完整版G709协议解读Word文档格式.docx

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加入映射/复用方法、OTN光层开销、光层告警等内容，加入各产品支持的OTN告警列表

关键词：

G.709

摘要：

本文对G.709协议的内容进行了解读，可帮助工程师理解G.709协议。

缩略语清单：

OTNOpticalTransportNetwork光传送网

APSAutomaticProtectionSwitching自动保护倒换

BDIBackwardDefectIndication后向缺陷指示

BEIBackwardErrorIndication后向错误指示

FECForwarderrorcorrection前向纠错

IAEIncomingAlignmentError引入校准错误

OCCOpticalChannelCarrier光通道载体

OCGOpticalCarrierGroup光通道载体组

OChOpticalchannelwithfullfunctionality全功能光通道

ODUOpticalChannelDataUnit光通道数据单元

OMSOpticalmultiplexsection光复用段

OMUOpticalMultiplexUnit光复用单元

OPSOpticalPhysicalSection光物理段

OPUOpticalChannelPayloadUnit光通道净荷单元

OSCOpticalSupervisoryChannel光监控通道

OTHOpticaltransporthierarchy光传送体系

OTMOpticalTransportModule光传送模块

OTSOpticaltransmissionsection光传送段

OTUOpticalChannelTransportUnit光通道传送单元

PCCProtectionCommunicationChannel保护通信通道

PMPathMonitoring通道监视

PTPayloadType净荷类型

SMSectionMonitoring段监视

TCMTandemConnectionMonitoring串接监视

TTITrailTraceIdentifier路径追踪标识符

APIAccessPointIdentifiers接入点标识符

BIPBitInterleavedParity比特间插奇偶校验

DAPIDestinationAccessPointIdentifier源接入点标识符

参考资料清单：

ITU-TG.709－InterfacesfortheOpticalTransportNetwork（OTN）

1G.709协议和其它标准的关系

1.1OTN定义

OTN即光传送网，是由一组通过光纤链路连接在一起的光网元组成的网络，能够提供基于光通道的客户信号的传送、复用、路由、管理、监控以及保护。

OTN的一个明显特征是对于任何数字客户信号的传送设置与客户特定特性无关，即客户无关性。

相对于SDH/SONET，OTN具有以下优势：

✓容量的可扩展性强，交叉容量可扩展到几十Tbit/s；

✓客户信号透明包括净荷和时钟信息等；

✓异步映射消除了全网同步的限制，更强的FEC纠错能力，简化系统设计，降低组网成本；

✓多达6级的TCM监视管理能力。

相对于传统WDM，OTN具有以下优势：

✓有效的监视能力－－OAM&

P和网络生存性能力；

✓灵活的光/电层调度能力和电信级的、可管理可运营的组网能力。

1.2相关标准

G.709建议是ITU-T对OTN（OPTICALTRANSPORTNETWORK，光传送网）接口的标准化可用做OTN设备的UNI（UsertoNetworkInterfaces，用户网络接口）及NNI（NetworkNodeInterfaces，网络节点接口）接口单元仅界定了对操作管理光层子网所必须的开销功能，对与光技术发展相关的方面接口未加限定。

表1相关标准

项目

PDH

SDH

ATM

OTN

建议的框架

G.871

元件和子系统

G.661,G.662,G.663,G.671

G.661,.662,G.663,G.671

功能特性

G.706,G.73x,G.74x,G.75x,G.821,G.822,G.823,G.824,G.826

G.783,G.784,G.813,G.825,G.826,G.958,G.EPRMS

I.731,I.732

G.681,G.798

物理层

G.703

G.703,G.957,G.691

G.703,G.957,I.432

G.691,G.692,G.664,

G.959.1

总体结构

G.803,G.805

G.805,I.326

G.872,G.873

结构和映射

G.704,G.73x,G.74x,G.75x,G.804

G.707,G.832

I.361,I.362,I.363,I.610

管理

G.774-x,G.784,G.831

I.751

G.874,G.875

1.3标准之间的关系

图1.标准间关系

2OTN接口结构

如图2所示，用于支持OTN接口的信息结构被称为OTM-n，OTM-n又分为两种结构：

完整功能OTM接口：

OTM-n.m、简化功能OTM接口：

OTM-0.m和OTM-nr.m。

图2.OTN接口结构

完整功能的OTMn.m（n≥1）由光传输段OTSn、光复用段OMSn、完整功能的光通道OCh、完全或功能标准化的光通道传送单元OTUk/OTUkV、光通道数据单元ODUk组成。

其中：

✓n：

在波长支持的最低比特率情况下，接口所能支持的最大波长数目，n为0表示1个波长；

✓m：

接口支持的比特率或比特率集合；

✓r：

简化功能（reduced），而OTM-0.m则不需要标记r，因为1个波长的情况只能是简化功能。

简化功能的OTM-nr.m和OTM-0.m由光物理段OPSn、简化功能的光通道OChr、完全或功能标准化的光通道传送单元OTUk/OTUkV、光通道数据单元ODUk组成。

OTUk、ODUk、OPUk均为电信号，而Och及更高的层次为光信号。

客户信号（如IP/MPLS、ATM、以太网、SDH信号）作为OPU净荷加上OPU开销后映射到OPUk，k可为1、2、3，k=1表示比特率约为2.5Gbit/s，k=2表示比特率约为10Gbit/s，k=3表示比特率约为40Gbit/s。

OPUk又作为ODU净荷加入，ODUkP、ODUkT、帧对齐开销以及全0的OTU开销后就组成了ODUk。

ODUk合入OTU开销和FEC区域后映射到完全标准化的光通道传送单元k――OTUk或功能标准化的光通道传送单元k――OTUkV。

OTUk合入OCh开销后又被映射到完整功能的光通道OCh或简化功能的光通道OChr。

OCh被调制到光通道载波OCC（OpticalChannelCarrier）上以后，n个OCC进行波分复用，合入OMS开销后，构成OMSn接口。

OMSn合入OTS开销后，构成OTSn单元。

而OChr则被调制到OCCr，n个OCCr进行波分复用，构成光物理段OPSn,，OPSn结合了没有监控信息的OMS和OTS层网络的传送功能。

2.1OTM-n的基本信息包含关系

OTM-n.m、OTM-nr.m、OTM-0.m这几种接口的速率和帧格式均符合ITU-TG.709建议。

图3为完整功能OTM接口OTM-n.m信号的组成，OTMn.m由最多n个复用的波长和支持非随路开销的OTM开销信号组成。

其中m可为1、2、3、12、23、123。

M单独数字1或2或3表示承载的信号分别为OTU1/OTU1V或OTU2/OTU2V或OTU3/OTU3V，m=12表示承载的信号部分为OTU1/OTU1V，部分为OTU2/OTU2V，m=23表示承载的信号部分为OTU2/OTU2V，部分为OTU3/OTU3V；

m=123表示承载的信号部分为OTU1/OTU1V，部分为OTU2/OTU2V，部分为OTU3/OTU3V。

OTMn.m信号的物理光特征规格由厂商决定，建议不做规定。

需要注意的是光层信号OCh由OCh净荷和OCh开销构成；

OCh被调制入OCC后，多个OCC时分复用，构成OCG-n.m单元；

而OMSn净荷则和OMSn开销共同构成OMU-n.m单元，与此类似，OTSn净荷和OTSn开销共同构成OTM-n.m单元。

这几部分的光层单元的开销和通用管理信息一起构成了OTM开销信号OOS全称为OTMoverheadsignal，以非随路开销的形式由1路独立的光监控信道OSC负责传送。

电层单元OPUk、ODUk、OTUk的开销为随路开销，和净荷一同传送。

图3.OTM-n.m基本信息包含关系

再来看看如图4所示的简化功能OTM接口OTM-nr.m信号的组成，OTMnr.m由最多n个光通道复用组成，不支持非随路开销。

目前支持的规格有OTM16r.m，m可为1、2、3、12、23、123，其中OTM16r.1和OTM16r.2信号的物理光特征规格在ITU-T建议G.959.1中有定义，而另外4种信号的物理光特性规格则有待进一步研究。

OTM-nr.m和OTM-n.m的电层信号结构相同，光层信号方面则不支持非随路开销OOS，没有光监控信道，因此被称为简化功能OTM接口。

图4.OTM-nr.m基本信息包含关系

另一种简化功能OTM接口为OTM-0.m，如图5所示，OTM-0.m仅由单个光信道组成，不支持随路开销OOS，没有特定的波长配置。

由于只包含单个光通道，因此m只能为1、2或3，OTM0.1，OTM0.2和OTM-0.3信号的物理光特征规格在ITU-T建议G.959.1和G.693中有定义。

图5.OTM-0.m基本信息包含关系

几种接口的电层信号结构都是相同的，均通过随路开销完成对电层信号的监控，区别在于完整功能OTM接口OTM-n.m的光层信号支持通过一路OSC传送非随路开销，而简化功能OTM接口OTM-nr.m和OTM-0.m不支持光层开销。

2.2OTN功能模块的实现

2.2.1OTU功能模块

波分设备中的发送OTU单板完成了信号从client到OCC的变化；

波分设备中的接收OTU单板完成了信号从OCC到client的变化；

客户侧信号进入client，client对外的接口就是DWDM设备中的OTU单板的客户侧，其完成了从客户侧光信号到电信号的转换。

client加上OPUk的开销就变成了OPUk；

OPUk加上ODUk的开销就变成了ODUk；

ODUk加上OTUk的开销和FEC编码就变成了OTUk；

OCC完成了OTUk电信号到发送OTU的波分侧发送光口送出光信号的转换过程。

2.2.2光复用段功能模块

波分设备中的合波模块（合波器、OADM的上波部分）完成了从多个独立的特定波长信号转换为主信道信号的过程，即OMSn（光复用段）的复用功能；

波分设备中的分波模块（分波器、OADM的下波部分）完成了从主信道信号转换为多个独立的特定波长信号的过程，即OMSn（光复用段）的解复用功能；

从发送站点的合波模块输入光口到接收站点的分波模块输出光口之间的光路属于复用段光路，即OMSn段管理的范围。

2.2.3光传送功能模块

从合波模块的输出到监控板接入OSC（监控）信号之间是OTSn（光传送段）；

从OSC（监控）信号输出光口到分波模块输入光口之间是OTSn（光传送段）；

从发送站点的合波模块的输出到接收站点的分波模块之间是OTSn管理的范围。

2.2.4OTM的线路信号

OTSn的输出信号是一种没有OSC功能的信号，即OTM-nr.m信号：

n表示OTM最高容量时承载的最大波数，m表示OTM传送的单个波长的最大速率，r表示该OTM是去掉了部分功能，这里表示去掉了OSC功能。

OTSn的输出信号加上OSC信号就变成了完整功能的OTM-n.m信号。

OPS0相当于OCC，但是经过OPS0后的信号不是特定波长信号，即不是波分标准规定的波长。

采用G.709协议的非DWDM设备都有OPS0这个功能块，例如SDH的某些线路单板，数据通信的某些线路单板。

OPS0的输出信号OTM-0.m是OTM-n.m的一个特例。

2.2.5举例说明

以OptiXBWS1600G说明：

LWF的功能模块有Client、OPUk、ODUk、OTUk和OCC；

完成从客户侧信号到特定波长信号以及特定波长信号到客户侧信号的转换功能；

M40/D40/MR2完成了OMS功能，即完成了信号的复用解复用功能；

放大器OAU/OBU/OPU等完成了OTS功能，即完成了信号的传送准备工作－放大功能；

SC1/SC2/TC1/TC2完成了OSC功能，即独立的监控信道功能；

放大器的输出信号如果直接进入光缆传送，则该信号就叫OTM-nr.m。

放大器的信号和OSC信号经过FIU的处理，从OUT光口输出的信号就叫OTM-n.m信号。

3映射结构

3.1OTM的复用和映射结构

映射的过程如下：

客户信号或光通道数据支路单元组ODTUGk被映射到OPUk中；

接着OPUk被映射到ODUk中；

再接着ODUk被映射到OTUk或OTUkV；

OTUk或OTUkV又被映射到OCh或OChr中；

最后OCh或OChr被调制到OCC或OCCr上。

复用则包括低级别的ODU单元到高级别的ODU单元的时分复用和最多n个（n≥1）OCC或OCCr到一个OCG-n.m或OCG-r.m的波分复用。

时分复用是为了在一个高速率的光通道上传送多个低速率的光通道信号，并对这些低速率的通道进行端到端的路径维护。

如图6所示，通过时分复用，最多可将4个ODU1信号复用进一个ODTUG2，ODTUG2再映射到OPU2中。

也可以将j个ODU2和16-4j个ODU1信号混合复用到一个ODTUG3，这里j≤4；

ODTUG3再映射到OPU3中。

当然OPU2和OPU3本身也可以复用进相对应的大颗粒客户侧信号。

对于波分复用，OCGn.m或OCGr.m中的OCC或OCCr单元可以采用各种不同的速率。

通过OTMn.m或OTMr.m传送OCGn.m或OCGr.m，另外，完整功能的OTMn.m接口还需通过波分复用将OSC复用进OTM-n.m中。

图6.OTM的复用/映射结构

3.2OTM的比特率及容量

此处对OTUk帧速率的计算方法进行一下介绍，OTUk帧的大小是固定的，即无论是OTU1，OTU2，还是OTU3，都是4行4080列。

对于OTU1帧，第1到16列为OTU1、ODU1、OPU1开销，第17到3824共3808列为客户信号，第3825到4080共256列为FEC区域，假设其装载的客户信号是STM-16的SDH信号，其速率为2488320kbit/s，那么将这些数值代入以下公式：

客户信号大小/OTU帧大小＝客户信号速率/标称OTU帧速率

得到：

3808/4080＝2488320/标称OTU1帧速率

即：

标称OTU1帧速率＝255/238×

2488320kbit/s

而对于OTU2帧，4个ODU1时分复用进ODTUG2，4个ODU1作为OPU2净荷，占3808列，OPU2净荷中又有16列为OTU1、ODU1、OPU1开销，因此客户信号为3792列，代入公式：

3792/4080=2488320×

4/标称OTU2帧速率

标称OTU2帧速率＝255/237×

9953280kbit/s

类似的，可以得到标称OTU3帧速率＝255/236×

39813120kbit/s

对OTU1/2/3帧速率进行归纳，可以得出以下结论：

OTUk速率＝255/（239-k）×

STM-N帧速率

其中k＝1、2、3时，对应的是STM-16、64、256的帧速率。

OTU比特速率容差为±

20ppm。

表2OTU类型及容量

OTUtype

OTUnominalbitrate

OTUbitratetolerance

OTU1

255/238*2488320kbit/s

20ppm

OTU2

255/237*9953280kbit/s

OTU3

255/236*39813120kbit/s

NOTE-ThenominalOTUkratesareapproximately:

2666057.143kbit/s（OTU1）,10709225.316kbit/s（OTU2）and43018413.559kbit/s（OTU3）.

ODUk帧与OTUk帧相比，少了FEC区域的256列，采用与OTUk帧速率相同的推算方法，可以得到如表3所示的ODUk的帧速率。

表3ODU类型及容量

ODUtype

ODUnominalbitrate

ODUbitratetolerance

ODU1

239/238*2488320kbit/s

ODU2

239/237*9953280kbit/s

ODU3

239/236*39813120kbit/s

NOTE-ThenominalODUkratesareapproximately:

2498775.126kbit/s（ODU1）,10037273.924kbit/s（ODU2）and40319218.983kbit/s（ODU3）.

同样可以推算出如表4所示的OPUk的净荷速率。

其中OPUk-Xv为OPUk的虚级联，X可为1到256，其速率相当于对应的OPUk帧的X倍。

表4OPU类型及容量

OPUtype

OPUPayloadnominalbitrate

OPUPayloadbitratetolerance

OPU1

2488320kbit/s

OPU2

238/237*9953280kbit/s

OPU3

238/236*39813120kbit/s

NOTE-ThenominalOPUkPayloadratesareapproximately:

2488320.000kbit/s（OPU1Payload）,9995276.962kbit/s（OPU2Payload）and40150519.322kbit/s（OPU3Payload）.

3.3ODUk的时分复用

低速率ODU可以是高速率ODU的客户，目前定义了下面两种客户/服务关系：

✓1个ODU2传送4个ODU1；

✓1个ODU3传送16个ODU1，或4个ODU2，或此范围内的其他组合，其中1个ODU2等于4个ODU1。

相应的，时分复用也分为ODU1复用到ODU2和ODU1/ODU2复用到ODU3两种情况。

3.3.14个ODU1复用到1个ODU2

如图7所示，使用帧对齐开销对一个ODU1信号进行扩充，并使用调整开销（JOH）将其异步映射进光通道数据支路单元1到2（ODTU12）中；

接着4个ODTU12被时分复用进光通道数据支路单元组2（ODTUG2）中；

ODTUG2又被映射到OPU2中；

最后OPU2被映射到ODU2中。

图7.ODU1到ODU2的复用方法

图8则从帧结构的角度说明了4个ODU1信号是如何复用进1个ODU2的：

图中右上为ODU1帧，包括帧对齐开销和全零OTUk开销，ODU1通过异步映射完成和ODU2信号的时钟同步的适配；

如图中中间的帧结构所示，适配后的四个ODU1通过字节间插的方式复用到OPU2的净荷区域，它们的调整控制和机会信号（JC，NJO）则被帧间插到OPU2开销区域中；

增加ODU2开销后，ODU2被映射到OTU2（或OTU2V）中，增加OTU2（或OTU2V）开销、帧对齐开销、FEC区域后，就构成可以通过OTM传送的OTU2信号了。

ODU1和ODU2帧大小相同，都是4行3824列，其中净荷为3808列，那么ODU2的净荷部分，即OPU2如何放的下4个ODU1帧呢？

是的，ODU1帧的确要跨越一个ODU2帧的帧边界，占到3824/3808个，即约1.004个ODU2帧。

由于ODU1和ODU2的帧频率是不同的，ODU2的帧频远大于ODU1，因此ODU1复用进ODU2占到超过1个ODU2帧是可行的。

图8.ODU1到ODU2的复用

3.3.2ODU1和ODU2到ODU3的复用

第二种时分复用情况是将ODU1信号或ODU2复用进ODU3信号或ODU1和ODU2信号一起复用进ODU3信号。

复用步骤分成两个过程，第一个过程对于ODU1信号，使用帧对齐开销对一个ODU1信号进行扩充，并使用调整开销（JOH）将其异步映射进光通道数据支路单元1到3（ODTU13）中，第二个过程对于ODU2信号使用帧对齐开销对一个ODU2信号进行扩充，并使用调整开销（JOH）将其异步映射进光通道数据支路单元2到3（ODTU23）中；

然后j个ODTU23（0≤j≤4）和（16-4j）个ODTU13信号被时分复用进光通道数据支路单元组（ODTUG3）中；

接着ODTUG3被映射到OPU3中；

最后OPU3被映射到ODU3中，这样就完成了ODU1和ODU2信号到ODU3信号的时分复用。

图9.ODU1和ODU2到ODU3的复用方法

4OTN光层开销

光层开销信号（OOS）为非随路开销，通过OSC传输。

光层开销功能符合标准要求，建议中定义了光层需要包含哪些开销以及相应的功能，而帧速率和帧结构则没有定义。

如图10所示，光层开销包括OTS、OMS和OCh开销，以及厂商自定义的通用管理信息开销。

图10.OTN光层开销

4.1OTS开销

OTS开销用于支持光传输段的维护和运行功能，在OTM信号组装和分解处被终结，包括：

✓TTI：

OTS路径踪迹标识符，用于传送由64字节的字符串组成的TTI，TTI包括源接入点