какая скорость в технологии otn соответствует интерфейсу otu3

Сети DWDM не являются изначально цифровыми сетями, поскольку предоставляют пользователям лишь отдельные спектральные каналы, которые являются лишь средой передачи данных. Также изначально мультиплексоры DWDM выполняли функционал мультиплексоров SDH, в следствии чего унаследовали и ряд недостатков, которые стали проявляться с увеличением скоростей передачи данных.

Optical Transport Network (OTN)

Недостатки систем DWDM, унаследованные от систем SDH:

На преодоление этих недостатков нацелена новая технология оптических транспортных сетей (Optical Transport Network, OTN)

Иерархия скоростей

В настоящее время стандартизованы три скорости OTN, которые выбраны так, чтобы прозрачным образом передавать кадры STM-16, STM-64 и STM-256 вместе со служебными заголовками.

Стек протоколов OTN

Стек протоколов состоит из четырех уровней:

Выравнивание скоростей

Как и в других технологиях, основанных на синхронном мультиплексировании TDM, в технологии OTN решается проблема выравнивания скоростей пользовательских потоков со скоростью передачи данных мультиплексора. Механизм выравнивания скоростей OTN является некоторым гибридом механизма бит-стаффинга технологии PDH и механизма положительного и отрицательного выравнивания на основе указателей, используемого в технологии SDH.

Работа механизма выравнивания OTN зависит от режима отображения нагрузки – Синхронный режим или Асинхронный режим.

Для выравнивания скоростей в кадре OTN применяются два байта:

Мультиплексирование блоков

При мультиплексировании блоков ODU поле пользовательских данных блока OPUk разбивается на так называемые трибутарные слоты (Tributary Slot, TS), в которые помещаются данные блока OPUk-1.

Коррекция ошибок

В OTN применяется процедура прямой коррекции ошибок (FEC), в которой используются коды Рида-Соломона RS(255,239). В этом самокорректирующемся коде данные кодируются блоками по 255 байт, из которых 239 байт являются пользовательскими, а 16 байт представляют собой корректирующий код. Коды Рида-Соломона позволяют исправлять до 8 ошибочных байт в блоке из 255 байт, что является очень хорошей характеристикой для самокорректирующего кода. Применение кода Рида-Соломона позволяет улучшить отношение мощности сигнала к мощности шума на 5 дБ. Этот эффект дает возможность увеличить расстояние между регенераторами сети на 20 км или использовать менее мощные передатчики сигнала.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB

Рекомендуемые статьи по этой тематике

Источник

Оптические интерфейсы транспортных сетей SDH и OTN (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЛОНИИС

Оптические интерфейсы транспортных сетей SDH и OTN : учебное пособие / Н. Н. Кулева, ; ГОУВПО СПбГУТ. – СПб., 2009. – 92 с.

Приведены параметры оптических интерфейсов. Включены задание и исходные данные для курсового проектирования по дисциплине «Перспективные технологии телекоммуникаций».

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 210400 – «Телекоммуникации» и по специальностям:

210406 – «Сети связи и системы коммутации»,

210403 – «Защищенные системы связи»,

210401 – «Физика и техника оптической связи».

ã Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

2F SP RING (2 Fibre Shared Protection Ring) – двухволоконное кольцо с совместно используемой защитой;

3R (Reamplification, Reshaping и Retiming) – усиление, восстановление формы, восстановление временных положений (полная процедура регенерации цифровых сигналов);

4F DP RING (4 Fibre Dedicated Protection Ring) – четырехволоконное кольцо с добавочно выделенной защитой;

4F SP RING (4 Fibre Shared Protection Ring) – четырехволоконное кольцо с совместно используемой защитой;

ADM (Add/Drop) – мультиплексор типа ввода/вывода;

AI (Adapted Information) – адаптированная информация;

AIS (Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния;

AP (Access Point) – точка доступа;

APId (Access Point Identifier) – идентификатор точки доступа;

APS (Automatic Protection Switching ) – автоматическое защитное переключение;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронный режим передачи;

AU (Administrative Unit) – административный блок;

AU AIS (Administrative Unit Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния административного блока;

AU LOP (Administrative Unit Loss Of Pointer) – потеря указателя административного блока;

AU PTR (Administrative Unit Pointer) – указатель административного блока;

AUG (Administrative Unit Group) – группа административных блоков;

BBE (Background Block Error) – блок с фоновыми ошибками;

BBER (Background Block Error Ratio) – коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками;

BDI (Backward Defect Indication) – обратная индикация дефекта;

BDI-O (Backward Defect Indication Overhead) – заголовок обратной индикации дефекта;

BDI-P (Backward Defect Indication Overhead) – полезная нагрузка обратной индикации дефекта;

BEI (Backward Error Indication) – обратная индикация ошибки;

BI (Backward Indication) – обратная индикация;

BIP (Bit Interleaved Parity) – код битового чередуемого паритета;

С (Container) – контейнер;

С-11 (Container of level 11) – контейнер первого уровня, служит для размещения информации со скоростью 1,544 Мбит/с;

С-12 (Container of level 12) – контейнер первого уровня, служит для размещения информации со скоростью 2,048 Мбит/с;

С-2 (Container of level 2) – контейнер второго уровня, служит для размещения информации со скоростью 6,312 Мбит/с;

С-31 (Container of level 31) – контейнер третьего уровня, служит для размещения информации со скоростью 34,368 Мбит/с;

С-32 (Container of level 32) – контейнер третьего уровня, служит для размещения информации со скоростью 44,736 Мбит/с;

С-4 (Container of level 4) – контейнер четвертого уровня, служит для размещения информации со скоростью 139,264 Мбит/с;

CBR10G – сигнал с постоянной скоростью передачи, равной 9953280 кбит/с ± 20 ppm;

CBR2G5 – сигнал с постоянной скоростью передачи, равной 2488320 кбит/с ± 20 ppm;

CBR40G – сигнал с постоянной скоростью передачи, равной кбит/с ± 20 ppm;

CDWD (Coarse Wavelength Division Multyiplexing) – разреженное мультиплексирование с разделением по длинам волн;

CI (Characteristic Information) – характеристическая информация,

СМ (Connection Monitoring) – мониторинг соединения; состояния;

CMEP (Сonnection monitoring end point) – оконечная точка мониторинга соединения;

CMISE (Common Management Information Service Element) – элемент управления общей информацией обслуживания;

CMOH (Сonnection Monitoring Overhead) – заголовок мониторинга соединения;

CP (Connection Point) – точка соединения;

DAPI (Destination Access Point Identifier) – идентификатор точки доступа (места) назначения;

DCC (Data Communication Channel) – встроенный канал сети управления;

DQDB (Distributed Queue Dual Bus ) – дуплексная шина с распределенной очередью;

DXC (Digital Cross-Connect) – кросс-коннект (аппаратура оперативного переключения);

E1, E2, E3, E4 – цифровые сигналы (четырех уровней иерархии PDH в Европе и Австралии;

EB (Errored Block) – блок с ошибками ;

EDC (Error Detection Code) – код детектирования ошибки;

ES (Errored Second) – секунда с ошибками ;

ESR (Errored Second Ratio) – относительная величина секунд с ошибками;

FAS (Frame Alignment Signal) – сигнал цикловой синхронизации;

FDDI (Fibre Distributed Data Interface) – распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическому кабелю;

FDI (Forward Defect Indication) – прямая индикация дефекта;

FDI-O (Forward Defect Indication Overhead) – заголовок прямой индикации дефекта;

FDI-P (Forward Defect Indication Payload) – полезная нагрузка прямой индикации дефекта

FEC (Forward Error Correction) – упреждающая коррекция ошибок;

GCC (General Communication Channel) – основной канал связи;

GFP (Generic Framing Procedure) – основная процедура фреймирования (процедура, позволяющая осуществлять более эффективное и гибкое отображение данных в транспортных сетях);

HP LOM (High order Path Loss Of Multiframe) – потеря сверхциклового синхросигнала тракта низкого порядка;

HP PLM (High order Path Payload Mismatch) – несовпадение полезной нагрузки тракта высокого порядка;

HP RDI (High order Path Remote Defect Indication) – индикация дефекта удаленного конца тракта высокого порядка;

HP TIM (High order Path Trace Identifier Mismatch) – несовпадение идентификатора трассы тракта высокого порядка;

HP UNEQ (High order Path Unequipped) – необорудованный тракт высокого порядка;

HPA (Higher order Path Adaptation) – адаптация тракта высокого порядка;

HPC (Higher order Path Connection) – соединение тракта высокого порядка;

HPT (Higher order Path Termination) – завершение тракта высокого порядка;

IaDI (Intra-Domain Interface) – внутридоменный интерфейс;

IAE (Incoming Alignment Error) – входящая ошибка выравнивания;

IEC (Incoming Error Count) – подсчет ошибок во входящем сигнале;

IrDI (Inter-Domain Interface) – междоменный интерфейс;

LAN (Local Area Network) – локальная вычислительная сеть;

LCAS (Link CapacityAdjustment Scheme) – схема регулирования размера коридора;

LCD (Loss of Cell Delineation ) – потеря плана ячейки (при передаче ATM);

LNC (Local Node Clock ) – подчиненный генератор местного (локального) узла;

LOP (Loss of Pointer) – потеря указателя;

LP APId (Low order Path Access Point Identifier) – идентификатор точки доступа тракта низкого порядка;

LP RDI (Lower order Path Remote Defect Indication) – индикация дефекта удаленного конца тракта низкого порядка;

LP TIM (Lower order Path Trace Identifier Mismatch) – несовпадение идентификатора трассы тракта низкого порядка;

LP UNEQ (Lower order Path Unequipped) – необорудованный тракт низкого порядка;

LPA (Lower order Path Adaptation) – адаптация тракта низкого порядка;

LPC (Lower order Path Connection ) – соединение тракта низкого порядка;

LPT (Lower order Path Termination) – завершение тракта низкого порядка;

LSB (Least Significant Bit) – наименее значащий бит;

MAN (Metropolitan Area Network) – общегородская сеть;

MFAS (MultiFrame Alignment Signal) – сигнал свехцикловой синхронизации;

MRTIE (Maximum Relative Time Interval Error) – максимальная относительная ошибка времени на интервале;

MS–REI (Multiplex Section Remote Error Indication ) – индикация ошибки удаленного конца мультиплексной секции;

MS (Maintenance Signal) – сигнал технического обслуживания;

MSA (Multiplex Section Adaptation) – адаптация мультиплексной секции;

MS-AIS (Multiplex Section Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния мультиплексной секции;

MSB (Most Significant Bit) – наиболее значащий бит;

MSOH (Multiplex Section Overhead) – заголовок мультиплексной секции;

MSP (Multiplex Section Protection) – защита мультиплексной секции;

MS-RDI (Multiplex Section Remote Defect Indication) – индикация дефекта удаленного конца мультиплексной секции;

MST (Multiplex Section Termination) – завершение мультиплексной секции;

MSTE (Multiplex Section Terminating Element) – оконечный элемент мультиплексной секции ;

naОН (non-associated Оverhead) – неассоциированный (несовмещенный) заголовок;

NE (Network Element) – сетевой элемент;

NEF (Network Element Function) – функция элемента сети;

NNI (Network Node Interface) – интерфейс сетевого узла;

OCC (Optical Channel Carrier) – несущая оптического канала;

OCG (Optical Carrier Group) – группа оптических несущих;

OCG (Optical Carrier Group)– группа оптических несущих;

OCh (Optical channel with full functionality) – оптический канал с полной функциональностью;

OChr (Optical channel with reduced functionality) – оптический канал с сокращенной функциональностью;

OCI (Open Connection Indication) – индикация открытого соединения;

ODI (Outgoing Defect Indication) – индикация дефекта выходящего сигнала;

ODU (Optical Channel Data Unit) – блок данных оптического канала;

ОН (Overhead) – заголовок;

OEI (Outgoing Error Indication) – индикация ошибок выходящего сигнала;

OMS ОН (Optical Multiplex Section Overhead) – заголовок оптической мультиплексной секции;

OMS (Optica Multiplex Section) – оптическая мультиплексная секция;

OMU (Optical Multiplex Unit) – оптический мультиплексный блок;

ONNI (Optical Network Node Interface) – сетевой интерфейс оптической сети;

OOF (Out Of Frame) – выход из циклового синхронизма;

OOS (OTM Overhead Signal) – сигнал заголовка OTM;

OPS CI (Optical Physical Section Characteristic Information) –характеристическая информация оптической физической секции;

OPS (Optical Physical Section) – оптическая физическая секция;

OPU (Optical channel Payload Unit) – блок полезной нагрузки оптического канала;

OSC (Optical Supervisory Channel) – оптический канал контроля и управления;

OTH (Optical Transport Hierarchy) – оптическая транспортная иерархия;

OTM (Optical Transport Module) – оптический транспортный модуль;

OTN (Optical Transport Network) – оптическая транспортная сеть;

OTS CI OH (Optical Transmission Section Characteristic Information Overhead) – заголовок полезной нагрузки характеристической информации оптической секции передачи;

OTS CI PLD (Optical Transmission Section Characteristic Information Payload) – полезная нагрузка характеристической информации оптической секции передачи;

OTS CI (Optical Transmission Section Characteristic Information) –характеристическая информация оптической секции передачи;

OTS (Optical Transmission Section) – оптическая секция передачи;

OTS ОН (Optical Transmission Section Overhead) – заголовок оптической секции передачи;

OUT (Optical Channel Transport Unit) – транспортный блок оптического канала;

PCC (Protection Communication Channel) – канал защиты передачи информации;

PLD (Payload) – полезная нагрузка;

PM OH (Path Monitoring OverHead) – заголовок мониторинга тракта;

PM (Path Monitoring) – мониторинг тракта;

PMI (Payload Missing Indication) – индикация отсутствия полезной нагрузки;

PRBS (Pseudo Random Binary Sequence) – псевдослучайная бинарная последовательность;

PSI (Payload Structure Identifier) – идентификатор структуры полезной нагрузки;

PT (Payload Type) – тип полезной нагрузки;

RES (Reserved for future international Standardization) – зарезервировано для будущей международной стандартизации;

SAPI (Source Access Point Identifier) – идентификатор точки доступа источника;

SM OH (Section Monitoring OverHead) – заголовок мониторинга секции;

SM (Section Monitoring) – мониторинг секции;

So (Source) – источник;

TC (Tandem Connection) – тандемное соединение;

TCM OH (Tandem Connection Monitoring OverHead) – заголовок мониторинга тандемного соединения;

TCM (Тandem Connection Monitoring) – мониторинг тандемного соединения;

TxTI (Transmitted Trace Identifier) – передаваемый идентификатор трассы;

UNI (User-to-Network Interface) – интерфейс пользователя сети;

VCAT (Virtual Concatenation) – виртуальная конкатенация;

VCG (Virtual Concatenation Group) – виртуально конкатенированная группа.

Стандартизация оптических интерфейсов вызвана необходимостью продольной и поперечной совместимости оптических линейных трактов. При этом в Рекомендации G.957, например, представляются спецификации оптических интерфейсов оборудования SDH, описанного в Рекомендации G.783, и поперечная совместимость осуществляет возможность смешивания оборудования различных изготовителе на одном оптическом участке, а продольная совместимость в этой же Рекомендации подразумевает соответствие Рекомендации G.955, при которой обеспечивается совместимость работы оборудования сопоставимого иерархического уровня и приложения.

В оптической транспортной сети OTN междоменные интерфейсы IrDI представлены следующими линейными системами:

Стандартизация интерфейсов дает возможность поперечной совместимости для пересечения границы между двумя административными доменами.

Термин «административный домен» означает ресурсы, которые принадлежат одной стороне, например сетевому оператору, провайдеру услуг или конечному пользователю. Административные домены различных сторон не накладываются друг на друга.

Приведенные ниже Рекомендации перечислены в примерном соответствии с их первичным опубликованием, поэтому неслучайно, что в Рекомендациях более поздних опубликований коды приложений (коды применений, прикладные коды, коды использования) усложнены, так как включают дополнительные характеристики применительно к новым появившимся возможностям и способам организации передачи.

Оптические интерфейсы в настоящее время представлены следующими Рекомендациями МСЭ-Т:

G.957. Оптические интерфейсы для оборудования и систем, относящихся к синхронной цифровой иерархии. Данная Рекомендация основана на использовании одного волокна в одном направлении. Приводятся оптические интерфейсы для агрегатных сигналов уровня STM-1, STM-4 и STM-16;

G.691. Оптические интерфейсы для одноканальных STM-64 и других систем синхронной цифровой иерархии с оптическими усилителями. Приводятся оптические интерфейсы STM-4 и STM-16 для очень длинных и сверхдлинных участков, использующих оптические предусилители и/или оптические входные усилители. Также приводятся параметры оптических интерфейсов STM-64 для одноканальных внутристанционных участков и коротких, длинных и очень длинных участков без оптических усилителей;

G.693. Оптические интерфейсы для внутристанционных систем. Приводятся параметры и значения оптических интерфейсов для внутристанционных одноканальных систем с клиентскими сигналами NRZ 10G и NRZ 40G;

G.959.1. Интерфейсы физического слоя оптической транспортной сети. В Рекомендации приводятся междоменные интерфейсы для оптических сигналов, таких как NRZ 2.5G, NRZ 10G;

G.695. Оптические интерфейсы для CWDM. Приводятся интерфейсы для сигналов NRZ 1.25G, NRZ 2.5G с числом каналов не выше 16;

G.696.1. Приложения для продольно совместимых внутридоменных IaDI DWDM. Приводятся интерфейсы для топологии точка–точка с оптическими линейными усилителями и без усилителей для клиентских сигналов 1.25G, 2.5G, 10G и 40G;

G.698.1. Многоканальные DWDM приложения с одноканальными оптическими интерфейсами. Приводятся значения оптических параметров для интерфейсов физического слоя систем DWDM, первично используемых для городских приложений, с сигналами 2.5G и 10G в сетях с разными топологиями.

Оптические интерфейсы задаются в виде кодов приложений. Согласно этим кодам приводятся параметры интерфейсов, определенные в контрольных точках, которые детализированы в перечисленных выше Рекомендациях. Для этого введено понятие интерфейсов основного пути (основного тракта) MPI. Интерфейсы MPI – это, как правило, интерфейсы с оптическим кабелем большой протяженности. Особенности основного пути налагают требования на оконечную аппаратуру. Из-за многообразия активного и пассивного оборудования на оптическом пути (усилители, мультиплексоры и т. д.) в Рекомендациях для одноканальных и многоканальных систем контрольные точки S и R должны интерпретироваться в общем смысле и должны быть детализированы для каждой системы. Соединительные оптические кабели между любыми оптическими устройствами внутри оконечного оборудования называются дополнительными путями или вспомогательными трактами.

Для перечисленных интерфейсов используются одномодовые оптические волокна, представленные Рекомендациями:

G.652. Характеристики одномодовых оптических волокон и кабелей;

G.653. Характеристики одномодовых оптических волокон и кабелей со смещенной дисперсией;

G.654. Характеристики одномодовых оптических волокон и кабелей со смещенной длиной волны отсечки;

G.655. Характеристики одномодовых оптических волокон и кабелей с ненулевой смещенной дисперсией.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Оптические интерфейсы для оборудования и систем,

относящихся к синхронной цифровой иерархии

Классификация оптических интерфейсов STM-1, STM-4 и STM-16 в кодах приложений:

S – межстанционные короткие (Short–haul);

В кодах содержится две цифры. Первая из них имеет значения 1, 4 или 16 – это уровень STM. Вторая цифра имеет значения:

1 – при использовании длины волны излучения 1310 нм и волокна в соответствии с G.652;

2 – при использовании длины волны излучения 1550 нм и волокна в соответствии с G.652;

3 – при использовании длины волны излучения 1550 нм и волокна в соответствии с G.653.

Классификация оптических интерфейсов STM-1, STM-4, STM-16,

Источник

Цифровая кросс-коммутация OTN

OTN – основная технология построения магистральных волоконно-оптических сетей связи на сегодняшний день, сменившая SDH/SONET. Аббревиатура OTN расшифровывается как Optical Transport Network («оптическая транспортная сеть»).

Технология OTN стандартизирована сектором телекоммуникаций Международного союза электросвязи (ITU-T) в декабре 2009 года, см. «ITU-T Recommendation G.709 “Interfaces for the Optical Transport Network (OTN)”».

Принцип действия

Принцип технологии OTN заключается в том, что сигналы различных форматов упаковываются в стандартные контейнеры, которые затем передаются по волоконно-оптической сети. Таким образом, обеспечивается возможность передачи по транспортной сети любых необходимых типов клиентских сигналов (STM, ATM, IP, Fibre Channel, InfiniBand и др.), а также эффективное использование пропускной способности за счет плотной упаковки разнородного трафика.

В заголовки контейнеров может добавляться служебная информация, которая позволяет контролировать прохождение трафика по сети и обнаруживать ошибки работы, а также избыточное кодирование, которое позволяет восстанавливать повреждённый трафик без необходимости его повторной передачи.

Технология коррекции ошибок FEC, применяемая в сетях OTN, позволяет успешно восстанавливать переданный сигнал даже после существенных искажений и затуханий, что даёт возможность строить оптоволоконные магистрали OTN протяжённостью сотни и тысячи километров.

Историческая справка

Исторически в телекоммуникациях развивались два типа технологий:

1) ориентированные на передачу каналов: синхронные (SDH) и асинхронные (ATM);

2) ориентированные на передачу пакетов: Ethernet/IP.

Технологии первого типа гарантируют доставку трафика между терминальными узлами сети за фиксированное время, однако требуют использования более сложного и дорогостоящего оборудования, и более уязвимы к повреждениям оборудования в узлах сети. Пакетные технологии более просты, дешевы и устойчивы к атакам на промежуточные узлы, но при этом время доставки трафика (и вообще доставка любого отдельно взятого пакета) не гарантируется; задача повторной отправки утерянных пакетов возложена на клиентское оборудование.

На протяжении последних двух десятков лет доля технологий первого типа (SDH, ATM) на сетях связи неуклонно снижается, а технологий второго типа (Ethernet/IP) – возрастает. Развитие технологии SDH остановилось на скорости 40 Гбит/с (STM-256), ATM – на скорости 10 Гбит/с. В то же время, пакетные технологии успешно развиваются: сегодня уже успешно применяется технология 100 Гбит/с Ethernet, и это наверняка не предел. Клиентское оборудование до сих пор использует оба типа интерфейсов.

Необходимость передачи по магистральным сетям скоростного трафика разных форматов (SDH, Ethernet и др.) стала одной из основных предпосылок для разработки технологии OTN. Эта технология позволяет передавать по транспортной сети данные разных типов внутри стандартных контейнеров с фиксированным временем доставки.

Структура контейнера OTN

Контейнер OTN строится путём добавления к исходным клиентским данным нескольких заголовков, каждый из которых выполняет свою функцию.

Во-первых, клиентский трафик разбивается на части нужного размера, после чего к каждой из них добавляется заголовок, описывающий тип трафика. Получившийся блок информации называется OPU – Optical Payload Unit, «оптический блок нагрузки». Блок OPU передаётся в неизменном виде из конца в конец сети – т.е. от точки приёма клиентских данных до точки выдачи этих данных клиенту.

Во-вторых, к блоку OPU добавляется служебная информация, необходимая для мониторинга прохождения сигнала по сети и управления процессом передачи сигнала. Получившийся блок информации называется ODU – Optical Data Unit, «оптический блок данных». Блок ODU также передаётся в неизменном виде из конца в конец сети – т.е. от точки приёма клиентских данных до точки выдачи этих данных клиенту.

В-третьих, к блоку ODU добавляется избыточное кодирование (FEC) и дополнительная служебная информация – для мониторинга, контроля и восстановления трафика на отдельном сегменте сети между двумя транспондерами. Получившийся блок информации называется OTU – Optical Transport Unit, «оптический транспортный блок». Блок OTU передаётся в неизменном виде в пределах участка сети, ограниченного транспондерами (т.е. пунктами, где сигнал преобразуется в электронный вид для 3R-регенерации).

Таким образом, по сети OTN передаются контейнеры OTU, каждый из которых представляет собой «матрёшку», где под несколькими слоями служебных данных скрывается исходный клиентский сигнал. Можно сказать, что клиентский сигнал «завёрнут» в несколько слоёв служебных данных – поэтому технологию OTN называют также «digital wrapper technology», или «optical channel wrapper» (англ. wrapper – обёртка).

Скорость в сети OTN

На уровне ODU стандартизированы следующие скорости:

Полезная скорость

Применение

Транспорт

Мультиплексирование

ODU-01,25 Гбит/сSTM-1/4, Gigabit Ethernet, Fibre Channel—ODU-12,5 Гбит/сSTM-16, 2 Gigabit Fibre Channel2 ODU-0ODU-210 Гбит/сSTM-64, 10 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Fibre Channel8 ODU-04 ODU-1ODU-340 Гбит/сSTM-256, 40 Gigabit Ethernet32 ODU-016 ODU-14 ODU-2ODU-4100 Гбит/с100 Gigabit Ethernet80 ODU-040 ODU-110 ODU-22 ODU-3ODU-FLEXN*1,25 Гбит/сEPON, GPON, InfiniBand, CPRI и др.

Таблица представляет иерархию контейнеров OTN в упрощённом виде. Полный перечень стандартизированных контейнеров на уровнях OTU и ODU и точные значения скоростей можно найти в документах ITU-T.

OTN-транспорт и OTN-мультиплексирование

Изначально в стандарте OTN предполагалась передача внутри контейнера только соответствующего клиентского сигнала («прозрачный» транспорт). Например, в контейнере ODU-2 мог передаваться либо сигнал STM-64, либо сигнал 10 Gigabit Ethernet.

Впоследствии было принято дополнение, которое стандартизировало возможность OTN-мультиплексирования: т.е. передачи в контейнере более высокого уровня нескольких контейнеров более низкого уровня со смешанным клиентским трафиком. Таким образом, контейнер ODU-2 стало возможным использовать, например, для передачи четырёх контейнеров ODU-1, в трех из которых передается клиентский трафик STM-16, а в четвертом – два контейнера ODU-0 с клиентским трафиком Gigabit Ethernet в каждом.

Современные сети связи построены, в основном, с использованием мукспондеров – устройств, которые объединяют несколько низкоскоростных клиентских каналов в один высокоскоростной OTN-канал с использованием OTN-мультиплексирования.

На начальном этапе развития OTN-сетей, OTN-мультиплексирование позволяло наиболее эффективно использовать имеющуюся пропускную способность, и широко применялось операторами связи.

По мере развития OTN-сетей и перехода к все более скоростным каналам (ODU-4 и в перспективе выше) проявились недостатки такой архитектуры: громоздкость (необходимость использования мукспондеров двух или даже трёх уровней) и необходимость ручной перекоммутации для изменения структуры трафика.

Например, для передачи клиентских каналов Gigabit Ethernet (GE) в составе скоростного канала 100 Гбит/с необходимо использовать, по меньшей мере, два уровня мукспондеров: один для агрегации каналов GE в уровень ODU2 (10 Гбит/с), и второй – для агрегации каналов ODU2 в ODU4 (100 Гбит/с). При этом внутри каждого мукспондера агрегация выполняется также в несколько этапов: GE→ODU-0→ODU-1→ODU-2, и ODU-2→ODU-3→ODU-4. Если в какой-то момент оператору связи потребуется переключить данный канал GE в другой высокоскоростной канал 100 Гбит/с (например, с целью оптимизации загрузки скоростных каналов разнородным трафиком), необходимо будет вручную перекоммутировать патчкорды.

Объективные ограничения OTN-мультиплексирования и необходимость дальнейшего развития транспортных сетей привели к внедрению OTN-коммутации.

OTN-коммутация

Термин «OTN-коммутация» (OTN X-Connect) означает возможность произвольно перераспределять OTN-трафик между различными портами одного устройства на уровне отдельных контейнеров ODU.

Например, терминальный OTN-коммутатор позволяет оператору управлять распределением трафика клиентских портов по транспортным каналам. При этом каждый клиентский порт больше не связан жестко с определённым транспортным каналом (как в мукспондере): трафик можно перебрасывать на любой транспортный интерфейс через систему управления, либо вообще настроить автоматическое перераспределение трафика в зависимости от загрузки каналов.

Эффективное использование полосы перспективных «суперканалов» (500 Гбит/с, 1 Тбит/с) возможно только с использованием OTN-коммутаторов. Сложно предположить, как ручная коммутация мукспондеров позволила бы эффективно управлять загрузкой такой полосы, оперативно перестраивать структуру трафика в зависимости от потребностей клиентов и загрузки транспортной сети.

Ещё более многообещающая идея – использование OTN-коммутаторов в промежуточных узлах транспортной сети. Это позволит динамически распределять по различным сетевым маршрутам множество низкоскоростных контейнеров OTN, имеющих разные источники генерации и терминирования.

OTN и DWDM

Технология OTN обычно используется вместе с технологией спектрального уплотнения (DWDM). При этом по одному волокну передаются одновременно несколько каналов OTN на разных длинах волн.

На сегодняшний день, ведущие производители магистрального оптического оборудования предлагают DWDM-системы, которые обеспечивают передачу до 96 каналов по одному волокну с полезной скоростью в каждом канале до 100 Гбит/с (OTU4). Ведётся разработка перспективных DWDM-систем, как в области увеличения количества каналов (до нескольких сотен), так и в области увеличения скорости в каждом канале (до 200 Гбит/с, 400 Гбит/с и т.д.).

Связка технологий OTN и DWDM сегодня является типовым, наиболее распространённым решением для построения оптоволоконных магистралей, которое активно развивается и будет применяться в будущем в долгосрочной перспективе.

OTN и ROADM

Для управления отдельными длинами волн в сети DWDM (например, их перенаправления на тот или иной маршрут) могут использоваться перестраиваемые оптические мультиплексоры ввода-вывода (ROADM, reconfigurable optical add-drop multiplexer).

ROADM-коммутация может применяться одновременно с OTN-коммутацией. ROADM позволяет управлять потоками данных на уровне оптических каналов (длин волн) – например, перенаправляя поток 100 Гбит/с по тому или иному маршруту транспортной сети. OTN-коммутация позволяет управлять потоками данных на уровне отдельных контейнеров ODU (т.е. от 1,25 Гбит/с) – например, перенаправляя низкоскоростные потоки клиентских данных на тот или иной скоростной оптический канал.

OTN и IP MPLS

При небольшом масштабе транспортной сети связи (городская, корпоративная) можно рассматривать два основных варианта её построения: на основе технологии Ethernet (на коммутаторах IP MPLS) и на основе оборудования DWDM/OTN с поддержкой различных форматов клиентских сигналов (включая, в том числе, и Ethernet).

В штатном режиме работы, оба варианта транспортной сети способны обеспечить примерно одинаковую функциональность. В то же время, по мнению многих операторов связи, технология OTN выглядит предпочтительнее по ряду причин:

1) Сети IP MPLS строятся в расчете на среднюю загрузку, а не на максимальную. Это эффективно экономически, что и обуславливает популярность таких сетей в массовых применениях – но при превышении трафиком среднестатистического уровня избыточные пакеты сбрасываются. В сетях OTN сброс пакетов не предусмотрен в принципе, все данные поступившие на входной порт канала OTN гарантировано передаются на выходной порт.

3) Время доставки пакета в сети IP MPLS не гарантируется; в сети OTN передача трафика происходит с жёсткой привязкой к тактовым частотам и таким образом время доставки пакетов между портами сети строго детерминировано.

4) Переключение на резервный канал в сети OTN осуществляется за время не более 50 мс, в реальности для коротких линков время переключения может составлять 10-20 мс. В сетях IP MPLS декларируется время переключения не более 50 мс.

5) Возможности мониторинга и управления трафиком для сетей OTN развиты в большей степени, чем для IP MPLS, в силу изначальной ориентированности на магистральные транспортные сети. Возможен вывод детальной статистики о состоянии портов и сервисов в режиме реального времени, анализ и визуализация трафика. Сети IP MPLS предполагают более простой функционал мониторинга и управления.

Таким образом, хотя технологии OTN и IP MPLS близки по своим параметрам, гарантированная доставка разнородного трафика и наличие кодирования FEC делают технологию OTN / DWDM более предпочтительной для реализации критичных приложений транспортного уровня. Важным преимуществом является и широкие возможности расширения полосы (N*100 Гбит/с по паре волокон, где N может достигать нескольких десятков), недостижимые в сетях IP MPLS.

В качестве оптимальной архитектуры сети, вероятно, следует рассматривать связку OTN/DWDM и IP MPLS, где OTN/DWDM используется как базовая транспортная технология (опорная сеть связи уровня N*100 Гбит/с), а IP MPLS используется для интеграции низкоскоростных пользовательских интерфейсов, коммутации и маршрутизации трафика.

Источник