODUk中，经过电交叉单 元交叉到线路侧，变换成标准波长。再经过合波器， 即用波分复用的原理将多个波长的信号复用到一根光 纤中传输。再经过后置放大器进行放大。最后和OSC 监控信道信号（1510nm波段）一起复用到光纤中传 输。
最后到达对端，经过相反的过程，将信号解复用出来。
OTUk OH OPUk OH Client Signal mapped in OPU k Payload OPUk Payload OTUk FEC
14 15 16 17
1
7 8
OTUk bit rate: 255/(239-k) * "STM-N"
2
3 4 ODUk
Client Signal OPUk - Optical Channel Payload Unit ODUk - Optical Channel Data Unit OTUk - Optical Channel Transport Unit Alignment k indicates the order: 1 2.5G 2 10G 3 40G
解决的问题
A. 大容量传送 B. 对数据率“透明”按光波长
复用和解复用
C. 平滑扩容 D. 兼容多业务接入
存在的瓶颈
λ 1 SDH λ 2 λ 3 W D M
A. 保护机制简单 B. 业务调度能力差 C. 监控能力较差
IP
M U X
ATM
OTN光传送网 光传送网络是以波分复用技术为基础、在光层组织网 络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN通过 G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范 的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。OTN 将解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、 组网能力弱、保护能力弱等问题。
BTS Node B IP/ATM DSLAM PSTN 接入设备 NGN 综合接入 L2/L3 业务接入 MSTP SDH Ring VP RP Ring Ring 3G
PSTN GSM
ATM GSR NGN软交换 核心交换
业务传送
通过SDH设备硬件升级实现多业务接入和智能保护功能
ASON
WDM（波分复用系统）
光传送段层
OTN网络层次
Client Associated overhead OCh Payload Unit (OPUk) 光通路净负荷单元 OCh Data Unit (ODUk) 光通路数据单元 OCh Transport Unit (OTUk) 光通路传送单元 Optical Channel (OCh) 光通路 Optical Channel Carrier (OCC) 光通路载波 Optical Multiplex Section 光复用段 Optical Transmission Section 光传送段 OTM Overhead Signal OTM开销信号 Optical Supervisory Channel 光监控信道 Optical Physical Section 光物理段
90年代初 80年代
PDH产品开始 规模使用
98年
02年
99年
DWDM规模建 设，全光网试验
容量增加/业务多样化
94年
SDH逐步成为 传输主力设备
PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统； MSTP：多业务传送平台 DWDM：密集波分复用系统； ASON：自动交换光网络（智能光网络）
市场需求的发展凸显了各项技术的优势，同时也发现了各项技术的瓶颈。
• 光通路（OCh）：3R再生点 之间提供透明网络连接 • 光通路传送单元(OTUk)： 3R再生点之间提供信号监测 • 光通路数据单元（ODUk， 包括光通路净荷单元 （OPUk））：串联连接监 视（ODUkT）、端到端通路 监测（ODUkP）、OPUk的 适配
光通道层
光复用段层
光复用段层（OMS） 光传送段层（OTS）
TCMi
PM
TCMi
BDI
BDI BDI IAE
OPUk SPECIFIC OVERHEAD AREA
FRAME ALIGNMENT OVERHEAD AREA MFAS FASOTUk Alignm OH TCM TCM6 RES ACT
NJO PJO
255
OTN基本速率
OTN基本速率
OTN映射结构
OTN帧开销
Column Row 1 2 3 4 1 7 8 OTUk SPECIFIC OVERHEAD AREA SM GCC0 RES
TCM5 TCM4
14
15
16
OPUk OH
TCM3 GCC1
ODUk
GCC2
OPU k Payload
RES
TCM2 ODUk SPECIFIC OVERHEAD AREA TCM1 PM APS/PCC
OTN 技术原理 OTN
OTN技术
OTN技术目录：
光传送网络的发展
光传送网络的基本概念
OTN信号结构介绍 OTN设备性能关键指标 OTN系统保护分类 OTN未来的发展方向
光传送网络的发展
实用化 产品出现
SDH标准完善PDH 仍为主力
DWDM 开始建设
MSTP/ASON
1976 1966
高锟提出 光传输理论
RES JC Mapping & Concat FTFL RES JC Specific EXP RES JC
PSI
ACT: Activation/deactivation control channel MFAS: MultiFrame Alignment Signal 1 0 Automatic Protection Swiching 1 9 10 127 128 2 Protection Communication 3 137 138 APS: PCC: 129 Control channel 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 0 6 7 PT 8 2 Operator channel Operator coordination1 2 3 1 4 Operator Specific 2 3 PM: 5 Path Monitoring2 3 3 4Operator Specific FTFL 1 5 6 7 8 1 4 6 7 8 1 5 6 7 8 Identifier2 Identifier 1 6 5BIP-8 7 8 1 2 3 Identifier 4 8 EXP: Experimental 3 4 5 TTI 7 8 1 2 3 4 PSI: 6Payload Structure BEI 5 6 7 STAT Mapping BIP-8 FAS:Fault Frame Alignment Signal RES: future international RES TTI TTI BIP-8 Reserved for BEI/BIAE STAT & Concat BEI/BIAE Fault Forward Backward FTFL: Fault Type & Fault Location standardisation Indication Indication 255 Specific Field Field reporting channel SM: Section Monitoring 0 15 16 31 32 63 GCC: General Communication Channel Source Access Destination Access TCM: Tandem Connection Monitoring Operator Specific TTI Point Identifier Point Identifier
SDH
D
SDH提供小颗粒业务通道， 实现VC12/VC4业务的交叉， 提供多种业务保护方式。
SDH和WDM的局限性
SDH基于VC-12/VC4交 叉，大颗粒分组业务封 装效率低；
TDM IP/MPLS/以太网
WDM管理功能弱，仅 通过J0,B1进行质量监控;
SDH
WDM
WDM组网能力弱，点 到点连接网络保护方式 不完善；
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
A3
B3
C3
D3
C-4
139264 Kbit/s（E4） ATM
VC-3
C-3 44736 Kbit/s（T3） 34368 Kbit/s（E3）
C-12 2048 Kbit/s（E1） C-11 1544 Kbit/s（T1 ）
MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络）
OH
OH
Client
OPUk
Wrapper
OH
ODUk
OTUk
FEC
OH Non-associated overhead
OCC
OH
OCC
OCC OPS0
OH
OOS OSC OSC Optical Transport Module
OTN帧结构
3824 3825 4080
1 Alignm ODUk bit rate: 239/(239-k) * "STM-N"
OTN设备性能关键指标 中心波长偏移：即激光器输出和标称波长之间的差值。 DWDW解复用器带宽有限，所以波分复用系统中对中心 波长偏移有严格要求，避免光波长偏离出解复用器的通 带范围内。
接收机灵敏度：在无误码情况下接收机对应的最小接收 光功率。用来测试设备能检测到的最小光功率。 光信噪比容限：误码率为10-12时线路板接收端Rn处光信 噪比的最小值。检测设备对噪声的一种容忍能力。
OTN VS SDH+DWDM
B
B B C
SDH
D
D
传统的端到端DWDM不提供 波长管理，依靠人工跳纤方 式实现波长的基本调度。 DWDM提供端到端的波道， 作为大颗粒业务通道，并提 供1+1的路由保护。
SDH业务
C
C
SDH业务 SDH
B
B
C
A
B
D
C
SDH业务 SDH
B B
SDH
C
SDH业务
B
SDH
OTN替代SDH+WDM
ODUk适应大颗粒分组 业务封装；
TDM IP/MPLS/以太网
G.709支持比SDH更强 大的维护管理开销；
OTN
组网能力强，可支持多 种网络拓扑，网络保护 方式较完善； 网络层次简化。
光纤/管道
IP over OTN适应大颗粒 IP分组业务传送！！
OTN分层结构
OTN纵向分层 光通路层（OCh）
光纤/管道
目前IP over SDH over WDM不再适应大颗粒 IP分组业务传送！！
OTN VS SDH+DWDM
第一路由
AR
CR
第二路由
SDH SDH
第三路由
SDH
SDH
OTN类似于SDH组网方式，一个网元对应多个方向，核心主架设备实现多个方向的业务交叉。 OTN提供各类型的大颗粒业务通道，并提供多样的保护方式。 OTN类似于SDH，实现ODUk/OTUk级别的大颗粒业务交叉。 进入全IP时代以后，小颗粒业务完全消失，OTN完全替代SDH。
FEC增益：通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一 定条件下，通过解码可以自动纠正传输误码，降低接 收信号的误码率。ITU G.975建议了两种具有超强纠 错能力的级联码型：BCH和RS里所级联码标准分别 是7.98dB和7.95dB。线路侧用增强型FEC，支路侧 用普通标准FEC。
OTU3[V]
x1
ODU3
x1
Client Signal OPU3 x1
ODTUG3
x 16 x4 x1 Client Signal OPU2 x1 ODTUG2 x4 ODU1 x1 OPU1 Client Signal
OTU2[V]
x1
ODU2
OTU1[V]
x1
Multiplexing
Mapping
PDH（准同步数字传输系统）
解决的问题
A. 实现光传输的接口标准 B. 实现光传输的分插复用
存在的瓶颈
A. 没有实现标准的全球统一 B. 时分复用机制复杂 C. 维护管理能力差
SDH（同步数Байду номын сангаас传输系统）
1 270 RSOH AU pointer P O H
解决的问题
A. B. C. D.
统一标准和帧结构
同步复用和兼容PDH 强大保护机制
C4
MSOH 2430
开销和强大的管理能力
存在的瓶颈
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3
A. 最高传送速率受限 B. 智能化保护机制受限 C. 多业务接口受限
xN x1 STM-N AUG AU-4 x3
AU-3 VC-3 TUG-2 x3 TU-12 VC-12 x4 TU-11 VC-11 VC-4 x3 TUG-3 x7 x1 TU-3
OTN信号在设备的处理流程
支路侧信号经过映射复用到ODUk中，经过电交叉单 元交叉到线路侧，变换成标准波长。再经过合波器， 即用波分复用的原理将多个波长的信号复用到一根光 纤中传输。再经过后置放大器进行放大。最后和OSC 监控信道信号（1510nm波段）一起复用到光纤中传 输。
最后到达对端，经过相反的过程，将信号解复用出来。
OTUk OH OPUk OH Client Signal mapped in OPU k Payload OPUk Payload OTUk FEC
14 15 16 17
1
7 8
OTUk bit rate: 255/(239-k) * "STM-N"
2
3 4 ODUk
Client Signal OPUk - Optical Channel Payload Unit ODUk - Optical Channel Data Unit OTUk - Optical Channel Transport Unit Alignment k indicates the order: 1 2.5G 2 10G 3 40G
解决的问题
A. 大容量传送 B. 对数据率“透明”按光波长
复用和解复用
C. 平滑扩容 D. 兼容多业务接入
存在的瓶颈
λ 1 SDH λ 2 λ 3 W D M
A. 保护机制简单 B. 业务调度能力差 C. 监控能力较差
IP
M U X
ATM
OTN光传送网 光传送网络是以波分复用技术为基础、在光层组织网 络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN通过 G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范 的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。OTN 将解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、 组网能力弱、保护能力弱等问题。
BTS Node B IP/ATM DSLAM PSTN 接入设备 NGN 综合接入 L2/L3 业务接入 MSTP SDH Ring VP RP Ring Ring 3G
PSTN GSM
ATM GSR NGN软交换 核心交换
业务传送
通过SDH设备硬件升级实现多业务接入和智能保护功能
ASON
WDM（波分复用系统）
光传送段层
OTN网络层次
Client Associated overhead OCh Payload Unit (OPUk) 光通路净负荷单元 OCh Data Unit (ODUk) 光通路数据单元 OCh Transport Unit (OTUk) 光通路传送单元 Optical Channel (OCh) 光通路 Optical Channel Carrier (OCC) 光通路载波 Optical Multiplex Section 光复用段 Optical Transmission Section 光传送段 OTM Overhead Signal OTM开销信号 Optical Supervisory Channel 光监控信道 Optical Physical Section 光物理段
90年代初 80年代
PDH产品开始 规模使用
98年
02年
99年
DWDM规模建 设，全光网试验
容量增加/业务多样化
94年
SDH逐步成为 传输主力设备
PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统； MSTP：多业务传送平台 DWDM：密集波分复用系统； ASON：自动交换光网络（智能光网络）
市场需求的发展凸显了各项技术的优势，同时也发现了各项技术的瓶颈。
• 光通路（OCh）：3R再生点 之间提供透明网络连接 • 光通路传送单元(OTUk)： 3R再生点之间提供信号监测 • 光通路数据单元（ODUk， 包括光通路净荷单元 （OPUk））：串联连接监 视（ODUkT）、端到端通路 监测（ODUkP）、OPUk的 适配
光通道层
光复用段层
光复用段层（OMS） 光传送段层（OTS）
TCMi
PM
TCMi
BDI
BDI BDI IAE
OPUk SPECIFIC OVERHEAD AREA
FRAME ALIGNMENT OVERHEAD AREA MFAS FASOTUk Alignm OH TCM TCM6 RES ACT
NJO PJO
255
OTN基本速率
OTN基本速率
OTN映射结构
OTN帧开销
Column Row 1 2 3 4 1 7 8 OTUk SPECIFIC OVERHEAD AREA SM GCC0 RES
TCM5 TCM4
14
15
16
OPUk OH
TCM3 GCC1
ODUk
GCC2
OPU k Payload
RES
TCM2 ODUk SPECIFIC OVERHEAD AREA TCM1 PM APS/PCC
OTN 技术原理 OTN
OTN技术
OTN技术目录：
光传送网络的发展
光传送网络的基本概念
OTN信号结构介绍 OTN设备性能关键指标 OTN系统保护分类 OTN未来的发展方向
光传送网络的发展
实用化 产品出现
SDH标准完善PDH 仍为主力
DWDM 开始建设
MSTP/ASON
1976 1966
高锟提出 光传输理论
RES JC Mapping & Concat FTFL RES JC Specific EXP RES JC
PSI
ACT: Activation/deactivation control channel MFAS: MultiFrame Alignment Signal 1 0 Automatic Protection Swiching 1 9 10 127 128 2 Protection Communication 3 137 138 APS: PCC: 129 Control channel 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 0 6 7 PT 8 2 Operator channel Operator coordination1 2 3 1 4 Operator Specific 2 3 PM: 5 Path Monitoring2 3 3 4Operator Specific FTFL 1 5 6 7 8 1 4 6 7 8 1 5 6 7 8 Identifier2 Identifier 1 6 5BIP-8 7 8 1 2 3 Identifier 4 8 EXP: Experimental 3 4 5 TTI 7 8 1 2 3 4 PSI: 6Payload Structure BEI 5 6 7 STAT Mapping BIP-8 FAS:Fault Frame Alignment Signal RES: future international RES TTI TTI BIP-8 Reserved for BEI/BIAE STAT & Concat BEI/BIAE Fault Forward Backward FTFL: Fault Type & Fault Location standardisation Indication Indication 255 Specific Field Field reporting channel SM: Section Monitoring 0 15 16 31 32 63 GCC: General Communication Channel Source Access Destination Access TCM: Tandem Connection Monitoring Operator Specific TTI Point Identifier Point Identifier
SDH
D
SDH提供小颗粒业务通道， 实现VC12/VC4业务的交叉， 提供多种业务保护方式。
SDH和WDM的局限性
SDH基于VC-12/VC4交 叉，大颗粒分组业务封 装效率低；
TDM IP/MPLS/以太网
WDM管理功能弱，仅 通过J0,B1进行质量监控;
SDH
WDM
WDM组网能力弱，点 到点连接网络保护方式 不完善；
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
A3
B3
C3
D3
C-4
139264 Kbit/s（E4） ATM
VC-3
C-3 44736 Kbit/s（T3） 34368 Kbit/s（E3）
C-12 2048 Kbit/s（E1） C-11 1544 Kbit/s（T1 ）
MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络）
OH
OH
Client
OPUk
Wrapper
OH
ODUk
OTUk
FEC
OH Non-associated overhead
OCC
OH
OCC
OCC OPS0
OH
OOS OSC OSC Optical Transport Module
OTN帧结构
3824 3825 4080
1 Alignm ODUk bit rate: 239/(239-k) * "STM-N"
OTN设备性能关键指标 中心波长偏移：即激光器输出和标称波长之间的差值。 DWDW解复用器带宽有限，所以波分复用系统中对中心 波长偏移有严格要求，避免光波长偏离出解复用器的通 带范围内。
接收机灵敏度：在无误码情况下接收机对应的最小接收 光功率。用来测试设备能检测到的最小光功率。 光信噪比容限：误码率为10-12时线路板接收端Rn处光信 噪比的最小值。检测设备对噪声的一种容忍能力。
OTN VS SDH+DWDM
B
B B C
SDH
D
D
传统的端到端DWDM不提供 波长管理，依靠人工跳纤方 式实现波长的基本调度。 DWDM提供端到端的波道， 作为大颗粒业务通道，并提 供1+1的路由保护。
SDH业务
C
C
SDH业务 SDH
B
B
C
A
B
D
C
SDH业务 SDH
B B
SDH
C
SDH业务
B
SDH
OTN替代SDH+WDM
ODUk适应大颗粒分组 业务封装；
TDM IP/MPLS/以太网
G.709支持比SDH更强 大的维护管理开销；
OTN
组网能力强，可支持多 种网络拓扑，网络保护 方式较完善； 网络层次简化。
光纤/管道
IP over OTN适应大颗粒 IP分组业务传送！！
OTN分层结构
OTN纵向分层 光通路层（OCh）