光傳送網(OTN)技術的原理與應用

第1章　概論 001
1.1　網路解決的問題 002
1.1.1　接入網 002
1.1.2　交換網 003
1.1.3　光傳送網 004
1.2　光傳送網現狀 005
1.2.1　高速傳輸技術 005
1.2.2　傳輸節點技術 006
1.3　業務發展對光傳送網的需求 007
1.3.1　寬頻化需求 008
1.3.2　快速開通業務需求 009
1.3.3　扁平化需求 011
1.3.4　低時延需求 012
1.4　OTN技術簡介 012
1.5　OTN標準的進展 015
1.6　OTN應用場景分析 029
1.6.1　骨幹網路 029
1.6.2　都會區網路絡 033
參考文獻 039

第2章　OTN架構和設備類型、特性 041
2.1　OTN的分層 042
2.1.1　OTN的層次模型 042
2.1.2　光通路層網路 043
2.1.3　光復用段層網路 048
2.1.4　光傳輸段層網路 049
2.2　OTN的分割 050
2.2.1　OTN的分域 050
2.2.2　不同管理域的互聯互通 050
2.2.3　OTN域內分割 051
2.3　OTN拓撲 052
2.4　OTN層次結構、域、拓撲和連接 052
2.4.1　網路概述 052
2.4.2　層網路 053
2.4.3　OTN OAM功能 056
2.5　操作、管理、維護及配置 057
2.5.1　OAM應用 057
2.5.2　TMN接入 067
2.5.3　同步功能 068
2.6　光傳輸網路設備的介面 069
2.6.1　I-NNI 069
2.6.2　E-NNI 071
2.6.3　UNI 071
2.7　OTN設備基本類型 073
2.7.1　3R再生組合功能 073
2.7.2　OTN終端單元（NTU） 074
2.7.3　波長分插複用器（WADM） 074
2.7.4　波長交叉連接（WXC） 075
2.7.5　子波長交叉連接（SWXC） 076
2.7.6　光放大器 078
2.7.7　子波長分插複用器（SWADM） 079
2.8　OTN和分組傳送網路（PTN）混合設備 079
2.9　SNC保護實施的舉例 080
2.10　OTN 鏈路和連接舉例 084
參考文獻 093

第3章　OTN介面結構 095
3.1　光傳送網介面結構 096
3.1.1　基本信號結構 097
3.1.2　OTN介面資訊結構 099
3.2　複用/映射原則和比特速率 103
3.2.1　映射 103
3.2.2　波分複用 103
3.2.3　位元速率和容量 103
3.2.4　ODUk時分複用 109
3.3　OTN介面 117
3.3.1　單個OTU（SOTU）介面 117
3.3.2　多個OTU（MOTU）介面 118
3.3.3　具有管理功能的單個OTU（SOTUm）介面 118
3.3.4　具有管理功能的多個OTU（MOTUm）介面 118
3.4　OCh和OTSiA 118
3.4.1　OCh 118
3.4.2　光支路信號元件（OTSiA） 119
3.5　光傳送單元（OTU） 119
3.5.1　OTUk幀結構 119
3.5.2　擾碼 121
3.5.3　OTUCn幀結構 121
3.6　光資料單元（ODU） 123
3.6.1　ODU幀結構 123
3.6.2　ODU比特速率和比特速率容差 124
3.7　光淨荷單元（OPU） 127
3.8　OSC和OCC承載的開銷信息 128
3.9　開銷描述 129
3.9.1　開銷類型 132
3.9.2　路徑蹤跡識別字和訪問點識別字定義 134
3.9.3　OTS-O描述 136
3.9.4　OMS-O描述 136
3.9.5　OCh-O和OTSiG-O描述 137
3.9.6　OTU/ODU幀定位開銷描述 139
3.9.7　OTU OH描述 140
3.9.8　ODU OH描述 146
3.9.9　OPU OH描述 160
3.10　維護信號 163
3.10.1　OTS維護信號 163
3.10.2　OMS維護信號 163
3.10.3　OCh和OTiSA維護信號 164
3.10.4　OTU維護信號 164
3.10.5　ODU維護信號 165
3.10.6　客戶維護信號 167
參考文獻 167

第4章　OTN業務映射方式 169
4.1　客戶信號映射 170
4.1.1　OPU客戶信號故障（CSF） 171
4.1.2　CBR2G5、CBR10G和CBR40G信號（STM-16/64/256）到
OPUk的映射 171
4.1.3　GFP幀到OPUk的映射（k=0,1,2,3,4,flex） 175
4.1.4　測試信號到OPU的映射 177
4.1.5　非特定客戶位元流到OPUk的映射 178
4.1.6　含碼速調整的其他固定比特速率的信號到OPUk的映射 179
4.1.7　採用同步透明編碼轉換後將1000BASE-X和FC-1200信號
映射到OPUk 189
4.1.8　使用BMP將高於2.488 Gbit/s的CBR信號映射至OPUflex 192
4.1.9　分組客戶信號映射至OPUk 195
4.1.10　使用IMP將 FlexE 客戶信號映射至OPUflex 195
4.1.11　FlexE 識別信號映射至OPUflex 197
4.2　ODUk到ODTU信號以及ODTU到OPUk 支路時隙的映射 201
4.2.1　OPUk支路時隙定義 202
4.2.2　ODTU定義 208
4.2.3　ODTU信號到OPUk的複用 210
4.2.4　OPUk複用開銷和ODTU調整開銷 217
4.2.5　ODUj到ODTUjk的映射 228
4.2.6　ODUj到ODTUk.ts的映射 236
4.2.7　ODUk信號映射至ODTUCn信號及ODTUCn映射至OPUCn
支路時隙 242
參考文獻 254

第5章　OTN交叉連接技術 257
5.1　OTN交叉連接設備 258
5.2　OTN電交叉連接技術 259
5.2.1　電交叉連接技術基本原理 260
5.2.2　OTN交換單元的保護 270
5.3　OTN光交叉連接技術 271
5.3.1　光交叉連接技術的應用背景 272
5.3.2　光開關技術 273
5.3.3　光交叉連接設備原理 278
5.3.4　CDC功能要求及實現 284
5.4　OTN光電合一交叉連接技術 289
5.4.1　OTN光電合一交叉連接設備應用場景 289
5.4.2　OTN光電合一交叉連接設備實現 292
5.5　未來光節點的發展 296
參考文獻 299

第6章　OTN承載同步技術 301
6.1　OTN支援同步的需求 302
6.2　同步的原理 305
6.2.1　頻率同步 305
6.2.2　時間同步 319
6.3　OTN同步技術 324
6.3.1　OTN頻率同步 324
6.3.2　OTN時間同步 328
6.3.3　各種介面的實現方案 331
6.3.4　OTN設備的同步實現方案 336
6.3.5　OTN同步網的保護倒換機制 337
6.3.6　OTN設備的應用組網場景 338
6.3.7　1588 v2光纖不對稱補償問題 341
參考文獻 343

第7章　軟體定義光傳送網（SOTN）技術 345
7.1　軟體定義光傳送網應用場景 346
7.1.1　多域網路的統一控制 346
7.1.2　多層網路統一控制和管理 347
7.1.3　傳送網能力開放和提供新型傳送業務 348
7.1.4　IP+光協同 348
7.1.5　資料中心光互聯 349
7.2　SOTN總體架構 350
7.2.1　總體架構 350
7.2.2　傳送平面 353
7.2.3　控制器平面 353
7.2.4　管理平面 356
7.2.5　應用平面 356
7.2.6　資料通信網 357
7.3　SOTN控制器功能要求 357
7.3.1　總體功能要求 357
7.3.2　介面和協定要求 366
7.3.3　控制器性能指標 369
7.3.4　控制器可靠性要求 370
7.3.5　控制器擴展性要求 371
7.3.6　控制器安全性要求 371
7.4　應用平面要求 373
7.5　資料通信網要求 374
7.6　管理平面要求 374
7.6.1　管理平面實現方式 374
7.6.2　管理平面功能要求 376
7.7　SOTN恢復技術 379
7.7.1　基於控制器的集中恢復類型 380
7.7.2　恢復路由計算的約束條件和策略 381
7.7.3　基於控制器的集中恢復倒換觸發條件 381
7.7.4　恢復的倒換方式和返回機制 381
7.7.5　多域和多層集中式恢復 381
7.7.6　控制器集中恢復的異常處理要求 382
7.8　SDN控制器技術的發展 382
7.8.1　NOX和POX介紹 382
7.8.2　Floodlight介紹 384
7.8.3　MUL介紹 385
7.8.4　OpenDayLight介紹 386
7.8.5　ONOS介紹 389

參考文獻 393
附錄A　使用16位元組交織RS（255,239）代碼的前向誤碼糾錯 395
附錄B　通過轉碼至513B碼塊適配64B/66B編碼的客戶 399
B.1　傳輸順序 399
B.2　客戶幀恢復 399
B.3　66B碼塊轉碼為513B碼塊 400
B.3.1　在 512B/513B編碼器前檢測到的誤碼 405
B.3.2　512B/513B解碼器檢測到的誤碼 405
B.4　鏈路故障信令 405
附錄C　多通道平行介面上適配OTU3和OTU4 407
C.1　OTU3 16位元組增量分佈 407
C.2　OTU4 16位元組增量分佈 408
附錄D　通用映射規程原則 413
D.1　基本原則 413
D.2　在OTN中應用GMP 417
D.2.1　M位元組細微性映射 417
D.2.2　16M位元組細微性映射 418
D.3　Cm(t)編碼和解碼 421
D.4　∑CnD(t)編碼和解碼 427
D.4.1　用於OPUk的∑CnD(t)編碼和解碼 427
D.4.2　用於OPUCn的∑CnD(t)編碼和解碼 428
附錄E　適配並行64B/66B編碼的客戶 429
E.1　簡介 429
E.2　客戶信號格式 429
E.3　客戶幀恢復 430
E.3.1　40GBASE-R客戶幀的恢復 431
E.3.2　100GBASE-R客戶幀恢復 432
E.4　附錄 B 用於並行64B/66B碼塊客戶轉碼的補充 432
E.4.1　BIP-8 透明 434
E.4.2　映射器檢測到的誤碼 435
E.4.3　解映射器檢測到的誤碼 436
附錄F　使用1027B碼塊將40GBASE-R映射至OPU3的改進後魯棒性 437
F.1　簡介 437
F.2　513B碼塊組幀和標誌位元保護 437
F.3　66B碼塊序列檢查 438
F.3.1　狀態圖約定 439
F.3.2　狀態變數 439
F.3.3　狀態圖 441
附錄G　將ODU0映射至低時延OTU0（OTU0LL） 445
G.1　簡介 445
G.2　低延遲光傳送單元0（OTU0LL） 445
G.2.1　OTUk幀結構 445
G.2.2　擾碼 447
附錄H　OTUCn 子速率（OTUCn-M） 449
H.1　簡介 449
H.2　OTUCn-M框架格式 449
附錄I　將含有± 20×10-6位元速率容差的CBR2G5、CBR10G和CBR40G客戶非同步映射到OPUk，及將 ODUj非同步複用到ODUk（k >j）的配比範圍 451
I.1　CBR2G5（2488320 kbit/s）信號非同步映射至ODU1 453
I.2　CBR10G（9953280 kbit/s）信號非同步映射至ODU2 453
I.3　CBR40G（39813120 kbit/s）信號非同步映射至ODU3 454
I.4　ODU1至ODU2多工 454
I.5　ODU2至ODU3多工 455
I.6　ODU1至ODU3多工 456
I.7　ODU0至ODU1多工 457
附錄J　功能標準化的OTU幀結構的示例 459
附錄K　ODUk多工的示例 463
附錄L　ODUk複用結構識別字（MSI）示例 467
附錄M　並行邏輯實現CRC-9、CRC-8、CRC-6 和 CRC-5 471
M.1　CRC-9 471
M.2　CRC-8 472
M.3　CRC-6 473
M.4　CRC-5 474
附錄N　CBR客戶至OPU映射類型的概述 477
附錄O　ODUj至OPUk映射類型的概述 479
附錄P　推薦的ODUflex（GFP）位元速率的求解及 ODUflex（GFP）時鐘生成的示例 481
P.1　簡介 481
P.2　支路時隙大小 481
P.3　ODUflex（GFP）時鐘生成的示例方法 483
P.3.1　從OPUk時鐘生成 ODUflex（GFP）時鐘 483
P.3.2　從系統時鐘生成ODUflex（GFP）時鐘 485
附錄Q　在G.709前4版和第5版之間更改的術語 487
附錄R　OTUCn 子速率（OTUCn-M）應用 491
R.1　簡介 491
R.2　OTUCn-M框架格式和速率 492
R.3　OTUCn-M故障條件 493
縮略語 495