Оптические средства. 2 Изучение технологии OTH. Изучение технологии oth
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
Сравниваемый параметр Многоволновый (4λ) Одноволновый с фазовой модуляцией Несущие волны 4 × 28 Гбит/с, интервал 50/25 ГГц Одна волна, 28 ГБод Модуляция Фильтруемый MСM DP-QPSK Детектирование Прямое Когерентное с цифровой обработкой Емкость в полосе С 2/4 Тбит/с 8 Тбит/с Спектральная эффективность 0,5/1 бит/с/Гц 2–3 бит/с/Гц Требуемый OSNR 21/24 дБ 12/15 дБ Табл. Сравнительная оценка для схем мультиплексирования OTH на скорости 43/112 Гбит/с Сравниваемый параметр Многоволновый (4λ) Одноволновый с фазовой модуляцией Устойчивость к хроматической дисперсии >200 пс/нм >>1000 пс/нм Максимальное расстояние 600/200 км >2000 км Устойчивость к поляризационной дисперсии 5 пс >10 пс Расход энергии 75 % 100 % Исполнение (форм-фактор) 66 % 100 % Стоимость 50 % 100 % Примечание: сокращения, приведенные в табл. – MСM, Multicarrier Modulation – модуляция многих несущих; DP-QPSK, Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keyed optical modulation – двойная поляризационная квадратурная фазовая манипуляция (оптическая модуляция). Цифровые оптические блоки OTH и их формирование • В оптической транспортной иерархии формируются три основных вида иерархических блоков с циклическим повторением: OTUk, ODUk, OPUk, где k = 1, 2, 3, 4. Цикличность и структура повторения этих блоков увязана с ранее разработанными транспортными технологиями, например с SDH кадрами. Кроме того, в OTH предусмотрено формирование специальных цифровых блоков: OPU0, OPUflex, OPU2e, OPUk-Xv, ODTU, ODTUG, с помощью которых решаются задачи по организации связи с каналами малой, фиксированной по технологии и гибко управляемой пропускной способности оптических соединений (табл.). Ниже представлено краткое рассмотрение этих блоков, их формирование и назначение компонентов (заголовков и других полей цифровых данных). Табл. Циклические структуры OTH Транспортные блоки оптических каналов OTUk • Общее обозначение ряда цифровых, циклически повторяющихся блоков OTU (Optical channel Transport Unit, транспортный блок оптического канала). Имеют место несколько разновидностей, отличающихся внутренним построением. • OTUk, completely standardized Optical channel Transport Unit-k – комплексно стандартизированный блок OТU уровня k, где k = 1, 2, 3, 4. • OTUk-v, Optical channel Transport Unit-k with vendor specific OTU FEC – оптический транспортный блок со спецификацией упреждающей коррекции ошибок. • OTUkV, functionally standardized Optical channel Transport Unit-k – функционально стандартизированный блок OТU. • Блок OTUk составлен в четырех строках и 4080 столбцах байт и имеет три специфицированных поля: поле заголовков (OPUk OH, ODUk OH, OTUk OH, FA OH) в столбцах с 1 по 16; поле нагрузки пользователя (клиента) в столбцах с 17 по 3824; поле упреждающей коррекции ошибок FEC в столбцах с 3825 по 4080. Особенностью блока OTUk является его фиксированная структура, которая не зависит от иерархического уровня. Однако иерархические уровни k = 1, 2, 3, 4 отличаются скоростными режимами передачи блоков. Транспортные блоки оптических каналов OTUk Тип OTUk Номинал битовой скорости, кбит/с Допустимые отклонения скорости OTU1 255/238 × 2488320 = 2 666 057,143 ±20 × 10 -6 OTU2 255/237 × 9953280 = 10 709 225,316 ±20 × 10 -6 OTU3 255/236 × 39813120 = 43 018 413,559 ±20 × 10 -6 OTU4 255/227 × 99532800 = 111 809 973,568 ±20 × 10 -6 Табл. Типы и скорости OTUk Примечание: для OTU0, OTU2e и OTUflex спецификация скорости не определена. Эти блоки предназначены для гибкой загрузки клиентскими данными, передаваемыми пакетами. Иерархическая стандартизация скорости увязана со скоростями STM-N в SDH через коэффициенты, например, 255/238 и т. д. Допустимые отклонения скорости могут обозначаться ppm или 10 -6 Транспортные блоки оптических каналов OTUk. Поле исправления ошибок FEC Для исправления ошибок в OTU может применяться 16-символьный (байтовый) код Рида–Соломона RS(255/239), который относится к классу линейных циклических блочных кодов. Его применение позволяет из цифрового сигнала с ошибками 10 -3 восстановить сигнал с ошибками не хуже 10 -12 Каждый цикл OTUk разбивается на блоки данных по 239 байт (подстрока). Каждому такому блоку вычисляется контрольный блок подстроки из 16 символов (байт) и присоединяется к 239 байтам (в структуре кадра OTU это столбцы байт в «хвосте») (рис.). В обозначениях кодирования Рида–Соломона (RS n,k) принято фиксировать: n = 255, k = 239, т. е. объединенный блок из n байт, в котором n-k = 16 контрольная избыточная группа байт. Синхронное побайтовое мультиплексирование подстрок образует одну строку OTUk. Порядок передачи строки OTU слева направо. При формировании блока (n-k) блок данных k сдвигается на n-k и делится на производящий полином. В результате получается частное от деления и остаток деления длиной n-k. Блок данных и остаток деления объединяются, образуя подстроку. После передачи подстроки на приемной стороне производится ее деление на производящий полином P, аналогичный тому, что был на передаче. Если после деления остаток ноль, то передача прошла без ошибок. Если после деления остаток не равен нулю, то это признак ошибки. Место положения ошибки в блоке k обнаруживается по остатку, например табличным методом. Исправлению подлежит заданное количество ошибок в символе (байте). Благодаря тому, что код RS(255/239) имеет расстояние Хэмминга d min = 17 можно корректировать до 8 символьных ошибок в байте Транспортные блоки оптических каналов OTUk. Заголовок OTUk OH • Структура заголовка OH OТUk представлена на рис. четырнадцатью байтами. В структуре заголовка OTUk можно выделить фиксированные последовательности байт и бит, представляющих собой синхросигналы FAS (Frame Alignment Signal – синхросигнал, указывающий на начало цикла) и MFAS (Multiframe Alignment Signal – синхросигнал сверхцикла) и три группы байт: SM, Section Monitoring – наблюдение секции; GCC, General Communication Channel – общий канал связи; RES, Reserved – резерв для будущей стандартизации. • В структуре SM использованы три байта для различных идентификаторов, индикаторов и контроля ошибок, используемых в интервале одного цикла и в интервале множества циклов (0…63): • TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута тракта; • BIP-8, Bit Interleaved Parity – пересчет чередующихся бит для определения ошибок в оптическом канале; • SAPI, Source Access Point Identifier – идентификатор источника (передатчика) точки доступа; • DAPI, Destination Access Point Identifier – идентификатор адреса информации точки доступа; • BEI, Backward Error Indication – индикатор ошибки в обратное направление; • BIAE, Backward Incoming Alignment Error – ошибки согласования на входе для передачи в обратном направлении; • BDI, Backward Defect Indication – индикация дефекта в обратное направление; • IAE, Incoming Alignment Error – ошибки согласования на входе. Транспортные блоки оптических каналов OTUk. Заголовок OTUk OH Назначение и функции элементов (байтов) структуры заголовка OH OTUk представлено ниже. Сигнал FAS представлен шестью байтами, из которых первые три имеют постоянное чередование «1111 0110», а вторые три постоянное чередование «0010 1000». Сигнал MFAS (рис.) представлен одним байтом с изменяемой структурой в 256 циклах и используется для распределения данных байта TTI и для объединения данных OTUk/ODUk. В сверхцикле может быть образована цикловая структура, например, с циклами 2, 4, 8, 16, 32, и т. д., используемыми другими цикловыми структурами (ODU, OPU). Байт TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута тракта; байт используется в 64 последовательных байтах, организуемых в сверхцикле из 256 циклов, где размещается четыре группы байт по 64. В подгруппе SAPI (Source Access Point Identifier – идентификатор точки доступа источника) может помещаться уникальный глобальный идентификатор соответствующего уровня сети или подгруппа имеет заполнение «0». В подгруппе DAPI (Distantion Access Point Identifier – идентификатор удаленной точки доступа) также может применяться уникальный глобальный идентификатор или подгруппа имеет заполнение «0». BIP-8, Bit Interleaved Parity-8 – контроль ошибок методом паритетного сложения 8 бит. BEI, Backward Error Indication – индикация ошибки в обратном направлении, используется с системой контроля BIP-8 для оповещения удаленной стороны о ошибках. Индицируемые состояния приведены в табл. BDI, Backward Defect Indication – индикация дефекта (повреждения) в обратном направлении. Информация передается одним битом, если число обнаруженных ошибок BIP-8 превысит 8. STAT, Status – состояние тракта OTUk, оцениваемое как исправное или неисправное. Первые четыре бита BEI/BIAE (см. табл.) предназначены для индикации ошибок приема OTUk и ошибки рассогласования упаковки на приеме. Байт используется в направлении противоположном приему первых двух байт заголовка OTUk. Битами BEI сообщается о числе ошибок, обнаруженных по байту BIP8 в оптическом канале OTUk. Битами BIAE производится оповещение о ошибочном состоянии упаковки данных в OTUk при мониторинге оптического канала OTUk. Состояние бит BEI/BIAE Интерпретация BIAE Сообщение о числе ошибок по BIP-8 0 0 0 0 Ненормально 0 0 0 0 1 Ненормально 1 0 0 1 0 Ненормально 2 0 0 1 1 Ненормально 3 0 1 0 0 Ненормально 4 0 1 0 1 Ненормально 5 0 1 1 0 Ненормально 6 0 1 1 1 Ненормально 7 1 0 0 0 Ненормально 8 1 0 0 1, 1 0 1 0 Ненормально 0 1 0 1 1 Нормально 0 1 1 0 0 до 1 1 1 1 Ненормально 0 Табл. Состояния бит BEI/BIAE и их интерпретация Блоки данных оптических каналов ODUk • Общее обозначение ряда цифровых, циклически повторяющихся блоков ODU (Optical channel Data Unit, блок данных оптического канала). Имеют место несколько разновидностей, отличающихся внутренним построением. • ODUk, Optical channel Data Unit-k – комплексно стандартизированный блок ODU уровня k, где k = 1, 2, 3, 4. • ODUk.ts, Optical channel Data Unit k fitting in ts tributary slots – блоки с установкой временных позиций. • ODUkP, Optical channel Data Unit-k Path monitoring level – блоки с уровнем мониторингом соединения (тракта) из конца в конец. • ODUkT, Optical channel Data Unit-k Tandem connection monitoring level – блоки с определенным уровнем мониторинга тандемных соединений. • ODUk-Xv, X virtually concatenated ODUks – виртуально сцепленные блоки (Х – число блоков). • Пример общей структуры блока ODUk приведен на рис, а в табл. представлены скоростные режимы цифровых блоков ODUk и их производных ODU2e, ODUflex и т. д. Тип ODUk Номинал битовой скорости, кбит/с Допустимое отклонение скорости ODU0 (для кадров Ethernet 1 Гбит/с) 1 244 160 ±20 × 10 -6 ODU1 239/238 × 2 488 32 = 2 498 775,126 ±20 × 10 -6 ODU2 239/237 × 9 953 280 = 10 037 273,924 ±20 × 10 -6 ODU3 239/236 × 39 813 120 = 40 319 218,983 ±20 × 10 -6 ODU4 239/227 × 99 532 800 = 104 794 445,815 ±20 × 10 -6 ODU2e (для кадров Ethernet 10 Гбит/с) 239/237 × 10 312 500 = 10 399 525,316 ±100 × 10 -6 ODUflex для нагрузки клиентов с фиксированной скоростью 239/238 × клиентский сигнал с битовой скоростью ±100 × 10 -6 ODUflex для нагрузки клиентов с размещением в GFP-F Конфигурируется под нагрузку пользователей ±20 × 10 -6 Табл. Типы и скорости ODUk Блоки данных оптических каналов ODUk. Заголовок ODUk OH • Для реализации различных функций по контролю, управлению и др. в цифровом окончании оптического канала предусмотрены группы байт заголовка OH ODUk (рис.): • PM, Path Monitoring – наблюдение тракта ODUkP производится тремя байтами, каждому из которых предписаны функции (рис. след слайд); • TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута тракта; байт используется в 64 последовательных байтах, организуемых в сверхцикле ODUk из 256 циклов, где размещается четыре группы байт по 64. В подгруппе SAPI (Source Access Point Identifier – идентификатор точки доступа источника) может помещаться уникальный глобальный идентификатор соответствующего уровня сети или подгруппа имеет заполнение «0». В подгруппе DAPI (Distantion Access Point Identifier – идентификатор удаленной точки доступа) также может применяться уникальный глобальный идентификатор или подгруппа имеет заполнение «0». • BIP-8, Bit Interleaved Parity-8 – контроль ошибок методом паритетного сложения 8 бит. • Байт сообщения обратного канала представлен тремя группами функциональных бит: • BEI, Backward Error Indication – индикация ошибки в обратном направлении, используется с системой контроля BIP-8 для оповещения удаленной стороны о ошибках. Индицируемые состояния приведены в табл. 1 след слайд; • BDI, Backward Defect Indication – индикация дефекта (повреждения) в обратном направлении. Информация передается одним битом, если число обнаруженных ошибок BIP-8 превысит 8; • STAT, Status – состояние тракта ODUk представлено таблицей интерпретации (табл.2 след слайд ). Блоки данных оптических каналов ODUk. Заголовок ODUk OH Биты BEI 1 2 3 4 Число ошибок по BIP 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 до 1 1 1 1 0 Табл.1. Интерпретация бит BEI Биты STAT 6 7 8 Статус 0 0 0 Резерв для стандартизации 0 0 1 Сигнал нормального тракта 0 1 0 Резерв для стандартизации 0 1 1 Резерв для стандартизации 1 0 0 Резерв для стандартизации 1 0 1 Поддержка сигнала запрета LCK-ODUk 1 1 0 Поддержка сигнала индикации открытого соединения OCI-ODUk 1 1 1 Поддержка сигнала «Авария» AIS-ODUk Табл. 2. Интерпретация статуса ODUk Блоки данных оптических каналов ODUk. Заголовок ODUk OH • Шесть полей байт заголовка ODUkТ определены для контроля (наблюдения) за парными (тандемными) соединениями в OTN (рис. ), а байт TCM ACT позволяет управлять функциями многоуровневого (до 6) мониторинга. Это могут быть соединения пары пользовательских интерфейсов UNI в сети общего пользования. • Это могут быть соединения пары оптических сетевых интерфейсов NNI. Данные соединения наблюдаемы с использованием ТСМ. Кроме того, ТСМ позволяют контролировать защитные переключения в подсети OTN для линейных трактов (режимы 1+1, 1:1) и трактов оптических каналов (режим 1:n) по сигналам повреждения и ухудшения качества передачи (деградации). На уровне оптического канала возможна поддержка наблюдения за защитным переключением в кольцевой сети. Структура поля ТСМi, где i = 1, 2, …, 6 аналогична полю РМ (рис. выше), т. е. включает биты и байты: • идентификации маршрута тракта TTI; • контроль ошибок BIP-8; • индикация дефекта в обратное направление BDI; • индикация ошибок в обратное направление BDI; • индикация ошибок в обратном направлении BEI и ошибки выравнивания получения для обратного направления BIAE (Backward Incoming Alignment Error); • статус битов индикации, представленных заголовком ТСМ STAT. На рис.обозначены треугольниками точки начала и конца трактов ODUk (A1-A2 с наблюдением в ТСМ1, В1-В2 и В3-В4 с наблюдением в ТСМ2, С1-С2 с наблюдением в ТСМ3). Блоки данных оптических каналов ODUk. Заголовок ODUk OH • Поля двух байт определены в заголовке ODUk для поддержки общих каналов связи GCC (General Communications Channels) (рис.) между двумя элементами сети с доступом к циклу ODUk (в точках с регенерацией цифрового сигнала типа 3R, т. е. восстановлением амплитуды, фронта и среза импульсов и устранением их фазовых дрожаний). Это пользовательские (операторские) каналы и их формат специфицируется отдельно по соглашению. Блоки данных оптических каналов ODUk. Заголовок ODUk OH Четыре байта заголовка ODUk, обозначенные APS/PCC, предназначены для автоматического защитного переключения ODUk и защиты оптического канала. Для информации о защищаемом соединении в тракте ODUk используются старшие биты (6, 7, 8) сверхциклового сигнала в заголовке OTUk/ODUk, обозначенного MFAS. Этот байт находится в первой строке колонки 7. Содержание старших бит MFAS (6, 7, 8) указано в табл. с соответствующей интерпретацией. Биты MFAS 6 7 8 Уровень наблюдения соединения для защиты Используемая схема защиты APS/PCC |