1、下一代网络NGN是面向数据，基于分组技术的。随着Internet/Intranet上各种宽带业务的应用，未来带宽需求的增长几乎是爆炸性的。因此，需要一种新型的网络体系，它能够使运营商根据业务需求的变更灵活地进行网络带宽的扩充、指配和管理。基于DWDM技术的OTN正是为满足未来NGN的需求而设计的。OTN与SDH/SONet传送网主要的差异在于复用技术不同，但在很多方面又很相似，例如，都是面向连接的物理网络，网络上层的管理和生存性策略也大同小异。比较而言，OTN有以下主要优点：,(1) DWDM技术使得运营商随着技术的进步，可以不断提高现有光纤的复用度，在最大限度利用现有设施的基础上，满足用户对
2、带宽持续增长的需求。(2) 由于DWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤的不同波长上接口速率和数据格式相互独立，使得运营商可以在一个OTN上支持多种业务。OTN可以保持与现有SDH/SONet网络的兼容性。(3) SDH/SONet系统只能管理一根光纤中的单波长传输，而OTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长。,(4) 随着光纤的容量越来越大，采用基于光层的故障恢复比电层更快、更经济。与OTN相关的主要标准有：ITU-T G.872，定义了OTN主要功能需求和网络体系结构；ITU-T G.709，主要定义了用于OTN的节点设备接口、帧结构、开销字节、复用方式以及各类净负荷的映射方
3、式，它是ITU-T OTN最重要的一个建议；OTN网络管理相关功能则在G.874和G.875建议中定义。,2.4.2 OTN的分层结构OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，其分层结构如图2.15所示。光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息，在ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次为：光信道层(OCh：Optical Channel Layer)、光复用段层(OMS：Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层(OTS：Optical Transmission Section Layer)。相邻层之间遵循OSI参考模型定义的上
4、、下层间的服务关系模式。,图2.15 OTN的分层结构,1光信道层OTN很重要的一个设计目标就是要将类似SDH/SONet网络中基于单波长的OMAP(Operations、Administration、Maintenance and Provision)功能引入到基于多波长复用技术的光网络中，OCh就是为实现这一目标而引入的。它负责为来自电复用段层的各种类型的客户信息选择路由、分配波长，为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道层的检测、管理功能，并在故障发生时，它还支持端到端的光信道(以波长为基本交换单元)连接，在网络发生故障时，执行重选路由或进行保护切换。,2光复用段层光复
5、用段层是保证相邻的两个DWDM设备之间的DWDM信号的完整传输的，为波长复用信号提供网络功能。 该段层功能主要包括：为支持灵活的多波长网络选路重新配置光复用段功能；为保证DWDM光复用段适配信息的完整性进行光复用段开销的处理；光复用段的运行、检测、管理等功能。,3 光传输层光传输层为光信号在不同类型的光纤介质上(如 G.652、G.655等)提供传输功能，同时实现对光放大器和光再生中继器的检测和控制等功能。例如，通常会涉及功率均衡问题、EDFA增益控制、色散的积累和补偿等问题。在图2.16中描述了OTN各分层之间的相互关系，其中OCh层为来自电层的各类业务信号提供以波长为单位的端到端的连接；O
6、MS层实现多个OCh层信号的复用、解复用；OTS层解决光信号在特定光介质上的物理传输问题，各层之间形成Client/Server形式的服务关系。一个OCh层由多个OMS层组成，一个OMS层又由多个OTS层组成。底层出现故障，相应的上层必然会受到影响。,图2.16 光传送网各层间的关系,2.4.3 OTN的帧结构1数字封包ITU-T G.709中定义了OTN的NNI接口、帧结构、开销字节、复用以及净负荷的映射方式。如前所述，为了在OTN中实现灵活的OMAP，OTN专门引入了一个OCh层，在该层采用数据封包(Digital Wrapper)技术将每个波长包装成一个数字信封,每个数字信封由三部分组成
7、，如图2.17所示。,图2.17 光信道的数字封包,(1) 开销部分(Overhead)：位于信封头部，装载开销字节。利用开销字节，OTN节点可以通过网络传送和转发管理、控制信息、执行性能监视，以及其他可能的基于每波长的网络管理功能。(2) FEC部分：位于信封尾部，装载前向差错校正码FEC(Forward Error Correction)，FEC部分执行差错的检测和校正，与SDH/SONET中采用的BIP-8(Bit Interleaved Parity)错误监视机制不同，FEC有校正错误的能力，这使得运营商可以为支持不同级别的SLA(Service Level Agreement)。通过
8、最大限度地减少差错，FEC在扩展光段的距离、提高传输速率方面扮演了关键的角色。(3) 净负荷部分：位于Header和Trailer之间，它承载现有的各种网络协议数据包，而无需改变它们，因此OTN是独立于协议的。,2OTN的帧结构OTN中的帧被称为光信道传送单元(OTU：Optical Channel Transport Unit)，如前所述，它是通过数字封包技术向客户信号加入开销OH(Overhead)和FEC部分形成的。在G .709中，定义了三种不同速率的OTU-k(k=1，2，3)帧结构，速率依次为2.5 Gb/s、10 Gb/s、40 Gb/s。如图2.18所示，在OTN中客户层信号的
9、传送经历如下过程：(1) 客户信号加上OPU-OH形成OPU(Optical Channel Payload Unit)。(2) OPU加上ODU-OH后形成ODU(Optical Channel Data Unit)。,图2.18 OTN ITU-T G.709客户信号的映射,(3) FAS(Frame Alignment Signal)、OTU-OH、FEC加入ODU形成OTU。最后再加上OCh层非随路的开销(通过OSC传送)，完成OTU到OCh层的映射，并将其调制到一个光信道载波上传输。,我们看到一个OTUk由以下三部分实体组成：(1) OPUk：由净负荷和开销组成，净负荷部分包含采用特
10、定映射技术的客户信号，而开销部分则包含用于支持特定客户的适配信息，不同类型的客户都有自己特有的开销结构。(2) ODUk：除OPUk外, ODUk号包含多个开销字段，它们是PM(Path performance Monitoring)、TCM (Tandem Connection Monitoring)和APS/PCC(Automatic Protection Switching/Protection Communication Control channel)等。(3) OTUk：除ODUk外，还包括FEC和用于管理及性能监视的开销SM(Section Monitoring)。FEC则基于I
11、TU-T G.975建议的Reed Solomon算法。,图2.19 OTN的帧结构和开销字节,3OTN的时分复用OTN的时分复用采用异步映射方式，规则如下：四个ODU1复用成一个ODU2，四个ODU2复用成一个ODU3，即16个ODU1复用成一个ODU3。图2.20描述了四个ODU1信号复用成一个ODU2的过程。包含帧定位字段(Alignment)和OTU1-OH字段为全0的ODU1信号以异步映射方式与ODU2时钟相适配，适配后的四路ODU1信号再以字节间插的方式进入OPU2的净负荷区。加上ODU2的开销字节后，将其映射到OTU2中，最后加上OTU2开销、帧定位开销和FEC，完成信号的复用。
12、,图2.20 OTN的时分复用,2.4.4 光传送网的结构实现光网络的关键是要在OTN节点实现信号在全光域上的交换、复用和选路，目前在OTN上的网络节点主要有两类：光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)。1光分插复用器OADM主要是在光域实现传统SDH中的SADM在时域中实现的功能，包括从传输设备中有选择地下路(Drop)去往本地的光信号，同时上路(Add)本地用户发往其他用户的光信号，而不影响其他波长信号的传输。与电ADM相比，它更具透明性，可以处理不同格式和速率的信号，大大提高了整个传送网的灵活性。,2光交叉连接器OXC的主要功能与传统SDH中的SDXC在时域中实现的功能类似，不
13、同点在于OXC在光域上直接实现了光信号的交叉连接，路由选择，网络恢复等功能，无需进行OEO转换和电处理，它是构成OTN的核心设备。十几种的OXC节点还应包括光监控模块、光功率均衡模块以及光网络管理系统等。,3典型的OTN拓扑结构图2.21描述了一个三级OTN结构。在长途核心网络中，为保证高可靠性和实施灵活的带宽管理，通常物理上采用网孔结构，在网络恢复策略上可以采用基于OADM的共享保护环方式，也可以采用基于OXC的网格恢复结构。在城域网中和接入网中则主要采用环形结构。,图2.21 光网络的结构,思 考 题,1简述几种主要传输介质的特点及应用场合。2SDH的帧结构由哪几部分组成，各起什么作用？3目前使用的SDH信号的速率等级是如何规定的？4在SDH中，虚容器的含义是什么，它在SDH中起什么作用？5构成SDH/SONet传送网的主要网元设备有哪些，它们在网络中的作用是什么?6分析SDH/SONet传送网的主要优缺点。,7简述光传送网的分层结构，为什么要引入一个光信道层，它在OTN中起什么作用？8简述OTN的帧结构，OTN中低阶信号复用成高阶信号的规则是什么？9在现代电信网中，为什么要引入独立于业务网的传送网？,
