光传输原理
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
客户信号的传送功能 （SDH 10G;WDM 10G/OCH;OTN 100G/OCH） 客户信号的复用功能 （SDH STM-N;WDM OCH;OTN ODUk） 客户信号的交叉（路由）功能 （SDH 有;WDM 无;OTN 有） 客户信号的监测功能 （SDH ECC;WDM OSC;OTN TCM）
客户信号的生存性保障功能
（SDH MSP/SNCP/PP/ASON;WDM OLP/OCP; OTN OCP/OLP/OWSP/ODUk SPRing/ASON/SNCP）
-13-
OTN分层结构
▪ OTN纵向分层 ▪ 光通路层（OCh）
‐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
λ 1 SDH λ 2 IP λ 3 ATM λ 4 Leased line λ 5 ... W D M M U X
-7-
OTN基本概念介绍
OTN：Optical Transport Network
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。 光传送网面向IP业务、适配IP业务的传送需求已经成为光通信下一步发展的 一个重要议题。 光传送网从多种角度和多个方面提供了解决方案，在兼容现有技术的前提下， 由于SDH设备大量应用，为了解决数据业务的处理和传送，在SDH技术的基 础上研发了MSTP设备，并已经在网络中大量应用，很好地兼容了现有技术， 同时也满足了数据业务的传送功能。 随着数据业务颗粒的增大和对处理能力更细化的要求，业务对传送网提出了 两方面的需求：一方面传送网要提供大的管道，这时广义的OTN技术（在电 域为OTH，在光域为ROADM）提供了新的解决方案，它解决了SDH基于VC12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题， 也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，组网 能力较弱，能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点
B B
SDH
C
府青 乐山 SDH业务
-9-
B
CR
SDH
内江2
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。
光传输网络结构现状
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;
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
-6-
WDM（波分复用系统）
▪ 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 A. 保护机制简单 B. 业务调度能力差 C. 监控能力较差
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。
-3-
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 ▪ 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
-4-
SDH（同步数字传输系统）
1 270 RSOH AU pointer P O H
-17-
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
光通道层
光复用段层
▪ 光复用段层（OMS） ▪ 光传送段层（OTS）
光传送段层
-14-
OTN带宽颗粒
SDH带宽颗粒 OTN带宽颗粒
VC-12/VC-4 网络呼叫控制器 VC-12/4-xV/C
ODU1/ODU2 协议控制器 /ODU3 连接控制器 OPUk-xV; 波长 路由控制器
链路资源管理器 低于ODU1速率的业务（如GE等）适配？ 高于ODUk速率的业务（如10GE/40GE/100GE）适配？ ODUk交叉容量？ OTN光层调度颗粒（增强波长调度和监控能力）
SDH
WDM
WDM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。
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！！
-10-
OTN VS SDH+DWDM
第一路由
南充 绵阳 遂宁 AR
CR
第二路由
SDH 高升桥 SDH 府青 资阳 内江2
C4
MSOH 2430
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
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）
TU-12 VC-12 x4 TU-11 VC-11
光传送网络新技术介绍（试行版）
光传送网络新技术介绍 OTN
中国移动通信集团四川有限公司 网络管理中心
▪ ▪ ▪ ▪
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设备举例简介
-2-
光传送网络的发展
实用化 产品出现 DWDM 开始建设
SDH标准完善PDH 仍为主力
MSTP/ASON
C-12 2048 Kbit/s（E1 ） C-11 1544 Kbit/s（T1 ）
-5-
MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络）
BTS Node B SDH Ring VP RP Ring Ring 3G
PSTN GSM
IP/ATM DSLAM
PSTN 接入设备 NGN 综合接入 L2/L3 业务接入 MSTP
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
-18-
OTN帧结构
3824 3825 4080
1 Alignm ODUk bit rate: 239/(239-k) * "STM-N"
-19-
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 Βιβλιοθήκη BaiduCC1
ODUk
GCC2
OPU k Payload
RES
TCM2 ODUk SPECIFIC TCM1OVERHEAD AREA PM APS/PCC
第三路由
乐山 SDH
宜宾
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。
3R
OCh, OTU k OMSn OTSn OTSn R LT
3R
OSn STM-N
DXC
3R
Client
OTM-n
LT
R
DXC
Client
ODXC
LT Line Terminal w/ optical channel multiplexing OCADM Optical Channel Add/Drop Multiplexer ODXC ODU Cross-Connect 3R O/E/O w/ Reamplification, Reshaping & Retiming and monitoring R Repeater
1976 1966
高锟提出 光传输理论
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）
物理设备
-15-
OTN网络分层和客户侧信号
▪
▪
三个新的层： ETHERNET STM-N IP/MPLS ATM Interworking – 一个“Gbit/s”通道层 with pre-OTN ‐ OCh STM-N GbE Optical Channel (OCh) – 两个段层 layer network ‐ OMSn ‐ OTSn Optical Multiplex Section (OMSn) – 单通道段层 OTM layer network ‐ OPS0 Physical 客户信号 Section Optical Transmission Section (OTSn) (OPSn) – IP/MPLS layer network – ATM – Ethernet OTM-0 Optical Transport Module of order n – STM-N OTM-nr, n>1 (OTM-n, n1)
-11-
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！！
-12-
OTN基本功能
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
-8-
OTN VS SDH+DWDM
B
B B C
AR
南充 绵阳
D
D
遂宁
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
府青 高升桥
D
资阳
D
C
SDH业务 SDH
▪ 解决的问题 A. 统一标准和帧结构 B. 同步复用和兼容PDH C. 强大保护机制 D. 开销和强大的管理能力 ▪ 存在的瓶颈 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 VC-4 x3 TUG-3 x7 x1 TU-3
-16-
OTN网络层踪迹
以OTSn, OMSn, OCh, OTUk, ODUk, OPS0 踪迹为例
通过OTM-0, OTM-n和STM-N专线传输STM-N信号
STM-N ODU k OCh, OTUk OPS0 OTM-0 OCh, OTU k OMSn OTSn OTSn
3R
OMSn OTSn OCADM
客户信号的生存性保障功能
（SDH MSP/SNCP/PP/ASON;WDM OLP/OCP; OTN OCP/OLP/OWSP/ODUk SPRing/ASON/SNCP）
-13-
OTN分层结构
▪ OTN纵向分层 ▪ 光通路层（OCh）
‐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
λ 1 SDH λ 2 IP λ 3 ATM λ 4 Leased line λ 5 ... W D M M U X
-7-
OTN基本概念介绍
OTN：Optical Transport Network
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。 光传送网面向IP业务、适配IP业务的传送需求已经成为光通信下一步发展的 一个重要议题。 光传送网从多种角度和多个方面提供了解决方案，在兼容现有技术的前提下， 由于SDH设备大量应用，为了解决数据业务的处理和传送，在SDH技术的基 础上研发了MSTP设备，并已经在网络中大量应用，很好地兼容了现有技术， 同时也满足了数据业务的传送功能。 随着数据业务颗粒的增大和对处理能力更细化的要求，业务对传送网提出了 两方面的需求：一方面传送网要提供大的管道，这时广义的OTN技术（在电 域为OTH，在光域为ROADM）提供了新的解决方案，它解决了SDH基于VC12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题， 也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，组网 能力较弱，能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点
B B
SDH
C
府青 乐山 SDH业务
-9-
B
CR
SDH
内江2
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。
光传输网络结构现状
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;
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
-6-
WDM（波分复用系统）
▪ 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 A. 保护机制简单 B. 业务调度能力差 C. 监控能力较差
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。
-3-
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 ▪ 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
-4-
SDH（同步数字传输系统）
1 270 RSOH AU pointer P O H
-17-
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
光通道层
光复用段层
▪ 光复用段层（OMS） ▪ 光传送段层（OTS）
光传送段层
-14-
OTN带宽颗粒
SDH带宽颗粒 OTN带宽颗粒
VC-12/VC-4 网络呼叫控制器 VC-12/4-xV/C
ODU1/ODU2 协议控制器 /ODU3 连接控制器 OPUk-xV; 波长 路由控制器
链路资源管理器 低于ODU1速率的业务（如GE等）适配？ 高于ODUk速率的业务（如10GE/40GE/100GE）适配？ ODUk交叉容量？ OTN光层调度颗粒（增强波长调度和监控能力）
SDH
WDM
WDM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。
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！！
-10-
OTN VS SDH+DWDM
第一路由
南充 绵阳 遂宁 AR
CR
第二路由
SDH 高升桥 SDH 府青 资阳 内江2
C4
MSOH 2430
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
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）
TU-12 VC-12 x4 TU-11 VC-11
光传送网络新技术介绍（试行版）
光传送网络新技术介绍 OTN
中国移动通信集团四川有限公司 网络管理中心
▪ ▪ ▪ ▪
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设备举例简介
-2-
光传送网络的发展
实用化 产品出现 DWDM 开始建设
SDH标准完善PDH 仍为主力
MSTP/ASON
C-12 2048 Kbit/s（E1 ） C-11 1544 Kbit/s（T1 ）
-5-
MSTP（多业务传送平台）/ASON（自动光交换网络）
BTS Node B SDH Ring VP RP Ring Ring 3G
PSTN GSM
IP/ATM DSLAM
PSTN 接入设备 NGN 综合接入 L2/L3 业务接入 MSTP
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
-18-
OTN帧结构
3824 3825 4080
1 Alignm ODUk bit rate: 239/(239-k) * "STM-N"
-19-
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 Βιβλιοθήκη BaiduCC1
ODUk
GCC2
OPU k Payload
RES
TCM2 ODUk SPECIFIC TCM1OVERHEAD AREA PM APS/PCC
第三路由
乐山 SDH
宜宾
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。
3R
OCh, OTU k OMSn OTSn OTSn R LT
3R
OSn STM-N
DXC
3R
Client
OTM-n
LT
R
DXC
Client
ODXC
LT Line Terminal w/ optical channel multiplexing OCADM Optical Channel Add/Drop Multiplexer ODXC ODU Cross-Connect 3R O/E/O w/ Reamplification, Reshaping & Retiming and monitoring R Repeater
1976 1966
高锟提出 光传输理论
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）
物理设备
-15-
OTN网络分层和客户侧信号
▪
▪
三个新的层： ETHERNET STM-N IP/MPLS ATM Interworking – 一个“Gbit/s”通道层 with pre-OTN ‐ OCh STM-N GbE Optical Channel (OCh) – 两个段层 layer network ‐ OMSn ‐ OTSn Optical Multiplex Section (OMSn) – 单通道段层 OTM layer network ‐ OPS0 Physical 客户信号 Section Optical Transmission Section (OTSn) (OPSn) – IP/MPLS layer network – ATM – Ethernet OTM-0 Optical Transport Module of order n – STM-N OTM-nr, n>1 (OTM-n, n1)
-11-
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！！
-12-
OTN基本功能
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
-8-
OTN VS SDH+DWDM
B
B B C
AR
南充 绵阳
D
D
遂宁
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
府青 高升桥
D
资阳
D
C
SDH业务 SDH
▪ 解决的问题 A. 统一标准和帧结构 B. 同步复用和兼容PDH C. 强大保护机制 D. 开销和强大的管理能力 ▪ 存在的瓶颈 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 VC-4 x3 TUG-3 x7 x1 TU-3
-16-
OTN网络层踪迹
以OTSn, OMSn, OCh, OTUk, ODUk, OPS0 踪迹为例
通过OTM-0, OTM-n和STM-N专线传输STM-N信号
STM-N ODU k OCh, OTUk OPS0 OTM-0 OCh, OTU k OMSn OTSn OTSn
3R
OMSn OTSn OCADM