OTN介绍及故障定位方法

OTN介绍及故障定位方法1 OTN帧结构简介1.1 OTN产生的背景目前随着通信行业的发展，对光网络的要求越来越高，要求光网络所承载的信息量也越来越大，承载的客户信号种类也各种各样，包括SDH、ATM、以太网、IP等多种信号都要求能在光网络中快速、高效、透明、可靠的传输。

为此，国际电信联盟ITU制订光传送网OTN的相关标准，来指导OTN的发展。

光传送网OTN是下一代光网络的发展方向。

OTN设备主要完成的功能就是将客户信号封装在OTN的相应帧格式中，透明、高效的进行传输，同时，通过相应的OTN开销对信号的好坏进行检测。

因此，理解好OTN开销对深入理解OTN设备有着重要意义。

ITU-T在G.709标准中规定了OTN的帧格式和映射方式，；在G.798标准中规定了设备的功能特性。

因此，本手册主要以G.709和G.798为标准，结合我司M820V2.5设备和ZXONE 8X00设备，主要讲述我司设备OTN开销的实现以及检测。

1.2 OTN的网络层次光传送网OTN的一个主要特征就是网络的层次化。

将光传送网划分为多个网络层次，每个层次之间彼此互为服务层与客户层。

客户信号在不同层次之间进行传输，每一层次都有着自己的开销，用于检测本层次信号的好坏。

根据ITU-T的G.709规定，OTN分为客户信号层、光通道净荷单元（OPU）、光通道数据单元（ODU）、光通道传送单元（OTU）、光通道层（OCH）、光复用段层（OMS）、光传输段层（OTS）。

以上各层之间，前者是后者的客户层，后者是前者的服务层。

下面是对各层的简单说明：1. 客户信号层：该层主要指OTN网络所要承载的局方信号，主要包括：SDH、以太网、IP业务等。

2. 光通道净荷单元OPU：该层主要是用来适配客户信号以便使其适合在光通道上传输，即：承载客户信号的“容器”。

该层的开销主要用来指示客户信号映射到OTN信号的过程。

3. 光通道数据单元ODU：该层是由OPU层和ODU层相关开销构成的，该层的开销可以支持对传输信号质量端到端的检测。

4. 光通道传送单元OTU：该层是在光路上传输信息的基本单元结构，有ODU层和OTU层相关开销构成。

5. 光通道层OCH ：该层是具有特定波长和特殊帧格式的光信号，其中特殊帧格式即定义的OTU 层。

6. 光复用段层OMS ：该层为经过合波处理的多波长光信号。

7.光传输段层OTS ：该层是经过OA 放大等处理后的光信号。

由于层次化是OTN 网络的主要特点，因此，熟悉各层次结构对于理解OTN 标准十分重要。

下图是OTN 各层次图，以我司设备为例，指出各层的具体位置。

客户信号层O P U 层O D U 层O T U 层O C H 层O M S 层O T S层客户层服务层OCh OPU ODU OTUOCh OMS OTS= Optical Channel ODU = Optical Data UnitOPU = Optical Payload UnitOTU = Optical Transport UnitM820V2.5设备OTN各层次举例客户信号层（SDH）在这需要指出的是OTS层、OMS层和OCH层是纯粹的光信号，虽然G.709中定义了相关的开销，但是目前几乎所有的设备制造商都没有涉足。

因此，我们重点关注的应是OPU层、ODU层以及OTU层的相关开销。

OTN各层还有不同的速率级别，即通常采用OPUk、ODUk、OTUk的形式来表示OTN各层（k=0、1、2、3），ODU0对应1.25G速率级别可以用来封装GE信号；ODU1对应2.5G 速率级别可以用来封装STM-16信号；ODU2对应10G速率级别；ODU3则对应40G速率级别。

1.3 OTN的帧结构OTN的帧结构与SDH的帧结构不同，OTUk的帧是由4行4080列的字节组成。

每一个OTUk帧都可以看成相应ODUk加成OTU的开销所构成，而每一个ODUk也同样可以看成是由相应的OPUk加上ODU的开销所构成。

下图是一个OTUk帧的示意图：1234上图所示中，紫色区域为OTUk帧的帧头区；红色区域为OTU层开销；蓝色区域为ODU层开销；绿色区域为OPU层开销；黄色区域为OTUk帧的净荷区。

详细的开销示意图如下图所示：下面就分别对各区域开销做简单介绍。

1. 帧定位字节：G.709中规定，每一个OTUk的帧头有6个帧定位字节（FAS）和一个复帧定位字节（MFAS）组成。

帧定位开销既可用于OTUk也可以用于ODUk，当设备收到的OTUk帧或ODUk帧的帧定位字节出现错误时，设备上报OTU帧丢失（对于ODU帧则上报ODU-LOFLOM）；如果出现复帧错误，则会上报OTU复帧丢失的告警。

需要特别指出的是，无论是帧丢失还是复帧丢失，都按业务失效处理。

2. OTUk的开销：如图2-3所示，OTUk的开销实际上有两部分组成，一部分是7个字节的开销，另一部分是最后附加的FEC纠错开销，这里重点介绍OTUk的7个字节开销。

OTUk的7字节开销主要三部分组成：3字节的段检视开销（SM）、2字节的通用通信通道（GCC0）以及2字节的预留段（RES）。

与我们业务密切相关的是SM段的开销。

SM段开销有3个字节组成，第一个字节为路径踪迹标示符（TTI），第二个字节为比特间插校验码BIP-8，最后一个字节则由4位的后向差错指示/后向输入定位错误指示（BEI/BIAE）、1位后向缺陷指示（BDI）、1位的输入定位错误（IAE）以及2位的预留比特所组成，示意图如下：TTI BIP-8GCC0RESBEI/BIAE BDI IAE RES路径踪迹标示符（TTI ）是由64个字节组成，用来指示路径踪迹防止错连。

我司的设备既可以在源端人为设置TTI 的期望值，也可以检测上游传递过来的TTI 值，当所受到的TTI 值与网管设置的期望值不一致时，则上报TTI 失配告警。

比特间插校验码BIP-8是用来检测OTUk 帧中的传输错误的，当收到的BIP-8值与上游发来的BIP-8值不一致，则设备会统计BIP-8个数，以表示上游传过来的信号中有误码存在。

后向差错指示/后向输入定位错误指示（BEI/BIAE ）是用来向上游指示错误或对齐错误的，当设备收到BIP-8误码时，会向上游回送同样数量的BEI 作为错误指示；如果设备收到帧对齐错误IAE 时，在统计IAE 秒的同时，会向上游回送同样数量的BIAE 。

后向缺陷指示（BDI ）是用来向上游传送反向失效指示的。

当设备收到业务失效信息时，会向上游回送BDI ，以表示收到的信号失效。

注意:TTI 、BDI 、BIP-8、BEI 、IAE 以及BIAE 等开销，不仅仅是在OTUk 开销中存在，同样在ODUk 层开销和TCMi 层开销中也存在，它们的意义是一样的，只是用来检测不同的网络层次，因此，在工程中遇到相关告警或性能统计，一定要首先明确是哪一层次的。

下图是我司设备层次的举例说明：COMB/CH1COMB/CH1LD2/LO2LD2/LO2电交叉电交叉实纤客户侧业务LD2/LO2LD2/LO2实纤电交叉客户侧业务SM 段SM 段TCMi 段（可人为设置）TCMi 段（可人为设置）TCMi 段（可人为设置）PM 段3.ODUk 的开销：G.709中规定的ODUk 的开销比较复杂，如图2-3所示，ODUk 的开销主要由3*14个字节组成，这里主要说明一下与业务关系密切的开销。

在ODUk 开销中最为重要的开销有两组，即：3字节长的PM 段开销和3字节长的TCMi 开销。

ODUk 通道段监视PM 段开销和串联监视TCMi 段开销与OTUk 中SM 开销类似，主要的区别在于PM 和TCMi 开销中有3比特位的状态标示符（STAT ），而SM 开销中是预留位（RES ）。

G.709中规定的串联监视TCM 一共有6个，即TCM1~TCM6，由于其开销地位完全相同，故本文中统一用TCMi来表示6个TCM层开销。

下图是PM和TCMi的开销示意图：图 1-1 TCMi段开销示意图PM层和TCMi层中的TTI、BIP-8等开销的意义与SM中一致，不再重述。

这里主要说明一下状态标志符（STAT）的含义。

状态标示符STAT主要由3个比特位组成，由二进制表示一共有8个不同状态。

ODUk PM及TCM状态位含义见下表。

这里需要重点关注的是维护信号，根据G.709的规定，定义了三种维护信号AIS、OCI和LCK。

当下插这三种维护信号时，设备将会以特殊码型来替代出帧定位字节外的全部业务信号（AIS全部置为111、OCI置为110、LCk置为101），此时，业务应为失效处理。

关于维护信号的更多内容，将在后续章节中进行详述。

4. OPUk的开销：G.709中规定的OPUk的开销主要由包括净荷类型（PT）的净荷结构标识（PSI）、与级联相关的开销、与客户信号映射到OPUk相关的开销构成。

这里只需要重点关注PT。

净荷类型PT代表了不同的业务映射类型，我司的设备不仅可以在源端设置期望的PT值，而且在设备也可以检测到上游传递过来的PT值，当接受到的PT值与网管设置的期望值不一致时，则上报PT失配告警。

注：当设备AIS非使能状态时，PT失配和TTI失配都不会影响业务。

1.4 OTUk,ODUk,OPUk的区别❑OPUk帧是ODUk帧的一部分，ODUk帧是OTUk帧的一部分。

即OTUk帧中，和业务映射相关的部分组成OPUk,OPUk加上一些维护管理开销组成ODUk，而ODUk再加上一部分维护管理开销组成OTUk❑OTUk帧是为了让ODUk帧能够在光纤中传输而设计的，ODUk帧中加上一些适应于外部传输的开销或处理操作就形成了OTUk帧，例如FEC，SM开销，扰码等。

出现在设备外面的信号必然是OTUk帧，不可能是ODUk或OPUk帧❑ODUk帧是OTUk帧的一部分，是电层处理时用到的帧格式，例如对OTUk做电再生处理时，必须将OTUk帧转换为ODUk帧，然后再从ODUk转为OTUk帧。

另外电层交叉调度也是在ODUk上实现的。

电层的处理用不到OTUk帧中适用于外部传输的特征，所以应该将OTUk帧做些简化后再进行，实际上OTUk帧去掉适用于外部传输的特性后就变成了ODUk帧。

ODUk帧和OTUk帧分别有自己的开销，OTUk帧的开销自然是在外部传输时用到的，而ODUk开销是在电层处理时用到的❑OPUk帧是ODUk帧的一部分，OPUk帧是专门为了实现将业务装入OTUk帧而设计的。

OPUk帧的主要功能就是把各种业务装OPUk帧的净荷部分，然后再加上和业务映射有关的开销，例如字节调整开销和净荷类型指示1.5 OTN网络中客户信号的映射与复用客户信号的映射与复用过程比较复杂，这里不作详述，仅对过程做简单的叙述，如有需要可以参加G.709和G.798。