光传送网(OTN)是以波分复用技术为基础、在光层组织网络、并能在电层处理多业务的传送网,是当今和未来相当长时期内都要使用的骨干传送网技术。本书系统地吸收了迄今为止ITU-T和OIF关于光传送网方面的最新建议,结合作者近20年来从事光通信技术研究的成果和体会,系统地介绍了光传送网的产生和演进历程、分组化趋势、OTN控制智能化和SDN化趋势、5G的OTN承载方案(MOTN)以及OTN演进的最终形态(全光网);介绍了光传送网和灵活光传送网(Flex OTN)的最新分层结构、接口结构、客户信号的映射和复用路线、帧结构和开销;介绍了各种速率、各种格式的客户信号在OTN中的映射方法和复用方法(包括客户信号到OTN的映射、客户信号的GFP封装、虚级联技术和链路容量调整方案);介绍了OTN的节点设备及组网应用、OTN的网络结构与保护、光传送网物理层接口;介绍了超100G OTN技术,包括Flex OTN的接口与帧结构、Flex Ethernet技术及在OTN中的映射、灵活栅格技术;最后介绍了软件定义光网络的体系构架、SDON多层多域控制架构、SDON与现有网络的兼容和演进等内容。本书是一本关于OTN方面比较全面、新颖、专业的书籍,内容详实、概念清晰、系统性强,可供从事光传送网研究与光网络规划、光传送网设备开发的科技人员阅读,可作为从事通信网工作的专业技术人员和管理人员学习OTN技术的参考书,也可供欲了解光通信前沿技术的大专院校信息通信类专业的教师、研究生、高年级本科生参考。
全光通信是人类通信的梦想,随着光纤通信的发明和应用,人们发现全光通信的梦想通过努力是可以一步步实现的。于是,全光通信和全光网成为人们追求的理想和目标。
全光网为人类勾画出了通信的美好蓝图,但人们很快发现美好蓝图的实现面临着巨大的困难。首先,光信号的再生、波长变换等在电域很容易实现的功能在光域实现起来十分困难,有些功能虽然可以实现,但效果并不理想,且成本高昂。再者,全光网的管理和维护信息无法在光域处理。因此,全光网不能组成全球性/全国性的大网以实现全网内的波长调度和传输,而仅能组成一个有限区域的子网。光信号在子网内可透明传输和处理,子网之间的互连互通只能通过3R电再生实现。
在这一背景下,ITU-T于1998年提出光传送网(OTN)的概念以取代全光网。光传送网根据网络功能与主要特征命名,虽然它的最终目的是构建透明的全光网络,但它不限定网络的透明性,可从“半透明”开始,即在网中允许有光电变换。因此,可以说OTN是向全光网发展过程中的过渡形态。
经过20多.年的发展,OTN技术已经取得了很大进步,居于通信网的主导地位。多维度的ROADM和OXC已经比较成熟,可以引入到OTN网络。近年来,中国电信已经在骨干网(长江中下游区域)和大城域网(上海)的核心传送节点实现了ROADM的规模部署。同时,OTN技术还吸收了原来SDH和现在PTN的电层处理技术,具有处理多业务、多速率信号的能力。OTN现在是既当“爹”(管大事,处理高速信号)又当“妈”(管中小事,处理中低速信号)。通过对OTN的功能和能力进行组合和裁剪后,OTN不仅可用于省际干线和省内干线,而且可用于城域网的核心层、汇聚层,甚至接人层。
ITU-T从2007年开始探索在数据业务占主导情况下OTN的应变与改进之道。为了适应业务的IP化,先后引入了ODUO、ODU2e、ODU4、ODUflex等容器来装载GE、10GE、100GE以及任意速率的分组业务和CBR业务;为了适应多业务的接人需求,OTN增加了GPON、CPRI、FC以及各种速率的客户信号,引入了GMP(通用映射规程)的映射方式,增加了低阶/高阶ODU结构;为了适应网络扁平化的趋势,OTN吸收了PTN的功能,演变出了分组增强型OTN(POTN);为了充分利用现有资源灵活承载和传送高速信号,ITU-T提出了灵活光传送网(Flex OTN)、灵活波长栅格的概念和标准,OIF提出了灵活以太网(Flex Ethernet)的概念和标准;为了满足SG业务对承载网的要求,ITU-T近来提出了移动承载优化光传送网(Mobile-optimized Optical Transport Network,MOTN)的概念,简化了OTN的封装,用以降低OTN设备的时延和成本;未来几年,OTN还要在控制平面引入SDN(软件定义网络),以优化整个通信网。
本书系统地吸收了迄今为止ITU-T和OIF关于光传送网方面的最新建议,参考了近几年来国内外大量文献资料,结合作者近20年从事光通信技术研究的成果和体会,着重讨论了和光传送网密切相关的诸多技术问题。
全书共分9章。第1章以光传送网的演进为主线,介绍了光传送网的产生和演进历程、分组化趋势、OTN控制智能化和SDN化趋势、5G的OTN承载方案(MOTN)以及OTN演进的最终形态(全光网);第2章介绍了光传送网的新分层结构,并从原子功能的角度描述了各层网络的组成及其功能,还从标准的角度介绍了光传送网的标准架构以及各标准的主要内容;第3章介绍了光传送网和灵活光传送网(Flex OTN)的最新分层结构、接口结构、客户信号的映射和复用路线、帧结构和开销;第4章介绍了各种速率、各种格式的客户信号在OTN中的映射方法和复用方法(包括客户信号到OTN的映射、虚级联技术和链路容量调整方案);第5章介绍了OTN的节点设备及组网应用;第6章介绍了OTN的网络结构与保护;第7章介绍了光传送网物理层接口的有关概念、命名及技术要求;第8章介绍了超100Gbit/s OTN技术,包括Flex OTN的接口与帧结构、Flex Ethernet技术及在OTN中的映射、灵活栅格技术;第9章介绍了软件定义光网络的体系构架、SDON多层多域控制架构、SDON与现有网络的兼容和演进等内容。
本书的前身《光传送网原理与技术》是“十五”国家重点图书出版规划项目,是在国际电信联盟组织成员、武汉邮电科学研究院原副院长兼总工程师毛谦教授的亲自指导下编写而成的。该书是我国第一本全面介绍OTN的专著,出版后受到广大读者的青睐,被广泛引用。
本书在《光传送网原理与技术》的基础上进行了全面更新。作者对引入的最新技术进行了逻辑梳理、难度分解、难点解读和画图说明。因此,本书逻辑性强,深入浅出,通俗易懂,易于理解。
毛谦教授高屋建瓴,对本书从选题到结构和内容的确定,再到全书的审阅和修改,都提出了许多宝贵的意见,倾注了大量的心血!烽火通信股份有限公司的吕建新教授级高级工程师、陈德华教授级高级工程师、郭志霞高级工程师为作者提供了很多帮助。在编写过程中,作者还得到了武汉邮电科学研究院烽火科技学院的领导和同事的鼎力支持和无私帮助。在本书出版之际,谨向所有给予作者关心、爱护、支持和帮助的领导和朋友们致以衷心的感谢!
由于作者水平有限,书中难免有诸多错误和不周之处,敬请广大读者批评指正。
刘国辉,男,1965年9月出生,湖北京山人,1985年华中工学院红外技术专业毕业,2001年获华中科技大学通信与信息系统工学硕士,教授,硕士研究生导师。现就职于武汉邮电科学研究院烽火科技学院。研究方向为数字通信、光纤通信和光网络。主要科研成果:1.主持信息产业部“十一五”科学研究项目《信息网IP化后SDH的演进》,研究项目得到了以中国工程院副院长、院士邬贺铨为主任韦乐平为副主任等国内顶尖专家组成的鉴定委员会的高度评价。2.独著《光传送网原理与技术》(“十五”国家重点图书项目)等著作。3.在核心期刊上发表发表十多篇研究论文。