在 OTN 協議中，出現了各種各樣的速率定義。隱含在這些速率定義的數值之下的，是 OTN 協議的潛在規律和及一些關鍵性的原理。

下面我們試圖從這些速率定義出發，揭露 除 OTN 協議的部分原理，從而使得這些枯燥的數字變得鮮活起來，賦予其更深的含義；反過來，也使得我們更深刻地理解 OTN 的原理。

OTN/ODU/OPU的速率

各個級別的 OTU 、ODU 和 OPU 速率如下所示：

下面將幾個 G.709 中的表總在一起，我們來看一下其中的規律：G.709協議：超100G OTUCn信號及其幀結構。

規律 1 ：同一等級的OTUk、ODUk和OPUkpayload的速率之比為：

OTUk：ODUk：OPUk=255238

顯示，這與 OTU 的幀結構定義相關。OTU 的每一個幀大小為 4080 行 4 列的結構，其中最后 256 列為 FEC ，其它部分即 1~3824 列為 ODU 部分，因此 OTUk 和 ODUk 的比例為 255:239。1~14 列為 ODU 開銷和 15 和 16 列為 OPU 開銷，因此 ODU 和 OPU payload 部分相差 16 行， 故 ODUk 和 OPUk payload 部分的速率之比為 239:238 。這里需要注意的是，用于速率比較的 是 OPUk payload 部分，而不是 OPUk。

規律 2：OTU1/OUT2/OTU3的基準速率分別為STM-16/STM-64/STM-256的速率，OTU4的基 準速率為10倍STM-64。OTU2e的基準速率為10GE(10.3125G) 速率。

其中，2,488,320kbit/s，9,953,280kbits/s，39,813,120kbit/s ，分別是 STM-16/STM-64/STM-256 的速 率，99,532,800kbits/s 為 10 倍 STM-64 的速率。通過這些基準速率乘以一個因子，即可得到 OTU1/2/3/4 的速率。可見 OTU1/OTU2/OTU3 設計之初，就是為了裝載 SDH 而考慮的。OTU2e 的基準速率式 10.3125G ，是為了裝載 10GE 信號而考慮的。

規律 3：238/237/236/227因子規律：OTU1/2/3/4 與對應基準速率的比例并不相同，而是存 在 238/237/236/227 的因子關系，速率等級越高，將 STM 承載到同等級 OTN 時的填充越多。

STM-16 的速率和 OPU1 payload 速率完全相同，因此 CBR2G5 到 OPU1 的映射關系如下所示， 使用了 OPU1 的所有 3804 列數據區域。

STM-64 的速率只有 OPU2 payload 速率的 237/238，因此 CBR10G 到 OPU2 的映射關系如下所 示，僅使用了 OPU2 的 3788 列數據區域，其中 1905 到 1920 列為固定填充。

STM-256 的速率只有 OPU3 payload 速率的 236/238 ，因此 CBR10G 到 OPU3 的映射關系如下 所示，僅使用了 OPU3 的 3772 列數據區域，其中 1265 到 1980 列、2545 到 2560 列共 32 列 為固定填充。

OTU2e 的情況與 OTU2 類似，區別僅僅式載荷變成了 10GE 信號。將 10GE 映射到 OPU2e ， 與 STM-64 映射到 OPU2 方法完全相同。CBR10G3 的速率為 OPU2e 的 237/238 ，映射時僅僅 使用了 OPU2e 的 3788 列數據區域，其中 1905 到 1920 列為固定填充：

規律 4：

2 個 ODU0 的速率等于 1 個 OPU1 ：STM-4/2 * 2 = STM-4；

4 個 ODU1 的速率略小于 1 個 OPU2 ：239/238 * STM-16 * 4 < 238/237 * STM-64；

4 個 ODU2 的速率略小于 1 個 OPU3 ：239/237 * STM-64 * 4 < 238/236 * STM-256；

10 個ODU2 的速率略小于 1 個OPU4：239/237 * STM-64 * 10 < 238/227 * STM-64 * 10;

10 個 ODU2e 的速率略小于 1 個 OPU4：239/237 * 10GE * 10 < 238/227 * STM-64 * 10;

這使得 1 個 OPU1 可承載 2 個 ODU0 ，1 個 OPU2 里可以承載 4 個 ODU1 ，1 個 OPU3 里可以 承載 4 個 ODU2 或 16 個 ODU1 ，1 個 OPU4 里可以承載 10 個 ODU2 或 10 個 ODU2e ，或 40 個 ODU1。OTN之G.709/G.872的解讀-OTN的結構.

如下所示，為 OTU4 的映射路徑，80 個 ODU0 ，40 個 ODU1 ，10 個 ODU2 或 ODU2e ，2 個 ODU3 都可以映射到 OPU4 中。

如下所示，為 OTU2 的映射路徑，8 個 ODU0 ，4 個 ODU1 都可以映射到 OPU2 中。

如下所示，為 OTU3 的映射路徑，32 個 ODU0，16 個 ODU1，或 4 個 ODU2 都可以映射到 OPU3 中。而對于 ODU2e 的情況，比較特殊。由于 OPU3 的速率小于 4 個 ODU2e 的速率，因此 OPU3 無法裝載 4 個 ODU2e ，最多只能通過 ODTU3.9 支路，裝載 3 個 ODU2e。

ODTU 的速率

當 OPU 中承載了低速率等級的 ODU 時，ODU 需要通過 ODTU(光數據支路單元)適配。ODTU 包含了開銷了部分和 Payload 部分，以下是各種 ODTU 信號 payload 的帶寬。

ODTU 有兩種類型：

1) ODTU01 、ODTU12 、ODTU13 、ODTU23 是一類 (ODTUjk)，指將低等級的 ODUj 向高等級 的 OPUk 映射的支路單元，使用 AMP 映射；

2) ODTU2.ts、ODTU3.ts、ODTU4.ts 是另外一類 (ODTUk.ts)，指使用了 ts 個高速率等級 OPUk 的支路單元，使用 GMP 映射。

為了更清晰地說明 ODTU 的速率規律，我們先來看一下低速率等級的 ODU 向高速率等級 OPU 映射的過程。

第一步：ODUj 可以通過 AMP 映射方式映射到 ODTUjk 中，或者通過 GMP 映射方式映射到 ODTUk.ts 中。

第二步：HO OPUk 會被分為很多的 1.25G/2.5G 的支路槽，通過字節同步映射 (簡單的時分 復用方式)，將 ODTUjk 或 ODTUk.ts 映射到這些 1.25G/2.5G 的支路槽中。

例如將 ODU2 映射到 OPU3 中，分為兩步：

1) 先將 ODU2 映射到 ODTU23，

2) ODTU23 的速率約為 10G ，需要占用 8 個 1.25G 的支路槽，因此需要將 ODTU23 映 射到 OPU3 的 8 個 1.25G 支路槽中。

再例如將 ODU2 映射到 OPU4 中，分為 2 步：

1) 先將 ODU2 映射到 ODTU4.8，

2) ODTU4.8 的速率約為 10G ，需要占用 8 個 1.25G 的支路槽，因此需要將 ODTU4.8 映 射到 OPU4 的 8 個 1.25G 支路槽中。

需要注意的是，OPU2/OPU3/OPU4 的 1.25G 支路，雖然都稱為 1.25G 支路，實際上它們的速 率不相同，OPU2 的 1.25G 支路最慢，約 1.249Gbps；OPU4 的 1.25G 支路最快，約 1.301Gbps。

規律 5 ：ODTUjk的payload帶寬公式中，包括整數和尾數兩個部分。

1) 整數部分：OPUk中可以承載幾個ODTUjk，那么整數部分就是3808除以幾。

a)OPU1中可以承載2個ODTU01，整數部分1904=3808/2

b)OPU2中可以承載4個ODTU12，整數部分952=3808/4

c)OPU3中可以承載16個ODTU23，整數部分238=3808/16

c)OPU3中可以承載4個ODTU13，整數部分952=3808/4

2) 尾數部分：OPUk中可以承載幾個ODTUjk，那么整數部分就是1/4除以幾。

a)OPU1中可以承載2個ODTU01，小數部分1/4/2=1/8

b)OPU2中可以承載4個ODTU12，小數部分1/4/4=1/16

c)OPU3中可以承載16個ODTU13，小數部分1/4/16=1/64

c)OPU3中可以承載4個ODTU23，小數部分1/4/4=4/64

ODTU 到 OPU 的映射為時分復用的映射方式，OPU 被分為多個 1.25G/2.5G 的支路槽(tributaryslot, TS)，ODTU 映射到這些支路槽中，映射方法為簡單的時分復用方式。

OPU1 承載 2 個 ODTU01 時，每個 ODTU01 的載荷占用 1/2 的 OPU1 載荷，因此 ODTU01 的載 荷應該式 OPU1 載荷速率的一半，即 3808/2 /3808* OPU1 載荷速率 = 1904 / 3824 * ODU1 載 荷速率。

此外，我們還需要考慮到 OPU1 開銷中的 NJO 調整機會。每個 OPU1 幀 (4 行) 只有 1 個字 節的 NJO 調整機會，因此對 2 個 ODTU01 ，每個 ODTU01 需要兩個 OPU1 幀才能有 1 個字節 的 NJO 調整機會。考慮到這個調整機會后，ODTU01 還應加上 1/4/2 /3808* OPU1 載荷速率。這就是帶寬計算中的小數部分。對于 OPU2/OPU3 都是類似的計算方法。

規律 6：ODTUk.ts的payload速率和占用的支路槽數ts成正比，和OPUk中1.25G支路槽的 列數成正比。

ODTUk.ts 全部都使用 1.25G 支路槽，ts 表示占用的支路槽個數，因而其速率當然和 ts 成正 比，需要的 ts 支路數越多，ODTUk.ts 的速率就越高。在不同的 OPUk 中，1.25G 支路槽占的列數不相同。OPUk 的速度等級越高，1.25G 支路槽占 的列數越少。因此，以 ODUk 的速率為基準時，ODTUk.ts 的速率和 OPUk 中 1.25G 支路槽的 列數成正比。

在 OPU2 中，有 8 個 1.25G 支路槽，因此列數為 3808/8 = 476；

在 OPU3 中，有 32 個 1.25G 支路槽，因此列數為 3808/32= 119；

在 OPU4 中，有 80 個 1.25G 支路槽，因此列數為 3800/80 = 47.5 (其中最右邊 8 列為填充)；

ODTUk.ts 不使用 NJO 調整機會，因此其速率與 NJO 無關，也沒有 ODTUjk 那樣的小數部分。

如何解決速率差

當數據映射到 OPU 中 (包括客戶側信號直接映射到 OPU，和低速率等級的 ODU 映射到 高速率等級的 OPU 等情況)，數據速率和 OPU 載荷速率存在一定的差異。

這種差異可能是 由于數據速率和 OPU 速率本身就不匹配，也可能是產生數據的時鐘和 OPU 的時鐘不一致引 起的。速率差異問題可以采用合理的映射方式來解決，OTN 協議規定了 AMP 、BMP 、GMP 和 GFP-F 等映射方式。

AMP：Asynchronous Mapping Procedure 異步映射規程；

BMP：Bit-synchronous Mapping Procedure 比特同步映射規程；

GMP：Generic Mapping Procedure 通用映射規程；

GFP-F：Frame mapped Generic Framing Procedure 通用成幀規程。

BMP、AMP 和 GMP 三種映射方式的使用區別如上表所示。

BMP 必須 Server 時鐘和 Client 時 鐘完全同源；

AMP 映射必須 Client 信號時鐘頻率和 OPUk 的負載時鐘頻率誤差在 65 個 ppm 以內

GMP 必須 Client 信號速率不大于 OPUk 的負載速率。

信號映射到 OPU 中有兩種方式，一種是直接映射到 OPU 中，另一種是已經映射到 ODU，再 次映射到更高速率等級的 OPU 中。以下式 ODUj 到 OPUk 的映射類型。

規律 7 ：PT=20的映射為1.25G支路映射 (除了ODU0->OPU1以外)；PT=21的映射為2.5G支路映射，PT=22的映射為5G支路映射。

ODU0 的映射：

ODU0 -> ODTU01 (AMP) -> OPU1 (PT=20)

ODU0 -> ODTU2.1 (GMP) -> OPU2 (PT=21)

ODU0 -> ODTU3.1 (GMP) -> OPU3 (PT=21)

ODU0 -> ODTU4.1 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

ODU1 的映射：

ODU1 -> ODTU12 (AMP)-> OPU2 (PT=20, PT=21)

ODU1 -> ODTU13 (AMP) -> OPU3 (PT=20, PT=21)

ODU1 -> ODTU4.2 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

ODU2 的映射：

ODU2-> ODTU23 (AMP) -> OPU3 (PT = 20, PT=21)

ODU2-> ODTU4.8(GMP) -> OPU4 (PT=21)

ODU2e 的映射：

ODU2-> ODTU3.9 (GMP) -> OPU3 (PT=21)

ODU2-> ODTU4.8(GMP) -> OPU4 (PT=21)

ODU3 的映射：

ODU3-> ODTU4.31 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

我們再把 SDH 和 ETH 客戶側信號直接映射到 OPU 的情況列舉如下：

STM-16 -> OPU2 (AMP PT=02, BMP PT=03)

STM-64 -> OPU3 (AMP PT=02, BMP PT=03)

STM-256 -> OPU4(AMP PT = 02, BMP PT=03)

1000 BASE-X -> OPU0 (GMP PT=07)

10G BASE-R -> OPU2e (BMP, PT=07?)

40G BASE-R -> OPU3 (GMP PT = 07)

100G BASE-R-> OPU4 (GMP PT = 07)

規律 8：各種客戶信號的映射方式如下：

ODTU01,ODTU12,ODTU13,ODTU23使用AMP映射；

ODTUk.ts使用GMP映射；

SDH到對應的OTU使用AMP或BMP映射；

以太信號使用GMP映射 (OTU2e除外)；

10GE到OTU2e使用BMP映射。

需要注意的是 10GE 到OTU2e 只能使用BMP 映射，這是由于 10GE 信號的頻率偏差為100ppm， AMP 無法支持這么大的時鐘 jitter ，因此只能使用 BMP 映射。

1.BMP 無速率差異

BMP 映射僅僅應用在 Client 信號和 Server 信號速率成比例關系的情況下，即兩者之間 沒有速率差異。Client 信號的時鐘進行一個分數倍頻以，后即可作為 Server 信號的時鐘；Server 信號的恢復之中進行分數分頻以后，即可作為 Client 信號的時鐘。

10BASE-R 到 OPU2e 的映射使用 BMP 。STM 信號到相應的 OPUk ，可以使用 BMP 映射， 也可以使用 AMP 映射。

2.AMP 解決速率差異

AMP 信號解決 Client 信號和 Server 信號速率差異在較小的范圍之內的差異。有兩種情 況：

1) Client 信號和 Server 信號使用成比例關系的頻率：

但是由于兩者各自使用自己的本 地時鐘，那么時鐘本身的誤差會導致速率造有差異。例如 STM-16 裝載到 OPU2 中，OPU2 以本地時鐘發送，那么發送的本地時鐘和 STM-16 時鐘之間的差異，造成了速率比例關系的 誤差。這需要通過 AMP 映射的指針調整方法解決。

AMP 映射可以解決+/-65ppm 的誤差，輸入信號+/-45ppm ，OPU 時鐘+/-20ppm 。那么這 個 65ppm 的值是怎么來的呢？其實很簡單：OPUk 的載荷區域為 3080*4 個字節，每個 OPUk 幀，都存在 1 個字節的正調整機會 PJO 和 1 個字節負調整機會 NJO 。因此可以接受的最大速率差異即：

+/-1 ÷ (3080*4) = +/-65.7ppm。

2) ODTUjk 的AMP 映射：

當 ODUj 通過 ODTUjk 映射到 OPUk 的 1.25G 或 2.5G 支路，ODTUjk 具備支路開銷自己 TSOH ，用于適配 ODUj 和 ODTUjk 之間的速率差。ODTUjk 包含 1 個字節 的負調整機會 NJO 和2 個字節的正調整機會 PJO1、PJO2。通過 JC 判斷調整機會的方法如下：

由于每個支路都需要使用 OPUk 的開銷字節，因此每個支路槽的 JC 、NJO 等是時分復用的，既每個支路槽用相應復幀指示 MFAS 所表示的那一幀的 OPUk 開銷。那么 PJO 也一樣， 每個支路的兩個字節的 PJO 開銷，也使用相應 MFAS 值所指示的第一列和第二列的字節。如下圖所示：

那么，ODTUjk 的 AMP 映射的速率差異接受范圍是 (-65ppm ，+130ppm)。計算速率差異如 下：

以下是 ODU1 映射到 ODTU13 時的固定填充情況，共 238 列，地 119 列設置為固定填充。

當 ODUjk 裝載時，速率差的范圍為 0~35.5ppm，輸入數據的時鐘差為+/-20ppm，輸出數 據的時鐘差也為+/-20ppm ，那么裝載時的速率差為 -40ppm ~ 75.5ppm 。這樣一個字節的調 整機會+/-65ppm 顯然無法滿足要求。因此 ODUjk 需要使用 2 個字節的正調整機會，使得可接受的速率差達到 -65ppm ~ 130ppm。

3.GMP 映射解決更大的速率差

GMP映射可以解決更大的速率差，要求客戶側信號必須小于 OPUk 的負載速率。GMP 不使用 NJO 字節。GMP 使用 Sigma-Delta 算法，間歇性地標記 OPUk 負載中的某些數據為固 定填充，不能填充客戶側型號，從而使得客戶側信號使用 OPUk 的負載速率。

OTUk.ts 承載方式，都使用 GMP 映射方式。同時1000BASE-X 、40GBASE-R 、100GBASE-R ，都是使用 GMP 方式，分別映射到 OPU0 、OPU3 和 OPU4。

總 結

文章總結了OTN 協議中的各種速率定義的規律，闡述了在這些速率定義后隱含的原理。包括 OTN/ODU/OPU 的速率、ODTU的速率，以及解決這些速率差的指針調整規律。成文倉促，若有錯誤或者不足之處，往不吝指正。

審核編輯：湯梓紅