Информационные структуры OTN

3.1. Структура транспортного модуля OTUk

Основой построения транспортных модулей ОТМ являются транспортные блоки (кадры) оптического канала OTUk трех уровней (k = 1, 2, 3). OTUk всех уровней имеют одинаковую структуру. Транспортные блоки различных уровней в отличие от блоков СЦИ [1] имеют одинаковые размеры, но различную длительность. Естественно, скорость передачи их различается (см. табл. 1).

 

Таблица 1

OTUk	Скорость, кбит/с	Отклонение скорости	Длительность кадра, мкс
OTU1	255/238´2488320 (≈2,7 Гбит/с)	±20×10-6	48,971
OTU2	255/237´9953280 (≈10,7 Гбит/с)	12,191
OTU3	255/236´39813120 (≈43 Гбит/с)	3,035

 

Кадр OTUk представляет собой матрицу, состоящую из четырех строк и 4080-и столбцов, каждая ячейка которой имеет емкость один байт. Чтение матрицы осуществляется слева направо и сверху вниз, так что вначале прочитывается информация кадровой синхронизации, содержащая 7 байтов, а затем область служебной нагрузки (заголовок), также состоящая из 7-и байтов. Завершением всех строк кадра является поле из 256-и столбцов, которое может использоваться для упреждающей коррекции ошибок FEC посредством кода Рида-Соломона (RS). При отсутствии процедуры FEC это поле заполняется балластными нулевыми символами. Заметим, что в байтах биты старших разрядов находятся справа.

Блок OTUk после формирования скремблируется за исключением первых 14-и байтов (байтов кадровой синхронизации и заголовка). Скремблер имеет образующий полином 1+х+х3+х12+х16.

Структура полей кадровой синхронизации и заголовка кадра OTUk такова. Цикловой синхросигнал FAS величиной в шесть байтов, из которых первые три имеют структуру «1111 0110», а вторые три – «0010 1000». Сверхцикловой синхросигнал MFAS имеет переменную структуру («00000000» – в нулевом цикле, «00000001» – в первом, … «11111111» – в 255-м цикле), обеспечивающую содержание 256-и циклов в сверхцикле. Принятая форма сверхциклового синхросигнала позволяет организовывать в сверхцикле субсверхцикловые структуры, содержащие 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. циклов.

Первые три байта SM поля заголовка OTUk являются байтами контроля участка. Байт TTI является идентификатором маршрута тракта и занимает 64 позиции из 256 позиций сверхцикла OTUk. Позиции с 0-й по 15-ю (SAPI) являются уникальным адресом источника, а позиции с 16-й по 31-ю – уникальным адресом приемника. В случае отсутствия адреса соответствующие байты заполняются символами «0».

Байт BIP8, как и в системах СЦИ, используется для контроля появления ошибок методом проверки на четность, но с передачей кодового слова не в каждом цикле, а через цикл.

Первые четыре бита (BEI) байта сообщений обратного канала используются в четных циклах для сообщения о количестве ошибок, обнаруженных посредством BIP8, а в нечетных (BIAE) – об ошибках упаковки данных в блоке OTUk. Бит BDI сигнализирует о дефекте, а IAE о потере цикловой синхронизации. Биты RES третьего байта SM, а также байт RES заголовка – резервные.

Байт GCC используется для организации общего канала связи.

В системах СЦИ для упреждающего исправления ошибок FEC нашли применение внутриполосные коды BCH [5]. В фотонных сетях для FEC используются внеполосные (требующие присоединения к кадру дополнительных байтов) 16-и символьные коды Рида-Соломона RS(255, 239). Каждая основная строка OTUk разбивается на блоки по 239 байтов, для каждого из которых вычисляется контрольная сумма и создается контрольный блок из 16 байтов. Объединенные блоки 239+16=255 являются подстроками OTUk. Контрольные блоки представляют собой остаток от деления исходного блока на образующий полином Р(х) = х8+х4+х3+х2+1. При побайтном мультиплексировании образуются строки блока OTUk. На приеме аналогично вычисляются остатки от деления и сравниваются с принятыми. Их совпадение говорит об отсутствии ошибок, а расхождение – о наличии и расположении ошибок в подстроке. Код RS(255, 239) позволяет обнаруживать до 16 ошибок в подстроке и 8 ошибок корректировать.

Как показывает практика, применение кода RS(255, 239) позволяет увеличить потери кабельного участка на 5 – 8 дБ.

3.2. Структура блока данных ODUk

Поле нагрузки OTUk (см. рис. 5) занимает блок данных оптического канала ODUk, который используется для поддержки тракта «точка – точка».

Скорости передачи ODUk определены для k = 1, 2, 3 (см. табл. 2).

Таблица 2

ODUk	Скорость, кбит/с	Отклонение скорости
ODU1	239/238´2488320 (≈2,5 Гбит/с)	±20×10-6
ODU2	239/237´9953280 (≈10 Гбит/с)
ODU3	239/236´39813120(≈40,3 Гбит/с)

 

В заголовке ODUk размещается информация о функциях эксплуатации и управления оптического канала.

Байты наблюдения тракта РМ (Path Monitoring) ODUk имеют структуру, аналогичную байтам наблюдения секции SM транспортного модуля оптического канала OTUk. Сравнивая рисунки 6 и 9, на которых показаны структуры байтов SM и РМ соответственно, отмечаем их различие в байте, предназначенном для сообщений обратного канала. Это различие заключается в отсутствии сообщений об ошибках синхронизации (IAE, BIAE) и наличии битов STAT (Status) – состояния тракта ODUk. Эти биты могут указывать на разъединение прямого направления передачи, блокировку канала или его аварийное состояние.

Для наблюдения тандемного (транзитного) соединения ТСМ в сети OTN в заголовке ODUk предусмотрено шесть полей. Эти байты контролируют соединения пар пользовательских интерфейсов в сети общего пользования. Например, это могут быть соединения пары оптических сетевых интерфейсов между узлами сети. Кроме того, байты ТСМ позволяют контролировать защитные переключения линейных трактов в подсети OTN (режимы 1+1, 1:1) и трактов оптических каналов (режим 1:n) по сигналам ухудшения качества передачи или повреждения соединения. На уровне оптического канала возможна поддержка наблюдения за защитным переключением в кольцевой сети. Структура полей TCM аналогична структуре поля РМ. Байт ТСМ АСТ указывает, какие поля ТСМ активированы.

Приведен пример распределения байтов ТСМ для наблюдения за тремя участками OTN. На рисунке треугольниками обозначены точки начала и конца трактов ODUk (A1-A2 с наблюдением в ТСМ1, В1-В2 и ВЗ-В4 с наблюдением в ТСМ2 и С1-С2 с наблюдением в ТСМЗ).

Байты GCC (General Communications Channels) образуют пользовательские (операторские) каналы и их формат определяется отдельно по соглашению, например, для сети сигнализации. Четыре байта APS/PCC предназначены для автоматического защитного переключения ODUk и защиты оптического канала. Эти байты образуют сверхцикл из восьми циклов; в первом цикле байты APS/PCC отнесены к защите тракта ODUk, в последующих шести – к шести тандемным соединениям, в последнем цикле сверхцикла – к защите секции OTUk. Сверхциклы APS/PCC образуются на базе сверхциклового синхросигнала MFAS (см. рис. 6).

Байт FTFL (Fault Type and Fault Location Reporting Communication Channel) в заголовке ODUk определен для транспортировки в сверхцикле из 256 байтов сообщений о типе повреждения и трансляции локального повреждения канала связи. Этот байт переносит сообщения в виде 128 байтовых полей прямого и обратного действия. Поле индикации повреждения используется только в трех состояниях: 00000000 – нет повреждения; 00000001 – сигнал повреждения; 00000010 – сигнал ухудшения качества.

Поле идентификации оператора строится в соответствии с международными стандартами: ISO 3166 (код страны) и МСЭ-Т М.1400. Остальные состояния байта FTFL не определены.

В служебной нагрузке ODUk для использования в экспериментальных целях в строке 3 (столбцы 13 и 14) выделены два байта (EXP).

3.3. Структура нагрузочного блока OPUk

Блоки нагрузки оптических каналов OPUk (k = 1, 2, 3) предназначены для упаковки цифровых пользовательских данных. Ввод пользовательских данных может осуществляться бит синхронным способом или асинхронным с двусторонним согласованием скоростей по битам. Скорости передачи для блоков OPUk различных порядков приведены в табл. 3.

Таблица 3

OРUk	Скорость, кбит/с	Отклонение скорости
OРU1		±20×10-6
OРU2	238/237´9953280
OРU3	238/236´39813120

 

OPUk занимает поле нагрузки блока данных оптического канала ODUk и в свою очередь состоит из поля нагрузки пользовательских данных и заголовка (см. рис. 6). Структура заголовка OPUk показана на рисунке 12.

Байт заголовка PSI (Payload Structure Identifier) OPUk является идентификатором структуры нагрузки; он образует 256-и байтный сверхцикл, но только нулевой байт несет сообщение о типе нагрузки РТ (Payload Type), остальные байты резервные. Например, асинхронно введенной информации будет соответствовать комбинация 00000010, а ввод ячеек ATM – комбинация 00000100 и т.д.

Биты 7, 8 байтов JC (Justification Control) образуют трехкомандную систему двустороннего согласования скорости передачи, которая используется при асинхронном вводе информации пользователя. Передача команд в трех байтах обеспечивает защиту от одиночных ошибок.

Байт NJO, (Negative Justification Opportunity), является информационным при отрицательном согласовании скорости передачи, а в байт PJO (Positive JO) вводится вставка при положительном согласовании.

Резервные байты и биты RES предназначаются для будущей стандартизации.

Заметим, что при асинхронной загрузке в OPUk модулей STM-N ввод осуществляется побитно без опознавания байтов. При загрузке пакетов, например, ячеек АТМ, согласование скорости не применяется. При этом последний пакет (ячейка), не полностью поместившийся в поле нагрузки, переносится в следующий модуль OPUk.

 

Иллюстрации к лекции 2

Лекция 3. Формирование универсальных информационных пакетов (технология GFP).

 

Процедуры GFP первоначально были разработаны для замены ранее применяемых методов инкапсуляции данных при вводе в сеть SDH пакетного трафика для удешевления и упрощения оборудования. Метод GFP поддерживает инкапсуляцию таких служб как 10/100/1000 Мбит/с Ethernet, IP, РРР, протоколы сетей хранения данных FC, FICON, ESCON. В будущем планируется поддержка цифровых широковещательных видеосигналов DVB-ASI. Метод GFP адаптирует поток данных на основе кадров переменной длины к потоку с октетной синхронизацией, преобразуя данные различных служб в кадры общего назначения, которые затем отображаются в кадры соответствующей транспортной сети. Эта кадровая структура лучше определяет и исправляет ошибки и обеспечивает большую эффективность использования полосы пропускания, чем традиционные методы инкапсуляции. Еще раз подчеркнем, что метод GFP может быть применен при вводе пакетной информации в любую сеть с октетной синхронизацией.