基于G.709的开方式传输网络（OTN）

基于G.709的开方式传输网络（OTN）

刘静

(重庆邮电大学，重庆400065)

摘要:首先介绍了基于G.709的光传送网的概念以及优势，接着对OTN网络分层结构进行了论述，最后着重分析了OTN帧开销以及数字包封技术。

关键词:G.709；OTN；OUT；OPU；ODU；FEC

摘要:首先介绍了基于G.709的光传送网的概念以及优势，接着对OTN网络分层结构进行了论述，最后着重分析了OTN帧开销以及数字包封技术。

关键词:G.709；OTN；OUT；OPU；ODU；FEC

随着用户对服务和带宽增长的需要，同时要减少资金预算，运营商们使用他们现有的光纤网络来满足市场需求。从十九世纪八十年代开始，SONET/SDH通过提供保护和性能监视满足了这些需求，同时SONET/SDH支持协议的灵活的透明的混合，包括：IP,FiberChannel,EthernetandGFP。在接下来的10年中，DWDM网的实现增加了现有的光纤带宽。但它严重地缺乏SONET/SDH技术所固有的保护和管理能力。DWDM的实现也产生了一组新的网元，包括光放大器，光交换机，复用器，解复用器。所有的这些在网络中引入了一个子层来不断的监视错误流量。OTN综合了SONET/SDH的优点和DWDM的带宽可扩展性。总之，OTN应用SONET/SDH的OAM&P功能到DWDM光网络。

2OTN简介

早在1998年，针对DWDM系统不足，以及全光网实现的难点，ITU-T就提出了基于G.872的OTN(光传送网)标准。

2.1OTN概念OTN即开放式传输网络(OpenTransportNetwork)，是以先进的光纤通信技术为基础的传输系统。它以双环结构为特征，具有较高的网络可靠性，能将不同类型的通信服务综合于一个网络，它几乎可以满足所有的如语音、数据、LAN(局域网)、视频的传输需求和任何专门需求的服务。ITU-TG.872定义OTN为一组可为客户层信号提供主要在光域上进行传送、复用、选路、监控和生存性处理的功能实体。OTN可以看作是一种通过智能控制平面（如ASON）使能的基于WDM技术的光传送网络。为实现不同厂家设备的互联互通，有必要对光网络节点接口ONNI进行标准化，即G.709诞生。

2.2优点OTN支持多种格式的数据信号如SDH，IP，Eth等的透明传输;使用FEC纠错编码技术，提高了信号无中继传输距离;具有丰富的开销信息用于联网，增强了组网灵活性。

3光传送网OTN的分层结构及帧开销介绍

3.1OTN的分层结构本质上，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)、光数据单元(ODU)、光通道净荷单元(OPU)。

3.2OTN的帧开销为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两层控制管理开销。

3.2.1带外开销带外开销主要是指OTS层，OMS层，Och层通过OSC传送的开销信息，主要包含TTI、BDI-O/P、FDI-O/P、PMI等字节。TTI(TrailTraceidentifier)路径踪迹标识,是一个64字节的复帧，类似于SDH中的J0字节，用于保障连接的正确性。BDI-O/P(BackwardDefectIndication-overhead/payload),信号向上游传送overhead/payload失效的信息。FDI-O/P(ForwardDefectIndication-overhead/payload),信号向下游传送overhead/payload失效的信息。PMI(PayloadMissingIndication),信号向下游传送“源点”没有加载信号的指示信息，避免相关的LOS状态信息的报告。

3.2.2带内开销带内开销即数字包封技术（DigitalWrapper）。G．709建议的核心内容就是数字包封技术，它定义了一种特殊的帧格式，将客户信号封装入帧的载荷单元，在头部提供用于运营、管理、监测和保护（OAM＆P）的开销字节，并在帧尾提供了前向纠错（FEC）字节。数字包封采用标准帧是4行4080列帧格式。头部16列为开销字节，尾部255列为FEC校验字节，中间3808列为净荷。头部开销字节的定义如图1所示。其中，第一行1～7列为帧定位字节，8～14字节为OTU开销字节，第2～4行1～14列为ODU开销字节，第15、16列为OPU开销字节(见图1)。

光传输设备(OTU)OTU开销字节提供了OTN中3R再生节点之间传输信号状态的监测功能。OTU成帧分为两部分：FAS和MFAS。帧定位信号(FAS)使用前六个字节，与SONET/SDH相似，这六个字节用于为整个信号提供成帧。为了给同步提供足够的1/0转变，对除FAS字节之外的整个OTU帧使用扰码。复帧定位信号(MFAS)字节用于在几个帧上扩展命令和管理功能。MFAS记数范围为0到255，从而可提供256种复帧结构。

OTU帧的每个部分都有其各自的特殊开销功能。它们在图2中显示，下面将进行简要介绍。有关这些开销字段的更多详细信息可以查询ITUG.709标准。OTU开销由SM、GCC0和RES字节组成。段监测(SM)字节可用于路径轨迹标识符(TTI)、奇偶校验(BIP-8)和后向错误指示(BEI)，或者后向引入定位错误(BIAE)、后向故障指示(BDI)和引入定位错误(IAE)。TTI分布于复帧中，且长度为64个字节。它在复帧中重复四次。通用通讯通道0(GCC0)是一个用于在OTUK终端之间传输信息的无干扰通道。保留(RES)字节目前在该标准中未进行定义(见图2)。

光数据单元(ODU)ODU开销提供级联连接监测、端到端的通道监测和通过OPU提供客户信号适配。ODU开销由以下几个字段组成：RES、PM、TCMi、TCMACT、FTFL、EXP、GCC1/G

CC2和APS/PCC。如图3所示。保留(RES)字节未定义，并为将来应用提供。通道监测(PM)字段与上述SM字段相似。它包含TTI、BIP-8、BEI、BDI和状态(STAT)字段。存在六个串联连接监测(TCMi)字段，其中包含BEI/BIAE、BDI和STAT字段。STAT字段在PM和TCMi字段中使用，可以指示是否存在维护信号。串联连接监测激活/禁用(TCMACT)字段目前未在标准中定义。故障类型和故障位置报告通讯通道(FTFL)是在256个字节复帧上传输的消息，可以提供发送前向和后向通道级故障指示的功能。实验(EXP)字段是一个不属于标准的字段,可用于网络操作员应用程序。除每个通道可用于ODU外，通用通讯通道1和2(GCC1/GCC2)字段与GCC0字段非常相似。自动保护切换和保护通讯通道(APS/PCC)最多支持八级嵌套的APS/PCC信号，这些信号根据复帧的值与专用连接监测级别关联。

光净荷单元(OPU)与OPU相关联的主要字段是净荷结构标识(PSI)。如图4。这是一个256字节的复帧，其第一个字节定义为净荷类型(PT)。剩余255个字节目前仍保留。OPU开销中的其它字段取决于与OPU相关联的映射功能。对于异步映射（客户端信号与OPU时钟不同），调整控制(JC)字节用于补偿时钟速率差异。对于完全的同步映射（客户端源与OPU时钟相同），JC字节则变为保留备用(见图4)。

前向纠错(FEC)ITUG.709标准支持OTU帧中的前向纠错(FEC)，并且ITUG.709标准是在出现帧扰码前添加到帧中的最后部分。FEC提供了一种方法可以显著减少由于噪音所产生的传输错误数量，以及高传输速度所产生的其它光学现象。这使得提供商可以在光中继器之间提供更长的径距。OTU帧分为四行。每行包括16个子行，每个子行由255个字节组成。子行由间插字节组成。执行间插，以便第一个子行包含第一个开销(OH)字节、第一个净荷字节以及第一个FEC字节，并且对于帧中每行的剩余子行也是如此。所有子行的第一个FEC字节均开始于位置240。

FEC使用Reed-SolomonRS(255/239)编码技术。这意味着需要239个字节来计算16个字节的奇偶校验。FEC最多可以纠正每个子行（代码字）的八个（字节）错误，或者在无需纠正的情况下最多检测到16个字节错误。与ITUG.709实施方案所包括的字节间插功能结合，FEC在关于错误突发方面将更加灵活，最多可以纠正每个OTU帧行128个连续字节。

结束语

期望基于G.709的OTN将显著改善DWDM网络的管理、维护和供应操作，并且最终可以提供出众的传输。

参考文献

[1]刘国辉.光传送网原理与技术[M].北京:北京邮电大学出版社.

[2]张磊.下一代光传送网OTN段开销技术分析.南京邮电学院计算机应用技术系.

[3]ITU-TGeneralcharacteristicsofopticaltransportnetworks.