В. Г. Фокин Когерентные оптические сети
 Скачать 13.92 Mb.
|
|
2.6.4. Функции уровня оптических каналов OCh Функции уровня оптических каналов могут быть реализованы в двух вари- антах: с использованием отдельного ассоциированного оптического канала обслуживания заголовков OCh и оптической кроссовой коммутации; без использования отдельного ассоциированного оптического канала и для заголовков OCh и без кроссовой коммутации. На рис. 2.58 представлена общая архитектура функций уровня оптических каналов OCh. Функции кроссовой коммутации уровня OCh Функции кроссовой коммутации поддерживают однонаправленную пере- дачу и защитные переключения по схеме 1+1, в том числе защиту в SNC/N. Для соединений используется коммутационная матрица с внутренним маршрутиро- ванием. Маршрутирование осуществляется через функции управления. При этом каждое соединение в матрице между входом и выходом применительно к оптическому каналу характеризуется: типом соединения: однонаправленное или однонаправленное защища- емое 1+1; направленность трафика: однонаправлено, двунаправлено; точки входа и выхода: точки подключения. 96 Проведение соединения может характеризоваться следующими признаками: дополнение и перемещение защиты; дополнение и перемещение соединений к или от широкополосного со- единения; изменение времени ожидания восстановления; изменение типа операций; изменение времени согласования или восстановления синхронизма. Рис. 2.58. Общая архитектура функций уровня оптических каналов Процессы коммутации предполагают выработку сообщений индикации открытых соединений OCI (Open Connection Indication). Эти сообщения пере- даются в виде сигналов: o CI PLD, отсутствие оптической нагрузки в канале; o CI OH, отсутствие соединения вход/выход; o CI SSF-P и CI SSF-O, это пропадание сигнала нагрузки и сигнала заго- ловка оптического канала. Функции терминирования OCh Функции терминирования (завершения) оптического канала связаны с формированием блоков данных для канала OOS (рис. 2.59). Эти данные пред- ставлены в виде сообщений: FDI-P, FDI-O, OCI. Благодаря функциям корреля- ции дефектов возможно формирование сигналов: LOS-P, SSF, SSF-P, SSF-O, OCI. 97 Рис. 2.59. Процессы терминирования OCh Функции адаптации OCh Функции адаптации OCh заключаются в подготовке цифровых данных бло- ков транспортного модуля OTUk для передачи и соответственно приема в OCh. Наиболее сложный процесс адаптации OTUk OCh и OCh OTUk представ- лен на рис. 2.60 и 2.61. Наибольшая сложность заключена в процессе FEC. Учитывая, что OCh может быть загружен не только данными OTUk, но и данными другого происхождения, далее рассматриваются процессы адаптации: OCh CBR; OCh RSn; OCh GbE. Рис. 2.60. Процесс адаптации OTUk/OCh (передача) 98 Функции адаптации в оптический канал данных с фиксированной скоро- стью CBR (2,5 Гбит/c, 10 Гбит/с и 40 Гбит/с) заключаются в согласовании ско- ростей в определенных интервалах отклонения тактовых частот: 2,5 Гбит/с 2 488 320 кбит/c 20 10 –6 2 488 320 кГц 20 10 –6 ; 10 Гбит/с 9 953 280 кбит/c 20 10 –6 9 953 280 кГц 20 10 –6 ; 40 Гбит/с 39 813 120 кбит/c 20 10 –6 39 813 120 кГц 20 10 –6 Также при согласовании определяется джиттер и вандер согласно реко- мендаций ITU-T G.781, G.783. Функции адаптации в оптический канал данных после регенерации RSn также заключаются в восстановлении тактового синхронизма с известными пределами отклонения тактов от номиналов, дрожаний фазы. Кроме того, фик- сируется структура циклового сигнала, например, STM-N, и связанные с ней процедуры обнаружения состояний LOF, AIS. Функции адаптации данных сетей Ethernet (1000 Мбит/с, 10/40/100 Гбит/с) в оптические каналы OCh могут реализовываться как асинхронно, так и синхрон- но. В последнем варианте используется общий высокостабильный тактовый син- хронизм, порождаемый атомными эталонами (водородным, цезиевым или руби- диевым) и решения, предусмотренные стандартами G.8260…G.8272 ITU-T, в частности, с использованием маркера синхронизации и сетевого распределения тактового синхронизма [23]. Рис. 2.61. Процесс адаптации OTUk/OCh (прием) 99 2.6.5. Исполнение функций OTU в аппаратуре OTH Общий поток функций OTUk имеет два подраздела: терминирование OTUk и приспособление OTUk для переноса ODUk через сеть OTN. Кроме то- го, при исполнении функций OTU возможно согласование OTUk с сигналами, проходящими без преобразований ODUk (рис. 2.62). Процесс терминирования OTUk связан с реализацией байтов наблюдения секционного заголовка SMOH, в который входят идентификаторы и контроль ошибок (рис. 2.63, 2.64): SMIH TTI – идентификатор тракта; SMOH BDI – идентификации дефекта в обратную сторону; SMOH BEI/BIAE – индикация ошибок и ошибки выравнивания в обратное направление; SMOH BIP-8 – контроль ошибок; SMOH IAE – ошибка выравнивания по входу; SMOH RES – резервирование заголовка. Рис. 2.62. Функции OTUk Функции адаптации OTUk ODUk определены рядом процессов (рис. 2.65 и 2.66): синхронизацией по тактам (СК), по циклам (FS), по сверхциклам (MFS) для сигнала ODUk; селекцией сигнала (выбором режима), например, ODUk–LCK или бло- кировкой; генерацией сигнала OTUk с учетом фактора коррекции ошибок 255/239; ошибками согласования по входу IAE; упаковкой ODUk OTUk и распаковкой OTUk ODUk и др. 100 Рис. 2.63. Процессы терминирования OTUk (передача) Рис. 2.64. Процессы терминирования OTUk (прием) 101 Рис. 2.65. Процессы адаптации ODUk OTUk (передача) Рис. 2.66. Процессы извлечения OTUk ODUk (прием) Процессы извлечения данных ODUk из OTUk сопровождаются тактирова- нием, синхросигналами циклов и сверхциклов. В случае ухудшения сигнала тракта или повреждения вырабатываются сигналы SSD и SSF, AIS. 102 Функции блока данных оптического канала ODUk Функции блока данных оптического канала подразделяются на сетевые функции и функции адаптации пользовательской нагрузки. Функции сетевые ODUk определяют данные заголовка в точках соединения. Среди функций ODUk является важнейшей, с точки зрения сетевых по- строений, функция коммутации (кроссовых соединений и тандемного кон- троля). Благодаря этой функции возможны защитные переключения 1+1 в SNC/N, SNC/I и SNC/S. Обозначения и соответствующие им функции защитных переключений: SNC, Subnetwork Connection – соединение в подсети; SNC/I, SNC inherent monitoring – соединение в подсети с обязательным контролем; SNC/S, соединение в подсети с контролем на основе функций ТСМ (тан- демных соединений); SNC/N, соединение в подсети без контроля. При реализации функций коммутации ODUk используется маршрутизация соединения в матрице однонаправленного и двунаправленного трафика. Также фиксируется процесс обнаружения открытого соединения (OCI). Операции, связанные с коммутацией ODUk, определены в рекомендациях ITU-T G.841, G.873.1. Заголовок ODUk является средством терминирования в сети. Терминиро- вание на передаче предполагает ввод сообщений BIP-8, BDI, BEI, TTI в заголо- вок ODUk OH и их оценку на приемной стороне. Это аналогично рассмотрен- ному ранее для OTUk. Поэтому опускается в детальном рассмотрении. Больший интерес представляют функции адаптации пользовательской нагрузки в ODUk. Адаптация пользовательской нагрузки в блок данных оптического канала ODUk В блок данных оптического канала ODUk могут вводиться пользователь- ские информационные данные различного происхождения: с постоянной скоростью передачи CBR (2,5 Гбит/с, 10 Гбит/с, 40 Гбит/с; 100 Гбит/с); в виде кадров GFP; в виде ячеек АТМ; в виде тестовых блоков; в виде восстановленных данных секции регенерации ОТН. Каждый вид информационной нагрузки имеет особенности размещения и восстановления. Коротко рассмотрим особенности адаптационных функций. 103 Адаптационные функции ODUk применительно к CBRx (x = 2,5 Гбит/c, 10 Гбит/с, 40 Гбит/c) Особенностью размещения данных CBRx в ODUk является асинхронное согласование скоростей в блоке нагрузки оптического канала OPUk, оснащае- мого служебными полями данных (RES, PT, JC). Тактовые сигналы ODUk и CBR могут отличаться по причине самостоятельности источников в известных пределах 20 10 –6 . Для компенсации расхождений тактов используются бай- ты N/PJO в структуре OPUk. Число этих байт зависит от скорости (табл. 2.15). Табл. 2.15. Емкость буферной памяти для компенсации различия скоростей Вид согласования Необходимая буферная память 2,5 Гбит/с ODU1 10 Гбит/с ODU2 40 Гбит/с ODU3 2 байта 8 байт 32 байта Требуемая емкость буферной памяти для ODU4 в стандартах 2012 г. не определена. На рис. 2.67 представлен процесс размещения данных CBRx в ODUk. Обрат- ный процесс демонстрируется на рис. 2.68. Рис. 2.67. Процесс адаптации данных CBRx в поле нагрузки ODUk 104 Функции адаптации виртуальных путей АТМ в блок данных оптического канала ODUk Стандартом ОТН предусмотрено размещение трактов АТМ в трактах ODUk. Это размещение связано с назначением виртуальных путей VP в коли- честве 0 ≤ K ≤ 2 N − 1, где N = 12 бит для межсетевых интерфейсов и N = 8 для интерфейса пользователя. На рис. 2.69 представлен процесс образования трак- тов VP для ячеек АТМ. Рис. 2.68. Процесс идентификации данных CBRx к потребителю Рис. 2.69. Образование трактов VP ATM 105 Ячейки АТМ, принадлежащие одному потоку, имеют опознавательный код VPI (идентификатор). Ячейки с различными идентификаторами мультиплекси- руются одна за одной в общий поток данных, встраиваемых в OPUk (рис. 2.70). Разделение этих ячеек после выгрузки из OPUk производится по их идентифи- катору VPI = 0, VPI = К. Асинхронное мультиплексирование и демультиплек- сирование ячеек и их размещение в OPUk происходит в рамках общего процес- са. Необходимо отметить, что размещение осуществляется по байтам (октета- ми) синхронно в OPUk. Функциональное представление разделения виртуаль- ных путей на приемной стороне приведено на рис. 2.71. Рис. 2.70. Мультиплексирование асинхронных ячеек в OPUk Рис. 2.71. Функциональное представление разделения трактов VP ATM Функции процессов NULL и PRBS Процессы NULL и PRBS относятся к внутренним для сети OTN процессам и предусматривают возможности тестирования оборудования и трактов. Про- цесс NULL предполагает заполнение поля нагрузки двоичными нулями. Про- цесс PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence ) предполагает заполнение поля нагрузки псевдослучайным чередованием двоичных единиц и нулей. При этом сохраняется заполнение заголовков и другие функции циклов и сверхциклов передачи ODUk, OTUk. 106 Функции процесса RSn Процесс RSn связан с регенерацией цифровых данных, передаваемых в OTN или другой сети. При размещении регенерированных данных в структуру ODUk возможна асинхронная и синхронная побитовая адаптация. При асин- хронной побитовой адаптации должны выполняться требования по стабильно- сти задающих генераторов взаимодействующих систем: 1 6 239 4 2 488 320 кГц 20 10 239 k k , где k = 1, 2, 3, 4. При этом в процессе адаптации задействованы байты заголовка ODUk PJO и NJO, JC, PT. Синхронная адаптация предусматривает возможность согласо- вания тактового синхронизма оборудования ODUk от оборудования RSn. Функции коммутационных процессов COMMS Функции коммутационных процессов COMMS заключаются в возможно- сти организации соединений пользователей через уровень OCh блоками данных ODUk (рис. 2.72). В реализации процессов COMMS могут быть задействованы все известные механизмы адаптации и обозначения в заголовках ODUk. Функции подуровня тандемных соединений ODUk На подуровне тандемных соединений ODUkT возможно сквозное прохож- дение или терминирование ODUk. При терминировании ODUk обрабатывается заголовок ТСМ на предмет определения статуса тракта ODUk ТСМ. При этом происходит обработка байт ТСМ: TTI – идентификации тракта; BDI – сообщение о дефекте в обратную сторону; BEI/BIAE – ошибки выравнивания в обратную сторону; BIP-8 – контроль ошибок. Функциональное наполнение указанных байт определено ранее. Процессы терминирования тандемных соединений показаны на рис. 2.73 и 2.74. Рис. 2.72. Функции процессов COMMS 107 Рис. 2.73. Процесс терминирования тандемных соединений (передача) Рис. 2.74. Процесс терминирования тандемных соединений (прием) 108 2.7. Сетевые функции оборудования OTH Сетевые функции оборудования OTH чаще всего представляют в техниче- ских документах в виде трех групп: организации и защиты соединений в инте- ресах пользователей; управления и мониторинга в сети встроенными средства- ми и внешними устройствами; синхронизации цифрового оборудования. Развернутый пример оптической сети с различными соединениями пред- ставлен на рис. 2.75, где приведены обозначения различных по набору функций сетевых элементов: цифровой кроссовый коммутатор SDH (DXC) с поддержкой соединений в интересах пользователей модулями STM-N; терминал оптической сети OTN c функцией соединения OPS, функцией 3R регенерации при передаче кадров OTM0, линейным терминированием LT для секций OTSn, OMSn и оптических каналов OCh/OTUk; промежуточные оптические усилители R с возможностями 1R, 2R (с возможностью усиления и компенсации дисперсии), достум к сервисному каналу OSC для контроля секции OTSn; реконфигурируе- мый оптический мультиплексор выделения/ввода ROADM, поддерживающий доступ к оптическим секция OTSn, OMSn и отдельным и даже всем каналам OCh; узловой оптический кроссовый коммутатор с функциями установления соединений спектральных каналов на отдельных волнах и в цифровых форма- тах ODUk. Рис. 2.75. Пример структуры оптической сети OTN/OTH и ее соединений В определениях и терминах оптических транспортных сетей OTN преду- смотрены следующие позиции по управлению: управление оптической транспортной сетью на основе концепции TMN (Telecommunications Management Network – сеть управления телекоммуникаци- ями); управление подсетью оптической транспортной сети с использованием отдельных каналов передачи данных; управление сетевым элементом OTN. 109 Под управлением сети OTN или подсетью OTN входит достаточно широ- кий набор функций, определенных рядом рекомендаций ITU-T, например, М3010, М3013, G.874, G.7710, G.7712 и т. д. Общая модель организации управ- ления в сети OTN приведена на рис. 2.76. практическая реализация управления представляет собой контроллер с встроенной программой (операционной си- стемой управления сетевым элементом) и внешними интерфейсами Q для кана- лов передачи данных (COMMS – OH, GCC1, GCC2) как в сервисном канале OSC (общие функции управления на рис. 2.36), так и во встроеных каналах GCC1, 2 (рис. 2.23). Рис. 2.76. Общая модель организации управления в сети OTN В модели организации управления обозначено: MCF – функции передачи сообщений, содержащие протокольные блоки и физические средства передачи данных управления; MAF – прикладные функции управления (управление кон- фигурацией, безопасностью, повреждениями, качеством и расчетами); MIB – информационная база управления с размещенными информационными блоками (шаблонами) объектов; D&T – данные и время управляющих воздействий; FCAPS – исполнение функций управления (конфигурацией, безопасностью, по- вреждениями, качеством и расчетами); AF – базовые функции сетевых элемен- тов, подлежащие управлению; Q – интерфейсы управления при взаимодействии управляющей сети (LAN) и управляемой сети OTN, и взаимодействия между сетевыми элементами для создания каналов управления (в заголовках ОН, в ка- налах GCC и COMMS); F – интерфейсы локального управления. Функции управления сетевым элементом (аппаратурой) ОТН определены рядом рекомендаций ITU-T (G.874/2010, G.874.1/2012, G.806/2009, G.798/2012, G.7710/2012 и т. д.). Функции управления сконцентрированы в блоки управле- ния, представленные на рис. 2.77. Исполнение функций управления связано с обработкой сообщений от узлов аппаратуры и посылки команд на исполнение в узлы аппаратуры. 110 Примерами обработки сигналов повреждений могут быть уже рассмотрен- ные в примерах в точках информационного взаимодействия: на уровне OTSn сигналы TIM, BDI, BDI-O, BDI-P, LOS-O, LOS-P; на уровне OMS сигналы BDI, BDI-O, BDI-P, SSF, SSF-O, SSF-P, LOSP; на уровне OCh сигналы LOS-P, SSF, SSF-P, SSF-O, OCI, LOM; на подуровне OTUk сигналы TIM, DEG, BDI, SSF и т. д. Процессы обработки сигнальных сообщений могут занимать временные интервалы от 2,5 0,5 с до 10 0,5 с. Рис. 2.77. Функция управления аппаратурой ОТН Обозначение на рис. 2.77: MIB, Management Information Base – информационная база управления; MCF, Message communications Function – функции передачи сообщений. Сетевые функции синхронизации в оборудовании OTH применяются для согласования скоростей передачи в оптических каналах от различных источни- ков цифровых потоков (рис. 2.34). Опорой синхронизации служит первичный эталонный генератор ПЭГ (рис. 2.78). От него производится принудительная синхронизация генераторов сетевых элементов (ГСЭ) OTH, которые размеща- ются в транспондерные блоки. При этом стандартными решениями ITU-T (ре- комендации G.811, G.812, G.813) допускается использование вторичных гене- раторов ВЗГ для устранения накоплений фазовых дрожаний, размещаемые вне оборудования оптической сети отдельными блоками. Синхронизирущим сигналом служит канальный сигнал на стандартной скорости OTH (табл. 2.3). Необходимо подчеркнуть, что использование сети 111 синхронизации в составе оптической сети OTN/OTH не является строго обяза- тельным в пределах местных и внутризоновых сетей из-за ограниченного коли- чества СЭ и больших допусков по стабильности ГСЭ, обусловленной возмож- ностями асинхронного согласования скоростей цифровых потоков. Рис. 2.78. Структура цепи синхронизации сетевых элементов OTH |