В. Г. Фокин Когерентные оптические сети
 Скачать 13.92 Mb.
|
|
Номинальная Максимальная ODTU01 1244216.796 1244241.681 1244266.566 ODTU12 2498933.311 2498963.291 2499033.271 ODTU13 2509522.012 2509572.203 2509622.395 ODTU23 10038088.048 10038288.814 10038489.579 ODTU2.ts ts × 1249384.632 ts × 1249409.620 ts × 1249434.608 ODTU3.ts ts × 1254678.635 ts × 1254703.729 ts × 1254728.823 ODTU4.ts ts × 1301683.217 ts × 1301709.251 ts × 1301735.285 Табл. 2.13. Рекомендуемые битовые скорости для ODUflex (GFP) и их допустимые отклонения Тип ODU Номинал битовой скорости, кбит/с Допустимое отклонение ODU2.ts 1249177.230 ODU3.ts 1254470.354 ODU4.ts 1301467.133 ODUflex (GFP) n компонентных слотов,1 ≤ n ≤ 8 n × ODU2.ts ±100 × 10 -6 ODUflex (GFP) n компонентных слотов,9 ≤ n ≤ 32 n × ODU3.ts ±100 × 10 -6 ODUflex (GFP) n компонентных слотов,33 ≤ n ≤ 80 n × ODU4.ts ±100 × 10 -6 76 При постоянной битовой скорости сигналов пользователей в процедурах мультиплексирования ODTUk.ts возможно использование асинхронного и ге- нерируемого согласования скоростей (рис. 2.34, a). Загрузка входящих пользо- вательских данных может быть синхронизирована тактами генератора оборудо- вания пользователя со стабильностью не хуже ±100 × 10 -6 . При пакетных поль- зовательских данных загрузка производится в кадры GFP-F до их определенн- ного наполнения и процесс формирования кадров GFP-F и последующих бло- ков OPUflex, ODUflex тактирован внутренним генератором OTH, который мо- жет быть и генератором тактов для OTUk (рис. 2.34, б). Рис. 2.34. Схемы формирования ODUflex для пользовательских сигналов с фиксированной скоростью и с пакетной структурой нагрузки 2.4. Перспективное мультиплексирование в OTH В качестве перспективного направления развития технологии OTN/OTH по ряду оценок [23, 24] принято считать разработку средств наноэлектроники и нанофотоники, стандартов ITU-T и т. д. для получения скоростных режимов передачи в одном спектральном канале 400 Гбит/с и 1 Тбит/с (рис. 2.35). Бук- венные индексы i, j, k, l, m, n и т. д. имеют целочисленные значения и опреде- ляются стандартами ITU-T. 77 Рис. 2.35. Структура перспективного решения для OTN/OTH 2.5. Сервисные возможности OTH Расширенные возможности по обслуживанию сетевых соединений уровня оптического канала (OCh), оптической секции мультиплексирования (OMS) и оптической секции передачи (OTS) заложены в заголовки оптического сервис- ного канала OSC (рис. 2.36). При реализации упрощенных функций OTH/OTN сохраняются только встроенные сервисы в заголовки OTUk, ODUk, OPUk. Бло- ки данных OTS, OMS, OChn могут переноситься кадрами Ethernet по соответ- ствующим участкам сети. Блоки делятся внутри каждого участка (секции) на блоки прямого и обратного действия и служат для индикации дефектных или аварийных состояний, отсутствия нагрузки, открытого соединения, т. е пригод- ного для переноса нагрузки, идентификации маршрута. Рис. 2.36. Структура данных сервисного обслуживания оптической сети в канале OSC На рис. 2.36 обозначено: BDI, Backward Defect Indicator – индикация дефекта в обратное направле- ние; 78 BDI-P, BDI Payload – индикация дефекта в обратную сторону для нагруз- ки; BDI-O, BDI Overhead – индикация дефекта в обратную сторону для заго- ловка; FDI, forward Defect Indicator – индикация дефекта вперед; FDI-O, FDI-Overhead – FDI заголовка; FDI-P, FDI-Payload – FDI нагрузки; PMI, Payload Missing Indication – индикация отсутствия нагрузки; OCI, Open Connection Indication – индикация открытого соединения; TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута, тракта или пути. 2.5.1. Дефекты Дефекты, связанные с потерей сигналов информационной нагрузки наблюдаются в секциях OTS и OMS, в каналах OCh, в модулях OTM-n.m, в трактах, каналах и модулях упрощенного типа OTMnr.m/OTM-0.m. В этих сете- вых структурах сигнал дефекта имеет формат обозначения dLOS-P (defect Loss of Signal Payload). Дефект, связанный с потерей заголовка оптической секции передачи OTS, обнаруживается в приемнике канала оптического сервиса OSC. Сигнал дефекта в этом случае обозначается dLOS-O (defect Loss of Signal Overhead). Дефект, связанный с потерей тандемного соединения и обозначаемый dLTC (defect Loss of Tandem Connection), фиксируется на уровне блока данных оптического канала с тандемным соединением ODUkT. Сообщение об этом фиксируется в канале обратного направления поля РМ заголовка ODUkT. Это позиции STAT байта BDI в состоянии «000». Индикация дефекта совместимости тракта, обозначаемого dTIM (defect Trace Identifier Mismatch), используется на уровнях: OTS, OTUk, ODUkT и ODUkP. Обнаружение дефекта этого типа (dTIM) связано с контролем сообще- ний точек доступа, прописанных в полях TTI заголовка наблюдения ODUk, т. е. SAPI, DAPI. Совместимость оценивается по топологии тракта ODUk, т. е. кон- фигурации «точка – точка», «точка – много точек» или «много точек – точка». 2.5.2. Сигналы контроля качества передачи Сигналы контроля качества передачи для секций OTS и OMS, также опти- ческих каналов OCh еще не определены. Сигнал ухудшения качества передачи определен для уровней OTUk, ODUk и ODUkP. Это сигнал ухудшения (деградации) дефекта dDEG (degrade defect). Сигнал формируется по результату контроля ошибок за секунду и определения ошибочных блоков. В табл. 2.14 приведены определения ошибочных блоков данных. 79 Табл. 2.14. Определение блоковых ошибок в OTN Уровень контроля Определение ошибочных блоков Число блоков за секунду OTUk Одна и большее число ошибок, обнаруживаемые OTUk BIP-8 OTU1 – 20 421 OTU2 – 82 026 OTU3 – 329 492 OTU4 – 856 388 ODUkT/P Одна и большее число ошибок, обнаруживаемые ODUkT/P BIP-8 ODU1 – 20 421 ODU2 – 82 026 ODU3 – 329 492 ODU4 – 856 388 Емкость одного блока OTUk, k = 1, 2, 3, эквивалентна 4 ×4080 × 8 = 130 560 бит. Емкость одного блока ODUk, k = 1, 2, 3, эквивалентна 4 × 3824 × 2 = 122 368 бит. Использование контроля уровней OTUk и ODUkT/P определено через про- цедуру BIP-8. Эта процедура исполняется для блока данных оптической нагрузки OPUk (рис. 2.37), что соответствует в цикле OPUk столбцам байт с 15 по 3824. Слово проверки BIP-8 вставляется через цикл в заголовок OPUk на передаче. На приемной стороне процесс обнаружения ошибок передачи про- изводится, начиная с вычисления слова BIP-8 и сравнения его со словом BIP-8 из i + 2-го цикла OPUk (рис. 2.38). Рис. 2.37. Процесс контроля ошибок BIP-8 на примере OPUk (передача) Информационный статус STAT, определяемый по заголовку ODUk, ука- зывает на состояние тракта ODUk и может изменяться. Для объявления нового статуса необходимо его повторение в нескольких циклах, например, в трех. 2.5.3. Контроль упаковки циклов и сверхциклов Контроль упаковки циклов и сверхциклов производится для OTUk и может сопровождаться выработкой сигналов обнаружения потери цикла OTUk, dLOF (Loss of Frame defect) и обнаружения потери сверхцикла OTUk, 80 dLOM (Loss of Multiframe defect). Эти сигналы формируются при генерации циклов и сверхциклов на выходе OTUk в интервале времени 3 мс. Рис. 2.38. Процесс контроля ошибок BIP-8 на примере OPUk (прием) 2.5.4. Сигналы обслуживания Сигналы обслуживания образуют значительную группу по числу и разно- образию функций обслуживания. Сигнал дефектного состояния нагрузки, передаваемый вперед dFDI-P Сигнал dFDI-P (defect Forward Defect Indication Payload) контролируется на уровнях OMS и OCh. Этот сигнал создается в случае отсутствия пользова- тельской нагрузки в оптическом канале. Он передается в оптическом канале сервисного обслуживания OOS. Временной интервал отсутствия нагрузки не- определен, но может составлять несколько миллисекунд. Сигнал дефектного состояния заголовка, передаваемый вперед dFDI-O Сигнал dFDI-O (defect Forward Defect Indication Overhead) контролируется на уровнях OMS и OCh. 81 Сигнал индикации аварийного состояния AIS Сигнал индикации аварийного состояния AIS (Alarm Indication Signal) мо- жет генерироваться на уровне OTUk, на уровне ODUkT и ODUkP. Также может генерироваться для уровня пользовательской нагрузки с фиксированной скоро- стью передачи CBR. Схема формирователя такого сигнала приведена на рис. 2.39. Рис. 2.39. Схема генерации сигнала AIS Схема генерации AIS должна зафиксировать в блоке из 8192 бит 256 пози- ций бит с нулевыми посылками трижды для формирования сигнала аварии на выходе. Индикация открытого соединения OCI Индикация открытого соединения как дефекта производится сигналом dOCI (defect Open Connection Indication). Этот сигнал наблюдается на уровнях OCh и ODUk. Он образуется при отсутствии соединения точек входа и выхода соответствующего уровня. Передача сигнала dOCI производится на соответ- ствующих позициях байт заголовков OCh и ODUk. Ошибка синхронизации по входу dIAE Ошибка синхронизации по входу рассматривается как дефектное состоя- ние dIAE (defect Incoming Alignment Error), фиксируемое на уровне OTUk и на уровне ODUkT. Сигнал может быть заявлен в поле заголовка SM OTUk (байт 3, бит 6), и в ODUkT в поле STAT битовой комбинацией «010». Сообщение ошибки выравнивания в обратное направление dBIAE Сообщение ошибки выравнивания в обратное направление dBIAE (defect Backward Incoming Alignment Error) фиксируется на уровне OTUk и на уровне ODUkT. Это сообщение определено в битах SM/TCM поля заголовка (байт 3, биты с по 4), например, в виде «1011». 82 Сообщение о дефекте блокировки dLCK Сообщение о дефекте блокировки dLCK (Locked defect) определено для позиции STAT как состояние «101» уровня ODUkP и ODUkT. Генерация состояния аварии На рис. 2.40 представлена схема генерации и обнаружения аварийного со- стояния OTUk. Схема настроена на обнаружение заданного числа нулей (256) трижды. Рис. 2.40. Схема генерации и обнаружения AIS 83 2.6. Принципы построения оборудования мультиплексоров OTH Функциональные возможности аппаратуры ОТН основаны на вариантах построения схем мультиплексирования ОТН и могут иметь большое разнообра- зие в реализации для оборудования терминалов и узлов. Поэтому первоначаль- но рассматривается общая архитектура аппаратуры ОТН с точки зрения воз- можностей наполнения функциями. На практике многие функции програм- мируются в оптическом процессоре и реализуются оптическими компонентами. Генерируемыми функциональными процессами в аппаратуре ОТН являются: скремблирование цифровых данных; процессы цикловой синхронизации; процессы сверхцикловой синхронизации; контроля качества сигналов; исправления ошибок; идентификации структуры нагрузки; статуса информации; аварийных состояний; обработки уровня повреждений; формирования оптических сигналов. На рис. 2.41 представлена общая функциональная архитектура аппаратуры ОТН. Эта архитектура полностью соответствует модели сети OTN с функциями: окончания оптической секции передачи и усиления (OTS); секции оптического мультиплексирования (OMS); завершения оптических каналов (OCh); кроссовой коммутации оптических каналов (ОХС). На рис. 2.42 представлена общая функциональная архитектура уровня опти- ческого канала OCh, соответствующая модели OTN и функциям мультиплекси- рования ОТН. Архитектуры аппаратуры ОТН, представленные на рис. 2.41, 2.42 стыку- ются в точках доступа к каналам оптической сети. В архитектуре аппаратуры ОТН отображены тракты передачи и приема, точки соединений и кроссовой коммутации, точки мониторинга взаимного соединения и точки удаленной сто- роны для эффективного контроля трактов и секций. Также в архитектуре опре- делены точки доступа для трафика, отличающегося от ОТН, например, Ethernet, SDH и т. д. Определено место сервисным оптическим каналам среди оптических каналов уровня оптической секции мультиплексирования. 84 Рис. 2.41. Общая функциональная архитектура аппаратуры ОТН 85 Рис. 2.42. Общая функциональная архитектура уровня оптического канала OCh аппаратуры ОТН 86 2.6.1. Функции оборудования уровня оптической секции передачи В состав уровня OTS входят функции образования секции передачи через присоединение заголовка OTSn OH и функции адаптации – согласования дан- ных секции мультиплексирования в точке доступа OTSn AP с секцией передачи OTSn (рис. 2.43). На уровне OTS происходит объединение/разделение трафиковых оптиче- ских сигналов с оптическим служебным каналом OSC (Optical Supervisory Channel). В этот канал вводятся сообщения по обслуживанию OTS, OMS и OCh (рис. 2.44). Сигналы трафика и OSC образуют оптический транспортный мо- дуль OTM или модуль передачи. Канал OSC с сигналами информации OTS, OMS, OCh образует заголовок OTM, т. е. OTH Overhead Signal (OOS). Функциональные процессы в упрощенном формате для уровня завершения OTS представлены на рис. 2.45 и 2.46. В процессе формирования OTMn,m происходит присоединение к много- волновому (многоканальному) сигналу нагрузки канала обслуживания OSC с полностью сформированным полем заголовков OTS, OMS, OCh и т. д. В про- цессе распаковки OTSn разделяются каналы нагрузки и OSC. Из заголовков OOS выделяется OTS ОH, данные которого используются в процессах иденти- фикации TTI, корреляции возможных дефектовых сигналов, в обслуживании управления и создания сигналов следствия состояний TSF-P, TSP-O и других, которые на упрощенной схеме рис. 2.46 не отмечены. Рис. 2.43. Функции уровня OTS 87 Рис. 2.44. Процесс формирования OTMn.m Рис. 2.45. Процесс распаковки OTMn.m 88 Сигналы TSF-P (Trail Signal Fail-Payload) и TSF-O (Trail Signal Fail- Overhead) указывают на повреждение заголовка или нагрузки в тракте секции передачи. Кроме того, повреждения в оптической линии вызывают сигналы dLOS-O, dLOS-P, которые могут активировать процесс снижения мощности пе- редачи, что необходимо по требованиям техники безопасности при работе с по- врежденными волоконно-оптическими линиями. Функционирование процессов OTSn проходит под контролем системы управления, в которой фиксируются все состояния процессов и формируются необходимые команды вмешательства в ненормально проходящие процессы. Между точками доступа секции передачи OTSn AP и точками соединения секции мультиплексирования OMSn CP происходит адаптация многоканально- го (многоволнового) оптического сигнала. Процессы, которые определяют эту адаптацию, представлены на рис. 2.46. Рис. 2.46. Процессы адаптации OTSn OMSn В процессах адаптации OTSn OMSn возможно исполнение таких функ- ций, как оптическое усиление многоволнового сигнала с коррекцией дисперсион- ных искажений, управление блокировкой передачи нагрузки, формирование со- общений FDI-O, FDI-P по сигналам TSF-P, TSF-O. 2.6.2. Функции оборудования уровня оптической секции мультиплексирования OMS В состав уровня OMS входят функции образования многоволнового сигна- ла секции с оптическими каналами OCh и формирования секции через образо- вание заголовка OMSn OH (рис. 2.47). 89 На уровне OMS происходит объединение/разделение трафиковых оптиче- ских каналов и обозначение оптической секции мультиплексирования OMSn через ее заголовок ОН для отдельного оптического канала OOS (рис. 2.48). Рис. 2.47. Функции уровня OMS Рис. 2.48. Процесс формирования OMSn Функциональные процессы в упрощенном формате для уровня завершения OMS приведены на рис. 2.48 и 2.49. 90 Рис. 2.49. Процесс распаковки OMSn Процессы формирования OMSn предполагают формирование заголовка OMS с позициями FDI-P, FDI-O, BDI-P, BDI-O, PMI и их использованием для анализа состояния секции OMSn. Также на уровне OMSn происходит адаптация пользовательских каналов OChn к секции мультиплексирования и обратные процессы распаковки многоканального оптического сигнала на отдельные ка- налы с последующим обслуживанием. На рис. 2.50 и 2.51 приведены схемы процессов адаптации передачи и приема OMSn. На уровне оптической секции мультиплексирования возможна реализация функций защитных переключений секции в режиме 1+1 (т. е. один путь рабочий и еще один путь резервный). 91 Рис. 2.50. Процесс адаптации оптических каналов в секцию мультиплексирования На рис. 2.50 обозначено: DA, Dispersion Accommodation – дисперсионное приспособление; PMDC, Polarization Mode Dispersion Compensation – компенсация поляризационной мо- довой дисперсии На рис. 2.52 представлены функциональные элементы защиты оптической секции мультиплексирования. Из них центральным элементом является комму- татор. Он практически может быть реализован на управляемых и неуправляе- мых направленных ответвителях. Признаком для защитного переключения мо- жет быть потеря сигнала трафика OMSn или сигнала заголовка OMSn OH. Вре- мя срабатывания защитного переключения, согласно рекомендаций ITU-T G.841, может составить интервал 0…10 секунд. 92 Рис. 2.51. Процесс распаковки оптических каналов OCh из секции OMSn Рис. 2.52. Функции подуровня защиты OMSn 93 2.6.3. Функции оптических физических секций OPS Оптические физические секции можно представить в двух форматах OPSo и OPSn. Вариант OPSo предполагает реализацию передачи в одном оптическом канале. Вариант OPSn предполагает реализацию до n оптических каналов. OPSo и OPSn являются упрощением функций OTN. Функциональное представление OPS приведено на рис. 2.53. Рис. 2.53. Функции уровней OPSo, OPSn Представленным на рис. 2.54 функциям терминирования и адаптации со- ответствуют процессы, представленные, в свою очередь, на рис. 2.55–2.57. Рис. 2.54. Процесс терминирования OPSn, n = 0,16 94 Рис. 2.55. Процесс терминирования и адаптации OPSo (передача) – а; процесс адаптации OPSo (прием) – б Рис. 2.56. Процесс адаптации OCh OPSn, n ≤ 16 (32) (передача) |