OTN設備組網與應用李文耀內容提要OTN概念OTN幀結構與復用OTN設備OTN組網OTN的保護與恢復OTN（光傳送網）ROADMROADM是相對于DWDM中的固定配置OADM而言，其采用可配置的光器件，從而可以方便的實現OTN節點中任意波長、波長組的上下、阻斷和直通配置。根據組網能力的不同，ROADM主要分為二維（支持兩個主光線路方向）和多維（支持3個以上的主光線路方向）模式。采用ROADM設備可以組成大規模的PXC（光子交叉）設備，從而完成OTN中的光層波長交叉功能，最大可支持8個主光線路方向。而且交叉過程全部在光層上進行，沒有O/E/O轉換，所以設備成本較低。OTH（光傳送系列）一般來說，OTH設備主要指具備波長級電交叉能力的OTN設備，其主要完成電層的波長交叉和調度。交叉的業務顆粒為ODUk（光通道數據單元），速率可以是ODU1（2.5Gb/s）、ODU2（10Gb/s）和ODU3（40Gb/s）。G.709封裝與復用G.709是ITU-T為了滿足OTN設備基于波長的業務調度和端到端管理而定義的封裝協議，定義了OTN光通道層的幀結構和各個層網絡（傳送網可分為光傳輸段OTS層、光復用段OMS層和光通道OCh層）的開銷功能；并且定義了客戶業務到OTN的映射處理方式。OTN子層G.872將OTN劃分為OCh、OMS、OTS三層，三層分別與SONET/SDH的通道、線路和段子層的結構和概念類似OTN子層數據結構

G.872同時將OCh層又劃分為OPU（光通道信道凈荷單元）、ODU（光通道數據單元）、OTU（光通道傳輸單元）3個子層，OPU用以映射客戶信號及相應的開銷；ODU用于凈荷單元的通道層連接；OTU用于段層連接的性能監測和傳輸的誤碼糾錯。OTUk幀結構業務凈荷經過了OPUk、ODUk、OTUk三層封裝最終形成了OTUk單元，而OTUk（K=1、2、3）的幀結構由G.709定義，OTU1、OTU2和OTU3的速率分別約為2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s。OTUk幀采用標準4行4080列幀格式。頭部16列為開銷字節，尾部255列為FEC校驗字節，中間3808列為凈荷。頭部開銷字節的第一行1～7列為幀定位字節，8～14字節為OTUk開銷字節，第2～4行1～14列為ODUk開銷字節，第15、16列為OPUk開銷字節。對于不同速率的OTUk信號，即OTU1、OTU2和OTU3具有相同的幀長，即都是4×4080個字節，但每幀的周期是不同的，這跟SDH的STM-N幀不同。SDHSTM-N幀周期均為125us，不同速率的信號其幀長是不同的。OTUk幀結構OTUk幀結構光通道凈荷單元（OPUk）OPUk包括客戶信號凈荷和將客戶信號映射到凈荷單元所需要的開銷。任意類型的客戶信號都可封裝到凈荷單元，最常見的如SDH/SONET、ATM、以太網、IP等。光通道數據單元（ODUk）ODUk包括OPUk和提供通道層連接監控功能的相關開銷。其中PM開銷和TCMi（i=1～6）開銷通常用于故障監測。光通道傳輸單元（OTUk）OTUk包括ODUk和附加的FEC及開銷。OTUk提供誤碼糾錯和段層連接監控功能。SM、PM、TCMi開銷定義SM、PM、TCMi（i=1～6）開銷通常用于故障監測SM、PM、TCMi開銷定義TTI：路徑蹤跡標示SAPI：源接入點標示；DAPI：目的接入點標示。相關告警：TIM，蹤跡失配指示，當接收的TTI與期望值不一致時產生。BIP-8：bit奇偶間插字節相關告警：SD，信號劣化。相關性能：CV，誤碼計數，當接收的BIP_8與本地不一致時產生。BEI：后向誤碼指示相關告警：BEI_SD，后向信號劣化。相關性能：BEI_CV，后向誤碼計數。IAE：輸入定位錯誤相關性能：IAES，輸入定位錯誤秒，當SM的IAE開銷為1或TCMi的STAT為010時產生。BIAE：后向輸入定位錯誤相關性能：BIAES，后向輸入定位錯誤秒，當BIAE開銷為1011時產生。BDI：后向缺陷指示相關告警：BDI，后向缺陷指示，當BDI開銷為1時產生。STAT：PM和TCMi的狀態字節相關告警1：ODUK_AIS，告警指示信號。當接收的STAT開銷為111時產生該告警。相關告警2：ODUK_OCI，連接斷開指示。當接收的STAT為開銷110時產生該告警。相關告警3：ODUK_LCK，連接鎖定指示。當接收的STAT開銷為101時產生該告警。相關告警4：LTC，串型連接丟失。當TCMi的STAT開銷為000時產生該告警。OTN與SDH幀結構比較從G.709的幀結構可以看到，其幀格式與SDH的幀格式相類似，同樣是通過引入大量的開銷字節來實現基于波長的端到端業務調度管理和維護功能。業務凈荷經過了OPU、ODU、OTU三層封裝最終形成了OTUk單元，在OTN系統中，以OTUk為顆粒在OTS中傳送，而在OTN的O/E/O交叉時，則以ODUk為單位進行波長級調度。相比與SDH幀結構，G.709的幀結構要更為簡單，同時開銷更少。由于不需要解析到凈荷單元，所以OTN系統可以較容易的實現基于ODUk的交叉。同時我們看到，OTUk的開銷中有一大部分是FEC部分，通過引入FEC，OTN系統可以支持更長的距離和更低的OSNR的應用，從而進一步提升網絡生存能力和數據業務的QOS。OTM定義OTN中客戶信號的傳送最終是通過OTM（光傳輸模塊）來實現的。OTM是跨越ONNI（光網絡節點接口）而傳輸的信息結構，用OTM-n.m表示。其中n為復用到OTM的光通道數，目前ITU-T定義的最大n值為16；m表示該接口所支持的比特率，可以為1、2和3，分別表示2.5Gb/s、10Gb/s和40Gb/s左右的客戶信號速率。OTM映射及復用結構OTM的形成也必須通過光通道層（OCh）、光復用段（OMS）層和光傳輸段（OTS）層這3個階段。OTM的映射和復用結構中客戶信號映射到光通道凈荷單元OPU1，加上OPU1開銷，便構成OPU1，OPU1加上ODU1通道開銷，便構成ODU1。ODU1和SDH中的虛容器一樣，是可以在網絡中傳送的、不可分割的單元，只有到達目的地后才能取出凈荷。OTM對信號的復用方式有波分復用和時分復用兩種如果ODU1直接通過一個波長來傳輸，就要加上串聯連接監視（TCM）開銷和前向糾錯（FEC）開銷，形成光傳輸單元OTU1，再將OTU1加載到某個波長上，通過波分復用，就形成了OTM。如果ODU1不直接通過一個波長來傳輸，則可以通過時分復用后形成光通道數據支路單元組ODTUG2或ODTUG3，再送到相應等級的OPUk中傳輸．OTM映射及復用結構ODUk的時分復用-幾種可能的復用結構ODU1到ODU2的復用最多4個ODU1信號通過時分復用到ODTUG2中，ODTUG2再被映射到OPU2中。4個ODU1到OPU2的復用ODU1信號加上調整開銷（JOH）異步映射到ODTU12，4個ODTU12信號通過時分復用進入到ODTUG2，之后信號被映射到OPU2。ODU1和ODU2到ODU3的復用j（j≤4）個ODU2和4j～16個ODU1的混合信號可以通過時分復用的方式加載到ODTUG3中，然后ODTUG3再映射到OPU3中。具體為ODU1信號加上幀定位開銷，然后使用調整開銷異步映射到ODTU13，ODU2信號加上幀定位開銷后，也異步映射到ODTU23。這樣，x個ODTU23（0≤x≤4）信號和4x～16個ODTU13信號就被時分復用到了ODTUG3，然后信號再映射到OPU3。設備總體框圖設備組成三個平面：傳送平面、管理平面和控制平面控制平面負責搜集路由信息，并計算出業務的具體路由傳送平面按照計算出的路由完成業務的端到端傳送管理平面提供對傳送平面、控制平面的管理功能以及圖形化的業務配置界面，同時完成所有平面間的協調和配合三個平面協同工作，共同實現智能化的業務傳送三個平面的功能傳送平面是產品的主體，傳送平面可分為電層和光層，電層包括支路接口單元、電交叉單元、線路接口單元和光轉發單元，主要完成子波長業務的交叉調度，而光層包括光分插復用單元（或光合波和分波單元）及光放大單元，主要完成波長級業務的交叉調度和傳送，電層和光層共同完成端到端的業務傳送。管理平面的實體即OTNM2000網管系統，能夠完成M.3010中定義的管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、安全管理等。本產品支持控制平面的加載，控制平面對應實體即具備控制平面功能的相關機盤。通過加載控制平面FONST3000將能夠實現資源的自動發現、自動端到端的業務配置，并能提供不同等級的QoS保證，使業務的建立變得靈活而便捷，由其構建的網絡即基于OTN的智能光網絡（ASON）。功能特點優良的可擴展性良好的穩定性高度的可靠性強大的可維護性優良的可擴展性具有48波/96波/192波平滑升級能力，單波長最大支持40Gb/s速率，C波段最大容量可達3.84Tb/s；支持靈活的業務承載，如STM-1/4/16/64/256、GE/10GE/40GE和SAN（存儲區域網絡）等多種業務，同時支持面向未來的業務擴展。具備360G的子波長業務交叉調度能力（可升級至T比特級交叉）以及靈活的單波長TMUX功能，極大提升了業務承載和調度的靈活性，并具有更高效的帶寬利用率。可配置為功能強大的ROADM，支持用戶網絡平滑升級，單節點最大可支持8維組網。通過加載控制平面，將能夠實現資源的自動發現、自動端到端的業務指配功能，并能根據客戶需求提供差異化的業務等級劃分。良好的穩定性高度的可靠性提供光層的光通道、光復用段的1+1以及光線路的1:1保護，同時提供電層基于通道（1+1、m:n、環網）和ODUk（1+1、m:n、環網）等多種業務保護方式，鏈形、環形和網格形網絡均可靈活選擇保護方式，保證了網絡的安全性、可靠性。還支持各種設備級的冗余備份，如電源、網元管理單元和電交叉單元。智能風扇單元的各子風扇互為備份，并可獨立維護，保證在單個子風扇維護時系統仍具備正常的工作溫度。強大的可維護性支持對光功率、OSNR、誤碼率等性能參數進行統計分析、生成報表并自動優化具有通道光功率和線路光功率的自動監測和調整、定位故障到單盤或光纜段的智能維護能力，并提供單盤的自動發現功能，使運營和維護的工作量大大降低支持標準的G.709接口，波長業務提供豐富的OTN開銷字節在傳統OSC的基礎上，還支持基于單波長的ESC監控通路，這將大大解決傳統WDM業務網絡保護能力差、網管監控弱的問題。OTN相關標準G.805：傳送網通用功能構架，可適用于SDH、OTN。G.806：傳送設備特性描述方法和一般功能，可適用于SDH、OTN。G.872：定義3層網絡，包含OCh、OMS、OTS，并描述了各個層網絡的功能。另外，將OCh層劃分為3個子層，包含OTU、ODU、OPU。G.798：規定了OTN的每個原子功能模塊，各個層網絡的處理，包含客戶/服務層的適配功能、層網絡的終結功能、連接功能。G.709：定義了OTN幀結構和各個層網絡的開銷功能；定義了客戶業務到OTN的映射處理，包含虛級連映射和OTN的復用處理。G.7710：通用設備管理功能需求，適用于SDH、OTN。G.874：OTN網絡管理信息模型和功能需求，基于G.7710所描述的OTN特有的五大管理功能（FCAPS）。：通用保護倒換（linear），適用于SDH、OTN。：OTN領域線性（linear）ODUk保護的定義。OTN物理層特性在G.959.1及G.664等中規定。另外還有部分建議正在制定中，如：（通用保護倒換ring）。產品定位

點到點組網鏈形組網

ROADM環形組網

ROADM相交環組網

ROADM網狀組網

ROADM產品功能交叉調度能力傳輸容量傳輸距離業務接入能力管理和輔助接口保護能力網管監控交叉調度能力提供光層波長級、電層子波長級業務的混合調度能力在光層提供FOADM、ROADM兩種波長調度方式FOADM即傳統波長調度方案，僅能從固定端口輸入/出固定波長ROADM作為動態波長調度方案，基于WSS（波長選擇開關）方式，可通過網管設置從固定端口輸入/出單波長或波長組，并能提供8個方向的多維調度，使業務的快速開通、遠程調度以及WDM的網狀組網成為可能。在電層提供360G的交叉調度能力，采用嚴格無阻塞交叉矩陣，支持廣播功能。在電層調度能力可升級至1.44Tb/s，并支持基于VLAN的二層交換功能。傳輸容量本產品可實現C波段192波的接入可配置成40波/48波×10Gb/s、80波/96波×10Gb/s、160波/192波×10Gb/s系統96波以下系統支持波道速率由10Gb/s平滑升級至40Gb/s，使C波段傳輸總容量達到3.84Tb/s。傳輸距離業務種類業務接入能力管理和輔助接口保護能力設備級保護提供EMU盤、XCU盤、PWR盤、外接電源、風扇單元的熱備份保護。網絡級保護根據保護倒換發生的層面可分為電層和光層兩類，具體應用時可能存在電層和光層保護的聯合應用，其中電層和光層又分別包括多種方式網管監控由OTNM2000子網級網管系統統一管理，該系統具備性能管理、故障管理、配置管理和安全管理等四大管理功能，并且采用圖形化用戶界面，操作靈活方便。OTNM2000可提供單機、客戶端/服務器端、一/二級網管、主備網管等多種組網模式，用戶可根據網絡規模、安全級別等要求進行選擇和配置。在OTNM2000監控的同時，還可通過LCT（本地維護終端）進行設備的本地監控，LCT作為傳輸、接入設備的輔助管理系統，主要用于一個網塊內設備的開通初始化。監控信道方式可提供OSC（OpticalSupervisoryChannel）和ESC（ElectricSupervisoryChannel）兩種監控信道，并支持OSC和ESC的混合組網OSC采用單獨的波長通道（1510nm波長）傳送監控信息，需要配置額外的監控通道處理單元ESC采用OTN的GCC開銷字節裝載監控信息，使監控信息隨某單波通道的主業務信號一起傳送。ESC方式雖然無需配置額外的監控通道處理單元，但需要依賴OTU（波長轉換單元）的存在，所以對于OLA站點，需采用OSC方式。整機布置機盤分類及定位設備及機盤名稱(1)設備及機盤名稱(2)設備及機盤名稱(3)機盤的定位OTH子框槽位分布機盤配置表-OTH子框波道子框槽位分布波道子框機盤配置支路接口單元支路接口單元:8TDA/8TDG/8TDGF/8TS1/8TA1盤主要功能：將來自客戶側的信號進行光電轉換、匯聚為多路STM-16或OTU1電信號，送至XCU盤做交叉處理，同時實現上述轉換的逆過程。8TDA/8TDG/8TDGF/8TS1/8TA1盤功能區別電交叉單元（XCU盤）完成144×144個2.5Gb/s或10Gb/s信號的交叉功能，即可實現群路（線路接口單元機盤）和群路、群路與支路（支路接口單元機盤）、支路與支路之間的無阻塞全交叉，交叉能力達到360Gb/s（1.44Tb/s）；處理各個群路盤輸出的告警和APS字節，完成保護功能；完成本盤的1+1熱備份保護，可實現主備盤的自動或網管切換；支持電層基于OCh和ODUk的1+1、m:n及環網保護倒換，倒換時間小于50ms。線路接口單元（LMS2E盤）LMS2E盤將來自XCU盤的4路STM-16/OTU1信號經過匯聚或轉換后，輸出1路符合DWDM標準波長的OTU2信號，送至光合波或光分插復用盤進行波分復用；同時實現上述過程的逆過程。光轉發單元（OTU2E/OTU2S盤）將接入的1路或多路光信號經光電轉換后，匯聚或轉換為符合的DWDM標準波長的OTU2信號（10.7Gb/s），送至光合波、光分插復用類機盤進行波分復用，即實現發送光轉發單元（TXOTU）功能同時實現上述過程的逆過程，即實現接收光轉發單元（RXOTU）功能。整個過程中保證用戶信號的透明傳輸。OTU2E/OTU2S盤功能區別光合波和分波單元光合波和分波單元:OMU系列、VMU系列、ODU系列、ITL50盤、OSCAD盤光合波和分波盤的主要功能是將不同波長的光信號進行合波或分波處理系統合、分波架構96波系統的單方向合、分波架構：本端CE、CO波段合波盤分別進行對應偶數波和奇數波段48波通道間隔為100GHz信號的合波，CE、CO波段兩合波盤輸出信號再經過ITL50盤合波輸出96波通道間隔為50GHZ的合波信號，該信號經OA盤放大后，與本監控信號經OSCAD盤合波輸出至對端；對端OSCAD盤分離出主信道光信號和本地監控信號，本地監控信號送OSC盤處理，主信道光信號為2個波段96波通道間隔為50GHz的合波信號，送至PA盤進行放大，放大后由ITL50盤分離出1路CO波段和1路CE波段信號，兩路信號分別送至對應波段分波盤進行分波處理。本設備在引入50GHZ/25GHZ信道間插盤后即可擴展至192波。OMU系列、VMU系列、ODU系列包括的機盤及各機盤具體功能ITL50盤當FONST3000配置為80或96波系統時，需使用ITL50盤實現100GHz通道間隔和50GHz通道間隔的轉換。在發送方向，本盤將CO波段、CE波段合波盤輸出的2路信號（通道間隔均為100GHZ）,合波后輸出一路CO+CE波段、通道間隔為50GHZ的信號，再送至放大盤；在接收方向，本盤將來自放大盤的CO+CE波段、通道間隔為50GHZ的信號分波，分離出CO和CE波段的信號分別送至對應波段的分波盤。軟件結構網管軟件OTM相關的功能單元及選配說明組成及信號流TXOTU:發送光轉換單元;XCU：時鐘交叉盤;RXOTU:接收光轉換單元;OMU:光合波單元;ODU:光分波單元;OA:光放大單元;OSC:單向光監控信道盤;OSCAD:1510/1550合分波盤FOADMROADM三種實現方式區別WSS8M方式WSS8D盤方式WSS8M和WSS8D方式OLA的組成及信號流向圖光通道1+1波長保護光通道1+1路由保護示意圖1+1光復用段保護光線路1:1保護OCh1+1保護OCh1:2保護OChRing保護ODUk1+1保護ODUk1:2保護ODUk1:2保護示意圖（倒換）ODUkRing保護ODUkRing保護近端倒換ODUkRing保護遠端倒換FOADM應用-組網圖FOADM應用-業務需求圖FOADM應用-A站點信號流向圖FOADM應用-B站點信號流向圖ROADM應用-組網與業務需求圖ROADM應用-A站點下話信號流向圖ROADM應用-A站點上話信號流向圖ROADM應用-B站點信號流向圖電層調度應用-組網與業務需求圖電層調度應用-電層機盤選配表電層調度應用-A站點信號流向圖電層調度應用-B站點信號流向圖與SDH、WDM網絡互通的實現方案縮略語(1)3RReamplifying,ReshapingandRetiming再放大，再整形，再定時ADMAdd/DropMultiplexer分插復用器APRAutomaticPowerReduction自動功率降低APSAutomaticProtectionSwitching自動保護倒換ASONAutomaticallySwitchedOpticalNetwork自動交換光網絡ATMAsynchronousTransferMode異步轉移模式BERBitErrorRatio誤碼率BMUBoardManagementUnit盤管理單元CORBACommonObjectRequestBrokerArchitecture公共對象請求代理結構DCCDataCommunicationChannel數據通信通路DCMDispersionCompensationModule色散補償模塊DCNDataCommunicationNetwork數據通信網DVBDigitalVideoBroadcasting數字視頻廣播DWDMDenseWavelengthDivisionMultiplexing密集波分復用EDFAErbium-DopedFiberAmplifier摻鉺光纖放大器EMCElectromagneticCompatibility電磁兼容性縮略語(2)EMIElectroMagneticInterference電磁干擾性EMSElementManagementSystem網元管理系統EOSEthernetoverSDHSDH上的以太網業務ESCONEnterpriseSystemConnectionArchitecture企業系統連接體系結構ETSIEuropeanTelecommunicationStandardsInstitute歐洲電信標準協會FCFiberChannel光纖通道FECForwardErrorCorrection前向糾錯FICONFiber-ChannelConnection光纖通道連接FOADMFixedOpticalAdd/DropMultiplexer固定光分插復用器GCCGeneralCommunicationChannel通用通信信道GEGigabitEthernet千兆以太網縮略語(3)GFPGenericFramingProcedure通用成幀規程HDB3HighDensityBipolarofOrder3三階高密度雙極性碼IPInternetProtocol網際協議ITU-TInternationalTelecommunicationUnion–TelecommunicationStandardizationSector國際電信聯盟-電信標準部LLong-haul長距離LCTLocalCraftTerminal本地終端NENetworkElement網元NNINetworkNodeInterface網絡節點接口O/E/OOptical/Electrical/OpticalConversion光/電/光轉換OAOpticalAmplifier光放大器OADMOpticalAdd/DropMultiplexer光分插復用器OAMOperation,AdministrationandMaintenance操作、維護和管理OChOpticalChannel光通道層OCPOpticalChannelProtection光通道保護ODUOpticalDemultiplexerUnit光分波單元ODUkOpticalChannelDataUnit-kK級光通道數據單元OLAOpticalLineAmplifier光線路放大器OMSOpticalMultiplexSection光復用段層OMUOpticalMultiplexerUnit光合波單元OPAOpticalPre-amplifier光前置放大器縮略語(