Optical Transport Network：光傳輸網路

OTN（光傳輸網路）技術是一種光傳輸網路系統，定義了新的框結構、速率和對映方式，引用了波長/ 子波長切換連接功能，能為客戶訊號提供在光層的傳輸、多工、交換、監控和保護恢復。OTN 技術於1999 ∼ 2008 年在ITU-T 完成主要標準的制定工作， 2009 年開始完成向「以全業務承載」為目的的轉變，加強了對乙太網業務的承載。OTN 技術逐步增強了對ODU0、ODU3e2、高階/ 低階光通道資料單元（HO/LO ODU）、通用對映程序（GMP）等技術方案的標準化，使OTN 滿足了多業務承載的需求。由於OTN 具備標準協定的一致性和包容性，由最初只提供簡單的頻寬通道，慢慢發展到與IP 網路協作網路拓樸，具備分組處理能力，實現同步傳遞能力。應用領域也從省際、省內骨幹，逐漸向城域核心匯聚，直到城域連線層面下沉。

OTN 技術最初的目標是提升傳輸網路的網路組織能力，為大量GE、2.5G bit/s、10G bit/s、40G bit/s 甚至100G bit/s 等大粒度業務提供傳輸通道；為客戶訊號提供在波長/ 子波長等級的傳輸、多工、交換和監控能力；在提供豐富頻寬的基礎上，增強節點匯聚和切換能力、網路拓樸保護和OAM 管理能力。隨著近幾年新技術的引用，OTN 也在向著業務識別、動態調整頻寬等智慧化方向發展，建構「使用者可識別、業務可區分、流量可調控、網路可管理」的智慧傳輸管道。

本書共分9 章：

第1章介紹了光網路發展現狀、OTN 技術發展的背景、標準進展、應用場景分析、與IP 網路協作網路拓樸的應用分析。

第2章介紹了OTN 網路架構和負擔，包含OTN 網路功能結構、介面結構、光通道框結構、多工/ 對映原則和位元速率、OTN 負擔描述和維護訊號。

第3章是OTN 業務對映方式，介紹了客戶訊號對映方式、訊號串聯方式、OTN的鏈路容量調整協定。

第4章是OTN 切換連接技術，介紹了光、電切換連接的各種技術和實現方式，以及通用切換連接技術的發展。

第5章是POTN 技術和應用研究，介紹了具備分組處理能力的POTN 應用需求、POTN 的層網路架構、POTN 裝置的功能特徵和邏輯功能模型、POTN 實現的關鍵技術研究。

第6章是光傳輸網路（OTN）網路管理和OAM 機制的應用，介紹了光傳輸網路（OTN）網路管理技術要求的基本原則、控制平面在OTN 網路的應用，以及OTN 負擔在網路運行維護中的應用。

第7章是OTN 承載同步要求，包含頻率同步和時間同步的原理、承載方式。

第8章是高速傳輸和光子整合技術，介紹了傳輸通道特性、高速光傳輸技術，40G WDM、100G WDM 和超100G WDM 系統的關鍵技術，以及節能高效的光子整合技術。

第9章是OTN 測試技術，包含單機裝置功能效能測試、OTN 網路拓樸功能效能測試和OTN 網路智慧功能測試。

「合抱之木，生於毫末；九層之台，起於壘土；萬丈高樓平地起。」一本書的完成需要有關各方面的知識和資訊，包含參照國內外標準，最新技術文獻，了解業界最新發展動態。在本書寫作過程期間，特別感謝韋樂平老師的指導和幫助，尤其是在IP 網路與OTN 網路協作網路拓樸方面，韋老師建議OTN 與IP 協調發展，提出用IP 來應付小頻寬流量，用OTN 來應付大頻寬流量的想法。同時也非常感謝中國移動研究院的主管、同事們，電信傳輸研究所和業界的合作夥伴所給予的幫助和支援。希望本書對讀者了解OTN 技術的由來和原理、現狀和未來發展有所幫助。

OTN 技術是一項正在發展的技術，許多技術還在不斷研究、更新中，書中難免有遺漏和不當之處，另有關專業術語兩岸並無完全統一，也請專家和同行批評指正。

OTN（光傳輸網路）技術是一種光傳輸網路系統，定義了新的框結構、速率和對映方式，引用了波長/ 子波長切換連接功能，能為客戶訊號提供在光層的傳輸、多工、交換、監控和保護恢復。OTN 技術於1999 ∼ 2008 年在ITU-T 完成主要標準的制定工作， 2009 年開始完成向「以全業務承載」為目的的轉變，加強了對乙太網業務的承載。OTN 技術逐步增強了對ODU0、ODU3e2、高階/ 低階光通道資料單元（HO/LO ODU）、通用對映程序（GMP）等技術方案的標準化，使OTN 滿足了多業務承載的需求。由於OTN 具備標準協定的一致性和包容性，由最初只提供簡單的頻寬...

第1章　概論
1.1 光傳輸網路現狀
1.1.1 寬頻化需求
1.1.2 分組化需求
1.1.3 扁平化需求
1.1.4 智慧化需求
1.2 OTN 技術簡介
1.3 OTN 標準的進展
1.3.1 OTN 國際標準的進展
1.3.2 OTN 中國大陸標準進展
1.3.3 OTN 標準的發展趨勢
1.4 OTN 應用場景分析
1.4.1 骨幹網路
1.4.2 都會區網路
1.5 IP 與OTN 流量協作方案分析
1.5.1 流量協作方案的基本原理
1.5.2 流量協作的關鍵技術
1.6 IP 與OTN 聯合規劃方案分析
1.6.1 IP 層與OTN 層間互動資訊
1.6.2 規劃協作的關鍵技術
第2章　OTN 網路架構和負擔
2.1 OTN 網路功能結構
2.1.1 光通道層網路
2.1.2 光多工段層網路
2.1.3 光傳輸段層網路
2.2 OTN 網路的分割
2.2.1 OTN 網路的分域
2.2.2 不同管理域的互連互通
2.2.3 OTN 網路域內分割
2.3 光傳輸網路介面結構
2.3.1 基本訊號結構
2.3.2 OTN 介面資訊結構
2.4 光通道框結構
2.4.1 OTUk 框結構
2.4.2 ODUk 框結構
2.4.3 OPUk 框結構
2.5 多工/ 對映原則和位元速率
2.5.1 對映
2.5.2 波長區分多工
2.5.3 位元速率和容量
2.5.4 ODUk 時分多工
2.6 光傳輸模組（OTM-n.m, OTM-nr.m, OTM-0.m）
2.6.1 簡化功能的OTM
2.6.2 全功能OTM
2.7 光通道（OCh）
2.7.1 全功能OCh（OCh）
2.7.2 簡化功能OCh（OChr）
2.8 光通道傳輸單元（OTU）
2.8.1 OTUk 框結構
2.8.2 混碼
2.9 光通道資料單元（ODUk）
2.9.1 ODUk 框結構
2.9.2 ODUk 位元速率和位元速率容差
2.10 光通道酬載單元（OPUk）
2.11 OTM 負擔訊號（OOS）2.3.2 指令傳回值
2.12 負擔描述
2.12.1 負擔型態
2.12.2 路徑蹤跡識別字和存取點識別字定義
2.12.3 OTS OH 描述
2.12.4 OMS OH 描述
2.12.5 OCh OH 描述
2.12.6 OTUk/ODUk 框定位負擔描述
2.12.7 OTUk OH 描述
2.12.8 ODUk OH 描述
2.12.9 OPUk OH 描述
2.13 維護訊號
2.13.1 OTS 維護訊號
2.13.2 OMS 維護訊號
2.13.3 OCh 維護訊號
2.13.4 OTUk 維護訊號
2.13.5 ODUk 維護訊號
2.13.6 客戶維護訊號
第3章　OTN 業務對映方式
3.1 客戶訊號對映
3.1.1 OPUk 客戶訊號故障（CSF）
3.1.2 CBR2G5、CBR10G 和CBR40G 訊號（STM-16/64/256）到
OPUk 的對映
3.1.3 ATM 細胞流到OPUk（k=0，1，2，3）的對映
3.1.4 GFP 框到OPUk 的對映
3.1.5 測試訊號到OPUk 的對映
3.1.6 非特定客戶位元流到OPUk 的對映
3.1.7 其他固定位元速率的訊號到OPUk 的對映
3.1.8 採用定時透明編碼轉換後FC-1200 訊號到OPUk 的對映
3.2 串聯
3.2.1 OPUk 的虛串聯
3.2.2 客戶訊號對映
3.3 ODUk 到ODTU 訊號以及ODTU 到高階OPUk 支路時隙的對映
3.3.1 OPUk 支路時間槽定義
3.3.2 ODTU 定義
3.3.3 ODTU 訊號到OPUk 的多工
3.3.4 OPUk 多工負擔和ODTU 調整負擔
3.3.5 ODUj 到ODTUjk 的對映
3.3.6 ODUj 到ODTUk.ts 的對映
3.4 OTN 的鏈路容量調整協定- ODUflex（GFP）無損調整（HAO）
3.4.1 HAO 概述
3.4.2 HAO 負擔
3.4.3 HAO 協定
3.4.4 頻寬增加
3.4.5 頻寬減少3.4.2 指令
第4章　OTN 切換連接技術
4.1 OTN 切換連接裝置
4.2 OTN 電切換連接技術
4.2.1 電切換連接技術基本原理
4.2.2 OTN 交換單元的保護
4.3 OTN 光切換連接技術
4.3.1 光開關技術
4.3.2 光切換連接裝置
4.4 OTN 通用切換連接技術
4.3 排序
4.3.1　有序集合的集合操作
4.3.2　SORT 指令
4.3.3　BY 參數
4.3.4　GET 參數
4.3.5　STORE 參數
4.3.6　效能最佳化
4.4 訊息通知
第5章　POTN 技術和應用研究
5.1 POTN 的定義
5.2 POTN 的應用需求分析
5.2.1 骨幹網應用場景
5.2.2 都會區網路應用場景
5.2.3 集團客戶專線承載
5.3 POTN 的層網路架構
5.3.1 POTN 的層網路通訊協定架構
5.3.2 MPLS-TP+OTN 的層網路通訊協定架構
5.3.3 Ethernet+OTN 層網路架構
5.4 POTN 裝置的功能特徵和邏輯功能模型
5.4.1 POTN 裝置的主要功能特徵
5.4.2 POTN 裝置的邏輯功能模型
5.5 POTN 的關鍵技術研究
5.5.1 POTN 需實現的關鍵技術
5.5.2 POTN 的統一交換矩陣技術
5.5.3 POTN 的多層OAM 技術及其多層次機制
5.5.4 POTN 個層保護及其協調技術
5.5.5 POTN 統一控制平面技術
5.5.6 POTN 個層網路統一管理和規劃技術
第6章　光傳輸網路（OTN）網路管理和OAM 機制的應用
6.2.1 OTN 網路管理與WDM 網路管理之間的關係
6.2.2 OTN 網路管理結構
6.2.3 OTN 網路管理功能模組
6.3 OTN 網路裝置管理系統（EMS）
6.3.1 故障管理
6.3.2 效能管理
6.3.3 設定管理
6.4 OTN 網路管理系統（NMS）
6.4.1 系統管理功能要求
6.4.2 拓撲管理
6.4.3 設定管理
6.4.4 故障管理
6.4.5 效能管理
6.4.6 DCN 管理
6.4.7 資費管理
6.5 控制平面要求
6.5.1 控制平面要求概述
6.5.2 對光電混合切換裝置控制平面的基本要求
6.5.3 保護恢復要求
6.5.4 自動發現和鏈路資源管理
6.6 OTN 負擔在網路運行維護中的應用
6.6.1 TCM 位元組的應用
6.6.2 故障檢測機制
6.6.3 OTN 負擔在抑制裝置警告中的應用
第7章　OTN 承載同步要求
7.1 OTN 支援同步的需求
7.2 同步的原理
7.2.1 頻率同步
7.2.2 時間同步
7.3 OTN 同步技術
7.3.1 OTN 頻率同步
7.3.2 OTN 時間同步
7.3.3 各種介面的實現方案
7.3.4 OTN 裝置的同步實現方案
7.3.5 OTN 同步網的保護切換機制
7.3.6 OTN 裝置的應用網路拓樸場景
7.3.7 1588 v2 光纖不對稱補償問題
第8章　高速傳輸和光子整合技術
8.1 傳輸通道特性
8.1.1 光信噪比
8.1.2 色散
8.1.3 光纖非線性
8.2 高速光傳輸技術
8.2.1 調變技術
8.2.2 檢測技術
8.2.3 多工技術
8.2.4 通道均衡及色散補償
8.2.5 校正編碼
8.3 40G WDM 系統關鍵技術
8.3.1 傳輸通道特性限制
8.3.2 40G bit/s 主要技術
8.4 100G WDM 系統關鍵技術
8.4.1 概述
8.4.2 調變碼型及接收技術
8.4.3 同步接收電處理技術
8.5 超100G WDM 系統關鍵技術
8.6 光子整合技術
8.6.1 PIC 技術現狀
8.6.2 PIC 產業需求
8.6.3 PIC 技術的發展方向
第9章　OTN 測試技術
9.1 單機裝置功能效能測試
9.1.1 負擔支援能力
9.1.2 電切換能力
9.1.3 裝置容錯保護功能
9.2 OTN 網路拓樸功能效能測試
9.2.1 排程和多工功能
9.2.2 保護切換功能
9.2.3 業務長期效能
9.3 OTN 網路智慧功能測試
9.3.1 自動發現功能
9.3.2 點對點排程功能
9.3.3 路由計算功能
9.3.4 網路保護恢復功能
附錄A 縮略語

第1章　概論
1.1 光傳輸網路現狀
1.1.1 寬頻化需求
1.1.2 分組化需求
1.1.3 扁平化需求
1.1.4 智慧化需求
1.2 OTN 技術簡介
1.3 OTN 標準的進展
1.3.1 OTN 國際標準的進展
1.3.2 OTN 中國大陸標準進展
1.3.3 OTN 標準的發展趨勢
1.4 OTN 應用場景分析
1.4.1 骨幹網路
1.4.2 都會區網路
1.5 IP 與OTN 流量協作方案分析
1.5.1 流量協作方案的基本原理
1.5.2 流量協作的關鍵技術
1.6 IP 與OTN 聯合規劃方案分析
1.6.1 IP 層與OTN 層間互動資訊
1.6.2 規劃協作的關鍵技術
第2章　OTN 網路架構和負擔
2.1 OTN 網...