OTN技术与应用.ppt
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1、2019/5/13,1,OTN技术,北京阿法迪信息技术研究中心 http:/www.iforward.org/,2,一、业务IP化对光传送网的承载需求 二、OTN标准及关键技术介绍 三、OTN功能 四、OTN特性 五、OTN设备及应用场景 六、网络应用 七、组网应用,内容安排,2019/5/13,3,光传送网技术,一、业务IP化对光传送网承载需求 业务的IP化 传送网技术 OTN的产生,2019/5/13,4,根据分析,中国网上的数据业务量已经超过话音业务量。 IP业务将最终成为主导的联网协议。 业务总量将有大幅度增加(几十倍?)。 传统电话网将不可避免要过渡到分组交换为基础的融合的下一代网,
2、下一代网将最终支持包括话音在内的所有业务。,All IP转型对传送网的挑战,2019/5/13,5,Backbone,面向All IP业务的 传送网,Metro,对传送网的需求 业务宽带化大流量业务的调度和传递 流量突发性动态带宽调整 接口种类减少简化承载网,提高承载效率 网络智能化业务感知能力 网络安全性电信级的OAM和可靠性 利润最大化降低CAPEX/OPEX,骨干网,All IP转型对传送网的挑战,2019/5/13,6,新业务对带宽的需求,2019/5/13,7,CPN,CPN,CPN: 用户驻地网 MAN: 城域网 UNI: 用户网络接口 NNI(SNI): 网络节点接口,核心网和城
3、域网主要由传输和交换设备组成;CPN和接入网主要由传输设备构成,接入网:分为馈线段,配线段和引入线 核心网:分为省际干线(即一级干线),省内干线(即二 级干线)和局间中继网(即城域网),公用电信网,核心网,光传送网技术,2019/5/13,8,接入 网共占49%,电信网成本分布图,光传送网技术,2019/5/13,9,LEOS, direct satellite,IEEE 802.16,IR,Subscriber line,Local area networks (LANs),Cellular mobile,Access networks,SONET ring, RPR,Metropolita
4、n area networks (MANs),Core networks (long haul or WAN),1-10Gbps Ethernet,Optical Core Network,Satellite transport, broadcasting,Personal Area Networks,Bluetooth,PON,Resilient Packet Ring,Voiceband, ISDN, xDSL,Wireless local loop (“wireless MAN“),引自:Lucent,通信技术的应用范围,光传送网技术,2019/5/13,10,通信技术的演进,光传送网技
5、术,2019/5/13,11,2001-2010,2010-,1997-2001,光通信网络的发展趋势,SDH/SONET已经非常成熟,但在传送层方面存在不足。 互联网、电子商务、移动技术发展迅速,以太网等数据业务发展迅速。 Internet 业务量的爆炸性增长 多种业务种类(如多媒体)的出现 DWDM的发展。 TDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准,OTN的产生背景,光传送网技术,OTN技术灵活调度,提供WSS、PLC、WB技术ROADM 支持动态的业务波长分配 提供GSS支持动态的业务子波 长分配 提供灵活的波长调度和子波 长调度,2019/5/13,14,光传送网技术,二、OTN标
6、准及关键技术介绍 协议标准 关键技术 传送网络模型,1999年初,Lucent 提出wave Wrapper的概念。 ITU-T在2002年发布G.709 Interfaces for the optical transport network G.709定义了 Optical Transport Module of order n (OTMn)的以下需求: - 光传送体系Optical Transport Hierarchy (OTH); - 支撑多波长传输网络的开销定义; - 帧结构; - 比特速率; - 各种映射方式.,OTN的产生,统一传送网的传送层标准: 传送网从业务处理方式上可分为
7、接入层,汇聚层和传送层。传送层原来的事实标准是SDH,但SDH太多地兼顾了接入层和汇聚层技术,不太适用于传送层,所以ITU制定了OTN,专门加强了传送层的功能,减弱了接入和汇聚层的功能,希望能将所有业务的传送层统一成一个标准。统一的标准有利于实现不同厂家设备的互通。 提供更好的管理功能:OTN更加强调面向传送层的网络管理和维护功能,为实现这些功能制定了丰富的维护管理开销,并对这些开销的功能和实现给出了详细的定义,有利于实现管理维护信息的互连互通,ITU为何要制定OTN标准,OTN的产生,2019/5/13,17,目前ITU-T研究与制订的光网络协议,ITU制定的光传送网标准,框架 G.871
8、体系架构 G.872 结构和映射 G.709 设备功能特征 G.798 性能 G.8201,G.8251 物理层 G.664,G.693,G.959.1 设备管理特性 G.874,G.874.1,G.875,G.7710 保护 G.873.1,ITU制定的光传送网标准,2019/5/13,19,ITU制定的光传送网标准,OTN的特点,建立在SDH/SONET的经验之上,为过渡到下一代网络指明了方向。 借鉴并吸收了SDH/SONET的分层结构、在线监控功能、保护、管理功能。 可以对光域中光通道进行管理。 采用FEC技术,提高了误码性能,增加了光传输的跨距。 引入了TCM监控功能,一定程度上解决了
9、光通道跨多自治域监控的互操作问题。 希望通过光层开销实现简单的光网络管理(业务不需要OEO转换即可取得开销) 统一的标准方便各厂家设备在OTN层互连互通,2019/5/13,21,二、OTN标准及关键技术介绍 协议标准 关键技术 传送网络模型,为实现T比特传输,传输层采用DWDM技术(OMS层)。 定义3种G比特网络速率接口2.5G,10G,40G。 SDH/SONET, ETHERNET, ATM, IP, MPLS,GFP 业务都可以透明传输。 减少了网络的层次Shortest physical layer stack for data services (IP/TDM OTN Fiber
10、) 不采用OTN的WDM的劣势: 1。直接将Client signal (e.g. STM-N, GbE) 放到波长上,没有完善的网络监控能力。 2。或者采用非介入的检测方式,在网络的各个节点尤其是中继节点上需要对不同业务作不同的检测,网络设备的复杂程度增加很多。 3。不同业务的特殊信令的处理更是一个不可完成的任务。(如AIS处理等),OTN的实现方式,2019/5/13,23,第一代光网络:SDH/SONET环网。 链路传输采用光技术,而交换采用电技术; 交换粒度:一般为STM-1(155Mb/s),可对E1(2Mb/s)分插复用。,交叉连接,光网络的演变,2019/5/13,24,第二代光
11、网络:OXC,OADM+DXC,ADM; 驱动力:光传输容量急剧提高,节点处交换量大增(Tb/s至Pb/s); 1)电子速率限制;2)电交换粒度较小;,交叉连接,光网络的演变,2019/5/13,25,智能光网络:OXC,OADM+router 驱动力:动态带宽分配,集成的智能控制层面。,交叉连接,光网络的演变,2019/5/13,26,光网络将从不透明逐步走向透明,透明子网中光通道实现端到端的连接 不透明节点实现子网间互联,包括电子3R再生 随着光子技术的发展,透明子网的范围逐步扩大, (网络层次中产生光传送层),透明节点,光网络的演变,2019/5/13,27,随着技术的进步和成本的不断降
12、低,升级的成本会越来越低,实现光网络的技术基础,2019/5/13,28,多种技术实现距离升级,带内/带外FEC、增强FEC、Raman放大技术、SuperWDM技术均为长距离无电中继传输系统的商用技术。,实现光网络的技术基础,2019/5/13,29,色散限制,WDM,孤子,色散位移光纤,普通单模光纤,非线性限制,非零色散位移光纤,L波段WDM,OTDM,新型光纤,PMD限制,WDM/ETDM+OTDM,PMD补偿技术,L+,S,S+,改善PMD特性的光纤,色散补偿,实现光网络的技术基础,2019/5/13,30,半导体光放大器,空间光开关阵列,波长选择器,全光3R再生器,波长变换器,实现光
13、网络的技术基础,2019/5/13,31,16波,32/40波,40波,可升级到80/160波。,ELH: 单跨能力强,可达150KM以上;无电中继传输能力较强,可达1000KM以上,ULH: 单跨能力强,可达150KM以上;无电中继传输能力非常强,最长可达4000KM,超长大环应用,LH: 单跨能力弱,无电中继传输能力小于640KM,内置光谱分析单元:远程监测光谱性能,内置OTDR: 实现光缆质量在线监测,AGC & ALC、功率预均衡: 自适应外界因素导致的光纤衰耗变化;利于更多波长、更长距离传送,距离升级,性能升级,容量升级,OSC可传送PDH时钟,全业务接入: 支持GE、2.5G、10
14、G、45M-1.25G、TMUX,实现光网络的技术基础,ROADM Implementation,Pre-Amp,ROADM,Post-Amp,ROADM技术,2019/5/13,33,ROADM 和 GSS 调度结合,ROADM,ROADM,1,ROADM,ROADM,ROADM,ROADM,ROADM,GSS,A,B,GSS,C,D,G,E,F,GSS,GSS,GSS,GE,GE,GE,GE,GE,实现光网络的技术基础,2019/5/13,34,由于光电子器件的发展,OXC/OADM和波长变换器的研制成功,使得建立、管理和维护透明的光连接成为可能,实现光层上的互联,即:optical ne
15、tworking.,实现光网络的技术基础,2019/5/13,35,二、OTN标准及关键技术介绍 协议标准 关键技术 传送网络模型,层网络模型中信息传递的描述:(ITU-T),传送网络模型,传送网络模型,传送网络模型,传送网络模型,网络连接(NC):跨越层网络的连接 终端连接(TCP):网络连接的端点 子网连接(SNC):跨越子网的连接 可见:连接也用可迭代描述的,传送网络模型,路径终端设备 适配设备(层间分界),传送网络模型,层网络间的关系:Client/Server,传送网络模型,层网络模型中连接监控的重要性:,网络中含有的设备数目和种类众多,每个设备均可能因某种原因失效,而影响网络的本身
16、性能,甚至造成不可估量的损失。,数据中心业务中断后重新启动,将有三分之一数据公司倒闭,另外三分之一两年内倒闭。,因此对网络性能的监控,并且提供保护与恢复显得非常重要。,传送网络模型,层网络模型中连接监控:,产生告警指示信号(AIS),上报管理单元,传送网络模型,网络的管理,网络的复杂性决定了对网络内各种设备的管理的必要性。,ISO的管理模式:,配置管理:管理所有网络设备; 故障管理:界定故障位置并恢复; 性能管理:统计网络的使用状况;,其它:,安全管理、计费管理,传送网络模型,TMN:电信管理网络,网络的复杂性导致管理的网络化,传送网络模型,SNMP,光传送层: 光层上实现业务信号的传送、复用
17、、路由选择、监控,并且保证服务质量和生存性要求。,在光传送网络中,光技术不仅仅应用于点对点的信号传送,而且渗透到组网领域,所谓optical networking。,光传送网,OXC: 光交叉连接单元 WDM-MUX:波分复用器 WDM-DEMUX:波分解复用器 OA:光放大器,光层网络模型,2019/5/13,49,三、OTN功能 1、光层技术 2、电层技术 3、PID技术 4、接入业务 5、可靠性机制 6、性能监视功能,User to Network Interface (UNI) Network Node Interface (NNI) Inter Domain Interface (I
18、rDI) Intra Domain Interface (IaDI) between equipment of different vendors (IrVI) within subnetwork of one vendor (IaVI),Network Operator B,Vendor X,Vendor Y,Network,Operator,C,USER,A,OTN接口定义,OTN的接口,2019/5/13,51,OTN的分层结构,OTN 层终端,本质上,OTN 是由通常被称为层的以下部分组成: 光传输段 (OTS) 光复用段 (OMS) 光通道 (OCh) 光传输设备 (OTU) 数据单
19、元 (ODU) 光通道净荷单元 (OPU),随着光联网技术的不断发展与丰富,并日趋复杂,必须建立与规划光网络模型。,光网络模型与传送网络模型是相符合的,光层技术,光网络的信息的传送:光信号传送,光网络信道的建立、动态分配与维护;,光网络的管理:配置管理、计费管理、故障管理、性能管理和安全管理;,从各光子层功能来看,光网络层实现三大类功能:,按功能划分的光层网络,按照节点内部功能分类为传送,控制,管理三个部分 每个节点抽象分成三个平面,光网络控制层面的两大功能(研究热点),网络工程:put the bandwidth where traffic is. 基于业务要求管理可用链路:增加新的链路,管
20、理永久连接等,(部分功能在管理平面),业务工程: put the traffic where bandwidth is. 优化路由、充分利用已有带宽:广播链路使用信息、建立连接,恢复高优先级的连接。,按功能划分的光层网络,光层技术,光层技术,光层技术,59,OTS,OTS,OTS,OTS,OMS,OMS,OCH,OTS,OMS,OCH,OCH Optical Channel OMS Optical Multiplex Section OTS Optical Transmission Section,Functional description, G. 872,光传送网络各子层示例,OTM-nr
21、.m实际就是波分设备最终输出的主光信号(前面提到的光线路信号),由多个波长组成,每个波长信号都有特定的帧格式(OTUk) n=波长数,例如n=40,n=80 r=Reduced,指不支持光层开销和光监控通道(OSC,Optical Supervisory Channel) m=速率等级,1=2.5G,2=10G,3=40G,例如m=2,或m=123 用于和其他厂家的波分设备互连(在波长级互连),OTM-nr.m 信号,OTM-0.m没有波长,没有光层开销,不支持光监控通道,但具有特定帧格式(OTUk) m=速率等级,1=2.5G,2=10G,3=40G,例如m=2,或m=3 用于和其他厂家的波
22、分设备互连(OTUk互连),OTM-0.m 信号,OTM-n.m实际就是波分设备最终输出的主光信号(前面提到的光线路信号),由多个波长组成,每个波长信号都有特定的帧格式(OTUk),同时支持光层开销(OOS)和光监控通道 n=波长数,例如n=40,n=80 m=速率等级,1=2.5G,2=10G,3=40G,例如m=2,或m=123 用于自己的波分设备间互连,功能强大,但无法和其他厂家波分设备互通(光监控通道每个厂家都实现方法都不一样,另外可对OTUk帧做一些修改(OTUkv),例如使用AFEC替代标准FEC),OTM-n.m 信号,OTM-nr.m 信号,全功能 OTM-n.m (n=1)
23、结构 Optical Transmission Section (OTSn) Optical Multiplex Section (OMSn) Full functionality Optical Channel (OCh) Completely or functionally standardised Optical Channel Transport Unit (OTUk/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk).,简化OTM-nr.m , OTM-0.m 包含下列的内容: Optical Physical Section (OPSn) Reduced
24、 functionality Optical Channel (OChr) Completely or functionally standardised Optical Channel Transport Unit (OTUk/OTUkV) Optical Channel Data Unit (ODUk).,OTM两种格式的区别,OTM-nr.m 信号,2019/5/13,65,光传送网技术,三、OTN功能 1、光层技术 2、电层技术 3、PID技术 4、接入业务 5、可靠性机制 6、性能监视功能,电层技术,将各种客户信号统一封装成OTUk帧,然后在网络间传递OTUk帧 利用波分复用原理实现
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