1、WhitePaperGMP映射OChsubstructureRecentFeaturesofOTN(G.709)介绍OTN , 即光传输网络，来源于 2001年初国际电信联盟所下的定义，目的是提供涵盖光网络的所有特征例如速率，格式和光波分复用等各个方面的一套建议。在 G.709建议方案里还涉及了对 OTN速率，格式的选择以及当时的设想客户，G.709第一版中列出了诸如STM-N，ATM，IP和以太网等客户信号选项，如图1 所示。Clients (e.g. STM-N, ATM, IP, Ethernet)OPUkODUkODUkPODUkTOTUkVOChOTUk OTUkVOChrOTUkO
2、MSnOPSnOTSnT1543480-01OTM-n.mFull functionalityOTM interfaceOTM-0.m, OTM-nr.mReduced functionalityOTM interfaceFigure 6-1/G.709/Y.1331 - Structure of the OTN Interfaces图一： OTN接口结构示意图（摘自ITU-T G.709/Y.1331规范 2001年2 月版）在这些客户信号中，过去十年的大部分时间， STM-N是最常见的。通常情况下， 许多 OTN设备的部署时，都被要求提供STM-N客户端信号的透明传输机制。自从 OTN设备
3、被首次启用之后，网络世界发生了许多变化， OTN也随之得到了提升以便保持同步。 2009年 12月发布的第三版G.709，连同2010年7月发布的附件1， 则定义了一些改进后的OTN新特征。新特征包括：2New Client SignalsODU0 (and TTTfirst defined in Amendment 3 of G.709 Issue 2)GMPODUflex (CBR) and ODUflex (GFP)Hitless resizing of ODUflex (GFP)1.25Gb/s Tributary Slots (PT=21)OTU/ODU/OPU4Multistage
4、 MultiplexingDelay MeasurementRecentFeaturesofOTN(G.709)新的客户信号从第一次部署 OTN设备用于 SDH和 SONET信号的传输开始，以太网不断突破企业领域的应用界限，向公共网络领域延伸。相应的，国际电信联盟 (ITU)已为此做了很多工作，定义和标准化了通过 OTN网络传输多种速率的以太网信号，包括千兆以太网、10G以太网、 40G以太网和100G以太网等。由于调整的需要以及诸如云计算等新趋势的出现，大型数据中心和计算场已经应运而生。与此同时，对多地信号进行同步化的需求也日益增加，从而使得1G/2G/4G/8G/10G光纤通道作为重要的O
5、TN客户信号。除了这些以数据为中心的客户， OTN还在考虑一些其它的高比特率客户，如数字影像和通用公共射频接口 (CPRI)。所有这些客户信号在 OTN传输时需要具备有效的比特透明性和定时透明性，而且 OTN建议书已据此作了相应改进，以适应这些新的需求。ODU0 (和 TTT)实现以太网支持的其中一个重要的新概念是针对千兆以太网定义一个合适尺寸的传输容器。虽然这个概念事实上已经在2003年3月加入第二版 G.709规范，但仍然被视为2009年12 月第三版G.709规范的一个重大改进。在OTN的最初定义中， 光通道数据单元ODU1 是最小的传输容器，专门用于传输单个STM-16 信号，净荷容量
6、为2,488,320kbit/s。这也意味着仅仅传输单个千兆以太网信号的 ODU1会浪费大量带宽。为此， ITU将 ODU0定义为光通道净荷单元 OPU1净荷比特率的一半，即 1,244,160kbit/s。在加上 ODU0和 OPU0开销后，相应的净荷容量为 238/239 x1,244,160 kbit/s，即1,238,954.310 kbit/s。千兆以太网物理编码子层 (PCS)采用 8B/10B线路编码方式，产生的比特率比 1Gbit/s的信息速率高 25%。为了能够实现千兆以太网的比特透传和时钟透传， PCS层信号必须保留并传输，但 OPU0净荷比特率不足以承载速度为 1.25G
7、bit/s的 PCS信号，所以需要在 OTN网络入口处对 PCS信号进行定时透明转码 (TTT)处理，从而减少所传输信号的比特率，同时保存在OTN网络出口处恢复PCS 信号所需的信息。TTT处理采用了 ITU G.7041规范中针对通用成帧规程(GFP-T)定义的8B/10B净荷编码的透明映射机制。该机制终止 8B/10B线路编码，并用具有较低开销的 64B/65B块编码取而代之。加入 GFP帧头，但并无基于 GFP的速率调整或GFP净荷帧校验序列 (FCS)，从而以 15/16的速率缩减比产生了速率为 1.17875Gbit/s的客户信号。虽然该信号的速率已经低于 OPU0的净荷速率，但是仍
8、然不够接近 OPU0净荷速率，以至于无法利用异步映射规程 (AMP)进行映射。因此，采用新的映射规程势在必行。GMP最初针对OTN定义的OPU净荷速率和STM-n(n=16,64,256)客户信号速率非常匹配，可以通过简单的AMP方式，将STM-n信号映射为 OPU，以及将低阶 ODU映射为高阶 OPU的支路时隙。随着新的客户信号的出现以及基于 100G以太网的 OPU4的定义，很多情况下 AMP映射的调整范围无法覆盖客户信号和服务器信号的速率差异 (需要指出的是一个低阶ODU可视为高阶OPU服务层的客户信号) 。所以，一种更灵活或更通用的方法由此形成，并恰如其分地被命名为通用映射规程 (GM
9、P)。只要在所有情况下 (如客户信号的最大 ppm频偏和服务器信号的最小 ppm频偏 )，服务器信号速率确定高于客户信号速率，该方法可将任何的客户信号速率映射为任何服务器净荷速率。为了实现此目的， GMP仅仅采用一些可用的承载信号容器净荷字节 /字对每个帧或复帧进行填充，而所填充字节 /字的数量可根据需要进行调整，从而吸收客户信号和信号容器之间非整速率差异，然后通过图2所示的Sigma-Delta 数据/填充算法，所填充的字节/字平均分布于容器中。3RecentFeaturesofOTN(G.709)OH PayloadAreaOH PayloadAreaOHOHPayloadAreaPayl
10、oadAreadetermine Cninsert Cn into OHinsert Cnclient dataOHOHPayloadAreaPayloadAreaextract Cn from OHextract Cnclient dataMapper DemapperFigure D.2 - Processing flowCn(t) client data entities are mapped into the payload area of the server frame or multiframe using asigma/delta data/stuff mapping dist
11、ribution. It provides a distributed mapping as shown inFigure D.3. Payload field j (j = 1P server) carries:-client data (D)stuff data (S)if (j x Cn(t) mod Pserver Cn(t)if (j x Cn(t) mod Pserver Cn(t)Payload AreaOHclient datastuffserver frame or multiframeFigure D.3 - Sigma/delta based mapping图2. GMP
12、概要（摘自 ITU-T G.709/Y.1331规范附件D, 2009年12月版）和 AMP一样，每个帧或复帧需要利用从映射器发送到解映射器的有关容器净荷字节 /字用法的信号，准确地进行去映射，这主要通过 OPU开销字节位置 (即第 16列的 JC/1/2/3字节 )完成。对于 GMP来说，所填充的容器信号净荷字节 /字必须正确传送，其数量取决于客户信号和容器两者具体频差，但是最大值为相应 OPUk的净荷字节总数 (k=0,1,2,3时为15232， k=4时为15200)。全部的字节 /字数量的传输需要通过 14个比特位来完成。由于通常情况下，从一个帧 /复帧到另一个帧 /复帧，字节 /字数
13、可能增加也可以减少，所以很有必要借用 SDH指针增量 /减量的概念。因此，有两个专用比特位用于指示字节 /字数量的变化，从而通过创建一个 16位长度的字段，对每个帧或复帧上填充了客户数据信息的实际服务器信号净荷字节 /字数量进行记录和传输。此外， GMP还进行 CRC-8错误校验码的计算和发送，需要占用 OPUk服务器信号开销的 JC1、 JC2、JC3字段。很重要的一点， GMP并非用于替代 AMP和 BMP，而是作为一种补充方案，专门用于处理无法通过 AMP和 BMP方式映射的客户信号。G.709明确说明了将客户信号映射为OPUk或将ODUj映射为OPUk等多种情况下的映射方法。4Rece
14、ntFeaturesofOTN(G.709)ODUflexODU0并非是用于匹配客户信号唯一的新容器。事实上 OTN网络中的恒定比特率 (CBR)业务和数据包业务不断变化，其速率并不能一劳永逸地根据现有 OPUk净荷进行调整。为了处理这种变化，一个更加灵活的概念应运而生，即灵活速率光数字单元(ODUflex)。针对 CBR业务的透明传输，客户信号映射进 ODU/OPU后在 OTN网络上传输，从而借助客户信号容器的开销，全程对信号进行管理和监测。理想状态下， OPU净荷率非常接近 CBR客户信号的比特率，此时达到效率最大化，而实现该目的的最佳方法是利用比特异步映射规程 (BMP)，从而使得 OP
15、U净荷率和客户信号比特率相同，而且 ODU速率是客户信号比特率的239/238倍，便于加入ODU和OPU开销。和其它具有标称速率、容差为20 ppm的ODUk(k = 0,1,2,3,4)不同，ODUflex(CBR)的速率是CBR客户信号的倍数。例如，传输FC-400信号的ODUflex (CBR)速率是4.268Gbit/s (即239/238 x 4.250Gbit/s)，容差为100 ppm，传输传输FC-800信号的ODUflex (CBR)速率是8.536Gbit/s (即239/238 x 8.500Gbit/s)，容差为100 ppm。需要注意的是，即使客户信号有更小的容差，O
16、DUflex (CBR)的容差总是100 ppm。对灵活 ODU速率的定义也解决了对不匹配固定 OPUk (k=0,1,2,3,4)净荷速率的包数据流进行有效传输的需要。 GFP把数据包码流封装为OPUflex (GFP)，从而通过高阶OPUk(k =2,3,4)传输，净荷率为最低的高阶OPUk支路时隙容量的倍数。这种方法提供了一种可管理的容器，其大小可通过采用 1.25Gbit/s左右的粒度进行适当配置，便于在 OTN网络上传输数据包流。按照 2003年 3月版的 G.709规范第 18条所作的定义， OPUk的虚拟级联技术也能为传输灵活速率的数据包流提供了一种传输机制，但是，因为每个 OP
17、U/ODUk单元需要在网络上各自进行路由，所以虚拟级联涉及到发送基于不同协议的信号，且需要解决差分时延的问题，实施和管理的复杂度非常大。每个传输单元都有各自的管理开销，这样总体的连接状态取决于各个单元的状态。对于通过单个高阶 ODUk在每个网络链路上传输的数据包流来说，这样的复杂性毫无附加值可言。G.709对上述 ODUflex (GFP)的静态配置已有定义。除此之外，还需确定一个无损调整的程序（目前命名为 ODUflex无损调整，即 HAO），从而允许动态增加或减少 ODUflex净荷率。通过这种方法，各节点之间的带宽需求的变化在任何时候都能够加以解决。1.25Gb/s 支路时隙 (PT=2
18、1)ODU0、ODUflex (CBR) 和 ODUflex (GFP)意味着需要比2.5Gbit/s 更细的支路时隙粒度。为了实现该目的，1.25Gbit/s支路时隙被定义，从而更有效地将低阶 ODUj (j=0,1,2,3,flex)多路复用为高阶 OPUk (k=2,3,4)。为了区别和 2.5Gbit/s结构的区别，定义了一种新的净荷类型(PT)，并由高阶 OPUk开销的净荷结构标识(PSI)字节定义。5RecentFeaturesofOTN(G.709)和ODU2映射为4 个2.5Gbit/s OPU3(ODTU23, PT=20)的支路时隙一样，ODU2如今可以映射为8 个OPU3
19、(ODTU23,PT=21) 1.25Gbit/s支路时隙。无论所采用的支路时隙是1.25Gbit/s或2.5Gbit/s，将ODU1映射为OPU2/3以及将ODU2映射为OPU3均采用AMP规程。由于其实际上早于G.709第三版被定义，ODU0映射到OPU1的1.25Gbit/s支路时隙，仍使用AMP (ODTU01). 所有其他的映射到OPUk的1.25Gbit/s支路时隙的ODUj，则使用GMP。图三从中总结了如下映射类型：Table 7-10 - Overview of ODUj into OPUk Mapping Types2.5G Tributary Slots 1.25G Tri
20、butary SlotsOPU2 OPU3 OPU1 OPU2 OPU3 OPU4ODU0ODU1ODU2ODU2eODU3ODUflex-AMP(PT=20)-AMP(PT=20)AMP(PT=20)-AMP(PT=20)-GMP(PT=21)AMP(PT=21)-GMP(PT=21)GMP(PT=21)AMP(PT=21)AMP(PT=21)GMP(PT=21)-GMP(PT=21)GMP(PT=21)GMP(PT=21)GMP(PT=21)GMP(PT=21)GMP(PT=21)GMP(PT=21)图3. ODUj 至 OPUk 映射类型OTU/ODU/OPU4OTU/ODU/OPU4速
21、率定义不仅仅被要求能够传输 100G以太网，还被要求致力于通过提供将ODU2 和ODU3复用至OTU/ODU/OPU4以及满足在网络核心区不断增长的 10Gb/s和40Gb/s链接的需求。尽管OTU/ODU/OPU4比特率仍定义为2 488 320 kbit/s里的STM-16速率的倍数关系，唯一被定义为可映射到OPU4 的非OTN客户信号是100G以太网。未来的OTN速率将与IEEE标准所定义的速率保持同步。如图三所示，当 OPU4负载低阶 ODUj（ j=0,1,2,3,flex）时，只能支持 1.25Gbit/s支路时隙。由于任一 ODUj都能被映射到一个或者多个1.25Gbit/s支流时隙，所以同时定义一个2.5Gbit/s支路时隙架构就没有意义了。根据被 OTU/ODU/OPU4所选定的速率，一个 OPU4支流时隙的空间实际上比 1.3Gbit/s要大，这意味着被要求可以负载一个给定的 ODUj(j=0,1,2,3,flex) 的 n (n=180) 支流时隙的空间要远远大于 ODUj本身。因此， GMP是唯一定义为将低阶ODUj复用到高阶OPU4的映射程序。
