Компьютерные сети. Принц, техн, прот 1-303. Книга переведена на английский, испанский, китайский и португальский языки
 Скачать 5.49 Mb.
|
|
трибутарные слоты (Tributary Slot, TS). Каждый трибутарный слот содержит данные одного из мультиплексированных блоков. На рис. 9.15 поле данных блока ODU2 разделено на четыре трибутарных слота – TribSlot 1, TribSlot2, TribSlot3 и TribSlot4. Данные трибутарных слотов побайтно мультиплексированы, так что байты трибутарного слота 1 занимают позиции 17, 21, 25,...; данные трибутар- ного слота 2 – позиции 18, 22, 26... и т. д. Таким образом, можно сказать, что трибутарный слот занимает несколько столбцов в матрице кадра ODU2, при этом столбцы разных трибутарных слотов чередуются.  Поскольку каждый блок ODU 1 при мультиплексировании в блок ODU2 получает только четверть из полного размера поля данных ODU2, скорость передачи информации блока ODU 1 в четыре раза ниже скорости передачи информации блока ODU2, как того и требует иерархия скоростей OTN. Главной характеристикой трибутарного слота является его скорость. Трибутарные слоты одной скорости могут иметь разный размер в байтах в зависимости от того, в блок какого уровня они вложены. Так, в блоке ODU2, разделенном на 4 трибутарных слота, размер каждого слота скорости 2,5 Гбит/с равен 3808 байт, а в блоке ODU3, разделенном на 16 слотов, размер слота этой же скорости 2,5 Гбит/с уже в 4 раза меньше – всего 952 байта. За счет выделения пользовательскому потоку различного числа трибутарных слотов можно обеспечить передачу данных разных потоков с разной скоростью. Так, если потоку выделено 3 трибутарных слота 2,5 Гбит/с, то он будет переноситься со скоростью 7,5 Гбит/с. Мультиплексирование блоков ODU 1 или ODU2 в поле данных блока ODU3 происходит аналогичным образом. В 16 тайм-слотов может быть помещены данные 16 блоков ODU1, или 4 блока ODU2, или их любая комбинация. Если значение РТ равно коду, зарезервированному для пользовательских данных определенного типа (например, данных SDH или Ethernet), то это значит, что в поле данных нет мультиплексированных кадров, поле данных OPU не разделено на трибутарные слоты и у него нет мультиплексной структуры. В этом случае РТ является единственным байтом индикатора PSL Если же значение поля РТ равно коду, зарезервированному для мультиплексированной нагрузки, то анализируются остальные 255 байт индикатора PSL Эти байты также находятся в 15-м байте 4-й строки кадра, но они распределены по последовательным заголовкам кадров, входящих в мультикадр, то есть здесь использован прием расширения поля заголовка за счет объединения кадров в мультикадр. Байты индикатора PSI последовательно описывают назначение каждого последующего трибутарного слота, так что позиция байта однозначно соответствует номеру трибутарного слота. Каждый байт-описатель трибутарного слота состоит из двух элементов. Первый показывает, блоку какого уровня принадлежит слот – ODU1 или ODU2 для нашего примера. Второй элемент содержит номер трибутарного порта (не путать с трибутарным слотом) мультиплексора, которому принадлежат эти данные. Таким образом, каждый байт-описатель индикатора PSI задает соответствие между номером трибутарного слота, уровнем блока ODU, помещенного в трибутарный слот, и номером трибутарного порта, от которого получен блок ODU. Такая схема мультиплексирования является очень гибкой. Действительно, каждый трибутарный слот может быть назначен любому блоку ODU любого более низкого уровня, полученного от любого трибутарного порта. Информация о структуре мультиплексированных данных, содержащаяся в индикаторе PSI, используется оборудованием OTN как для демультиплексирования, так и для коммутации пользовательских данных, так как они точно указывают, в каком трибутарном слоте находятся данные определенного пользователя. Общая схема мультиплексирования Мы рассмотрели принципы мультиплексирования технологии OTN на примере трех уровней скоростей. Эти принципы остаются неизменными и при мультиплексировании других уровней скоростей, которые постепенно добавлялись к трем начальным уровням, ODU1 – ODU2 – ODU3. Общая схема мультиплексирования технологии OTN, отражающая все стандартизованные на сегодня уровни скорости как клиентов, так и кадров OTN, показана на рис. 9.16. Возможности мультиплексирования некоторого блока ODUk (или блока ODUFlex) на схеме условно показаны пунктирными стрелками двух типов: стрелки, которые выходят из блока ODUk, показывают, в блоки каких типов ODUm этот блок ODUk может быть мультиплексирован; стрелки, входящие в блок OPUm, показывают, какие типы блоков ODUk могут быть мультиплексированы в данный блок OPUm. Блоки OTUk помещаются в спектральные каналы DWDM, обозначенные на рисунке как OChl...OChn. Схема отражает следующие изменения в первоначальном варианте иерархии скоростей: Для более эффективного мультиплексирования данных 1GEthernetбыл определен формат ODUOс битовой скоростью 1,25 Гбит/с. До введения этого формата всегда нужно  было объединять два потока Ethernet 1G и упаковывать их в кадры ODU1, что лишало операторов сети OTN необходимой гибкости. □ Появление стандарта 100GEthernetвызвало стандартизацию нового, 4-го уровня скорости OTNс форматом кадра 0DU4 и битовой скоростью кадра OTU4 111,8 Гбит/с, достаточной для переноса кадров Ethernetскорости 100 Гбит/с. Этот уровень скорости потребовал применения более сложных методов кодирования, так как простое кодирование ООК/NRZ, применяемое в SDH, имеет слишком широкий спектр сигнала для наиболее применяемого на практике частотного плана DWDM с шагом 50 ГГц. Основным кодом для скорости 100 Гбит/с стал код PM-QPSK (Polarization Multiplexing - поляризационное мультиплексирование, Quadrature Phase Shift Keying – квадратурная фазовая манипуляция). В каждом такте кода PM-QPSK передается 4 бита дискретной информации. Ширина спектра такого сигнала позволяет передавать его в сетке 50 ГГц. Для надежного распознавания сигнала 100 Гбит/с в приемниках стали применяться цифровые сигнальные процессоры, которые программным путем распознают сигналы кода PM-QPSK на фоне помех, а также могут компенсировать линейные искажения сигналов из-за хроматической дисперсии. □ Для кадров скоростей 200 и 400 Гбит/с, стандартизованных для Ethernetв 2017 году, введен формат кадра ODUCn, с помощью которого можно переносить данные кадров Ethernet любой скорости, кратной 100 Гбит/с. Кадры ODUCn оперируют только трибутарными слотами скорости 5 Гбит/с. Для передачи данных со скоростями свыше 100 Гбит/с применяются два подхода. Первый подход основан на использовании более мощных методов кодирования светового сигнала – например, поляризационного мультиплексирования с квадратурной амплитудной модуляцией PM-16QAMXXII (256 состояний сигнала) и PM-32QAM (1024 состояния сигнала). Эти коды позволяют сузить спектр сигнала, но тем не менее даже при таких методах кодирования скорость 200 Гбит/с оказывается предельной для шага частотного плана в 50 ГГц. в связи с чем для скоростей 400 Гбит/с и выше приходится пользоваться более широким шагом, предлагаемым гибким частотным планом DWDM, например шагом 62,5 ГГц. Второй подход основан на идее суперканалов, когда для переноса данных используется несколько соседних волн частотного плана DWDM. Введен формат кадра ODU2eс битовой скоростью для передачи кадров 10GEthernetлокальных сетей. Необходимость в этой «чуть-чуть» увеличенной скорости ODU2 возникла из-за того, что существуют две версии стандарта Ethernet для скорости 10 Гбит/с – для локальных сетей и глобальных сетей. Версия Ethernet 10G для глобальных сетей была разработана специально для передачи ее кадров в кадрах STM-64 и поэтому имеет битовую скорость 9,953 Гбит/с. Локальная версия Ethernet 10G передает данные с битовой скоростью 10 Гбит/с, поэтому в кадрах ODU2 передаваться не может. Локальная и глобальная версии Ethernet несовместимы из-за разницы в битовой скорости, поэтому соединение локальных сетей с помощью сети OTN являлось проблемой. Для ее решения и был введен формат кадра ODU2e. Для блока ODU2e нет соответствующего блока OTU3e – он передается в блоках ODU3, чтобы не создать на магистрали сети две близкие скорости – OTU2 и OTU2e. Для трафика со скоростью, значительно отличающейся от скоростей из иерархии OTN, введен формат кадра ODUFlex. Данные помещаются в блок ODUFlex с той скоростью, с которой они поступают, а затем с помощью новой процедуры отображения GMP (GenericMappingProcedure) отображаются в трибутарные слоты одного из блоков ODU верхнего порядка. Процедура GMP является усовершенствованным вариантом АМР и использует не один, а произвольное количество байтов в поле данных кадра OTN в качестве заполнителей, когда скорости пользовательских данных не хватает для заполнения всех байтов поля данных кадра OTN. Организация сетей OTN Сети OTN первого поколения имели достаточно простую архитектуру. Они строились на основе транспондеров DWDM, которые, наряду с операцией преобразования длин волн, выполняли и операцию отображения пользовательских данных в кадры OTN, а также модулирование цветной волны DWDM в соответствии с требуемой скоростью. В первых сетях OTN (рис. 9.17) не выполнялись ни мультиплексирование, ни коммутация – каждая волна DWDM переносила данные только одного пользователя. В этой связи технология OTN получила название «цифровой оболочки» DWDM, поскольку выполняла только функцию передачи цифровой информации – функцию, которую аналоговая технология DWDM выполнять не способна. Коммутация пользователей происходила в оборудовании SDH или в маршрутизаторах компьютерных сетей, а сеть OTN предоставляла этим пользователям только каналы «точка –точка». Следующим этапом стало наделение блока транспондеров OTN/DWDM функцией мультиплексирования. Появились так называемые макспондеры (muxponder), способные объединить несколько пользовательских портов скорости ODU1 или ODU2 в один более скоростной выходной порт формата OTU3, а затем выполнить модуляцию одной из цветных волн частотного плана DWDM (рис. 9.18).  Рис. 9.17. Сеть OTN/DWDM с транспондерами  Модуль транспондеров включал мультиплексор OTN и транспондер DWDM. Сеть OTN/ DWDM, построенная с использованием макспондеров, намного более экономно расходовала волны магистрального канала DWDM. Такой вариант сети позволял реализовать схему «оператор операторов», в соответствии с которой сеть телекоммуникационного оператора более высокого уровня служит магистралью сетей операторов нижних уровней. Тем не менее сервис OTN по-прежнему представлял собой набор каналов «точка - точка» – коммутация пользователей OTN средствами OTN не выполнялась. И только примерно с середины 2010-х годов начало появляться оборудование OTN, выполняющее функции кросс-коннектора, то есть позволяющее коммутировать данные пользователей как между трибутарными, так и агрегатными портами. На рис. 9.19 показана такая сеть с пользователями, представленными оборудованием компьютерных сетей и сетей SDH. Здесь кросс-коннекторы OTN соединены друг с другом с помощью спектральных каналов, образованных мультиплексорами ROADM DWDM. Главное достоинство такой сети – в том, что в ней возможны транзитные соединения между любыми пользователями сети OTN, а не только между теми, мультиплексоры OTN которых непосредственно соединены спектральным каналом DWDM (одно из таких соединений показано на рисунке пунктирной линией). |