Fokin_Kogerentnye_opticheskie_seti_

Рис. 2.9. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптических модулей OTM

Схема позволяет проследить гибкие возможности цифрового и оптического мультиплексирования от простейших одноканальных решений по передаче в волоконной линии до формирования многоканальных сигналов в варианте с сервисными каналами, оптической и электрической кроссовой коммутацией и мониторингом соединений на различных уровнях сети (оптических каналов, секций мультиплексирования и передачи).

По рис. 2.3 и 2.9 нетрудно проследить связь схемы мультиплексирования и структур интерфейсов OTN/OTH, начиная от OTUk до OTM-n.m (OTM-nr.m, OTM-0.m, OTM-0.mvn).

Блоки оптического мультиплексирования представлены овальными струк-

турами с обозначениями OTM-n.m, OCG-n.m, OCG-nr.m, OTLCG. В практиче-

ском исполнении эти блоки представляют собой планарные оптические схемы мультиплексоров/демультиплексоров в виде волноводных решеток или цепочек интерферомеров Маха-Зендера, имеющих от 2 до n оптических входов/выходов (разъемные соединители, например, FC, ST, LT и др.) по числу оптических каналов. Отдельно нужно обратить внимание на овальную структуру (OOS) мультиплексирования цифровых данных для оптического сервисного канала OSC. Для создания этой структуры используется отдельный контролер. Цифровые данные формируются для управления и мониторинга в секциях передачи, мультиплексирования и оптических каналах полномасштабных интерфейсов и пред-

51

ставляют собой заголовки (OH) с определенным набором функций, рассматриваемом ниже.

Блоки оптического размещения представлены прямоугольными структурами с обозначениями OTSn, OMSn, OPSn и т. д. В этих блоках реализуются функции, например, электрооптических или оптоэлектронных преобразований (OOC, OOCr, OTLC), согласования с физическими средами передачи (OTM-nr.m, OTM-0.m, OTM-0.mvn) и т. д.

Мультиплексируемые оптические каналы различаются скоростью переносимых цифровых потоков, что в схеме мультиплексирования отражено индексами i, j, k (соответственно для OTU3, OTU2, OTU1). Для блока OTU4 применен индекс 1.

Рис. 2.10. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптического транспортного блока OTU4

Оптические транспортные блоки OTUk могут формироваться двумя путя-

ми (рис. 2.10–2.13):

─прямым размещением с согласованием по скорости сигналов клиентов (пользователей оптической сети) в OPUk(L);

─размещением через ступени мультиплексирования ODTUGk и указанием на тип нагрузки (PT), обозначением OPUk(H), возможности по виртуальной сцепке нагрузочных блоков OPUk-Xv и фомированием фиксированных временных слотов ts (tributary slots – блоки с установкой временных позиций). Эти пути мультиплексирования определены как пути высокого (H) и низкого (L) порядков.

Нетрудно заметить, что реализация блоков с меткой «L» существенно проще т. к. не требует сложных операций согласования скоростей и синхронного мультиплексирования/демультиплексирования. Однако построение блоков с меткой «H» предполагает мультиплексирование разнородного, прежде всего пакетного потока, в однородную среду передачи одного оптического канала с возможностью доступа к отдельным цифровым потокам в промежуточных узлах без полного доступа к другим оптическим каналам. Это позволяет задействовать меньшее число спектральных каналов, т. е. меньшее число достаточно дорогих транспондерных блоков.

52

Рис. 2.11. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптического транспортного блока OTU3

Рис. 2.12. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптического транспортного блока OTU2

53

Рис. 2.13. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптического транспортного блока OTU1

Отдельно представляет интерес рассмотрение структур мультиплексирования транспортных модулей OTM-0.3v4 и OTM-0.4v4 (рис. 2.14).

В этих структурах предусмотрено формирование четырех параллельных каналов с понижением скорости передачи ¼, т. е. поток OTU3 на скорости 43 Гбит/с будет представлен четырьмя потоками 10,75 Гбит/с, поток OTU4 на скорости 112 Гбит/с будет представлен четырьмя потоками 28 Гбит/с. В оптической части каждого канала (OTLC), как уже указывалось выше, возможны варианты модуляции четырех отдельных волн λ, производимых отдельными оптическими генераторами, или модуляция амплитудно-фазовых и поляризационных состояний оптических импульсов, производимых одним генератором.

54

Рис. 2.14. Схема мультиплексирования OTH. Формирование оптических транспортных блоков OTU3/4 и транспортных модулей OTM-0.3v4 и OTM-0.4v4

Второй вариант формирования OTLCG предпочтителен с точки зрения эффективности использования полосы пропускания оптической линии, т. к. позволяет обойтись окном до 50 ГГц при скорости исходного цифрового потока 112 Гбит/с и обойти ряд ограничений по дисперсионным искажениям и нелинейным эффектам в стекловолокне и выиграть еще по ряду показателей (табл. 2.1) [14]. Также выигрышным для модулей OTM-0.3v4 и OTM-0.4v4 в одноволновом варианте может быть совмещение их с модулями OTM-n.m, т. к. может сохраняться выбранная сетка волн (50 или 100 ГГц).

Табл. 2.1. Сравнительная оценка для схем мультиплексирования OTH на скорости 43/112 Гбит/с

Продолжение табл. 2.1

Примечание: сокращения, приведенные в табл. 2.1 – MСM, Multicarrier Modulation – модуляция многих несущих; DP-QPSK, Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keyed optical modulation – двойная поляризационная квадратурная фазовая манипуляция (оптическая модуляция).

2.3.Цифровые оптические блоки OTH и их формирование

Воптической транспортной иерархии формируются три основных вида иерархических блоков с циклическим повторением: OTUk, ODUk, OPUk, где k = 1, 2, 3, 4. Цикличность и структура повторения этих блоков увязана с ранее разработанными транспортными технологиями, например с SDH кадрами. Кроме того, в OTH предусмотрено формирование специальных цифровых блоков: OPU0, OPUflex, OPU2e, OPUk-Xv, ODTU, ODTUG, с помощью которых реша-

ются задачи по организации связи с каналами малой, фиксированной по технологии и гибко управляемой пропускной способности оптических соединений (табл. 2.2). Ниже представлено краткое рассмотрение этих блоков, их формирование и назначение компонентов (заголовков и других полей цифровых данных).

Табл. 2.2. Циклические структуры OTH

56

2.3.1. Транспортные блоки оптических каналов OTUk

Общее обозначение ряда цифровых, циклически повторяющихся блоков

OTU (Optical channel Transport Unit, транспортный блок оптического канала).

Имеют место несколько разновидностей, отличающихся внутренним построением.

OTUk, completely standardized Optical channel Transport Unit-k – комплекс-

но стандартизированный блок OТU уровня k, где k = 1, 2, 3, 4.

OTUk-v, Optical channel Transport Unit-k with vendor specific OTU FEC –

оптический транспортный блок со спецификацией упреждающей коррекции ошибок.

OTUkV, functionally standardized Optical channel Transport Unit-k – функци-

онально стандартизированный блок OТU.

Общая структура блока OTUk представлена на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Структура блока OTUk

Блок OTUk составлен в четырех строках и 4080 столбцах байт и имеет три специфицированных поля: поле заголовков (OPUk OH, ODUk OH, OTUk OH, FA OH) в столбцах с 1 по 16; поле нагрузки пользователя (клиента) в столбцах с 17 по 3824; поле упреждающей коррекции ошибок FEC в столбцах с 3825 по 4080. Особенностью блока OTUk является его фиксированная структура, которая не зависит от иерархического уровня. Однако иерархические уровни k = 1, 2, 3, 4 отличаются скоростными режимами передачи блоков. Номиналы битовой скорости OTUk представлены в табл. 2.3.

Для исправления ошибок в OTU может применяться 16-символьный (байтовый) код Рида–Соломона RS(255/239), который относится к классу линейных циклических блочных кодов. Его применение позволяет из цифрового сигнала с ошибками 10-3 восстановить сигнал с ошибками не хуже 10-12.

57

Примечание: для OTU0, OTU2e и OTUflex спецификация скорости не определена. Эти блоки предназначены для гибкой загрузки клиентскими данными, передаваемыми пакетами. Иерархическая стандартизация скорости увязана со скоростями STM-N в SDH через коэффициенты, например, 255/238 и т. д. Допустимые отклонения скорости могут обозначаться ppm или 10-6.

Каждый цикл OTUk разбивается на блоки данных по 239 байт (подстрока). Каждому такому блоку вычисляется контрольный блок подстроки из 16 символов (байт) и присоединяется к 239 байтам (в структуре кадра OTU это столбцы байт в «хвосте») (рис. 2.16).

В обозначениях кодирования Рида–Соломона (RS n,k) принято фиксировать: n = 255, k = 239, т. е. объединенный блок из n байт, в котором n-k = 16 контрольная избыточная группа байт. Синхронное побайтовое мультиплексирование подстрок образует одну строку OTUk.

Порядок передачи строки OTU слева направо. При формировании блока (n-k) блок данных k сдвигается на n-k и делится на производящий полином

P x8 x4 x3 x2 1.

В результате получается частное от деления и остаток деления длиной n-k. Блок данных и остаток деления объединяются, образуя подстроку.

После передачи подстроки на приемной стороне производится ее деление на производящий полином P, аналогичный тому, что был на передаче. Если после деления остаток ноль, то передача прошла без ошибок. Если после деления остаток не равен нулю, то это признак ошибки. Место положения ошибки в блоке k обнаруживается по остатку, например табличным методом.

Исправлению подлежит заданное количество ошибок в символе (байте). Благодаря тому, что код RS(255/239) имеет расстояние Хэмминга dmin = 17 можно корректировать до 8 символьных ошибок в байте [15, 16, 17, 18].

Структура заголовка OH OТUk представлена на рис. 2.17 четырнадцатью байтами. В структуре заголовка OTUk можно выделить фиксированные последовательности байт и бит, представляющих собой синхросигналы FAS (Frame Alignment Signal – синхросигнал, указывающий на начало цикла) и MFAS (Multiframe Alignment Signal – синхросигнал сверхцикла) и три группы байт: SM, Section Monitoring – наблюдение секции; GCC, General Communication Channel –

общий канал связи; RES, Reserved – резерв для будущей стандартизации.

58

Рис. 2.16. Формирование поля FEC

Рис. 2.17. Структура заголовка ОН OTUk

В структуре SM использованы три байта для различных идентификаторов, индикаторов и контроля ошибок, используемых в интервале одного цикла и в интервале множества циклов (0…63):

TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута тракта;

BIP-8, Bit Interleaved Parity – пересчет чередующихся бит для определения ошибок в оптическом канале;

SAPI, Source Access Point Identifier – идентификатор источника (передат-

чика) точки доступа;

59

DAPI, Destination Access Point Identifier – идентификатор адреса информа-

ции точки доступа;

BEI, Backward Error Indication – индикатор ошибки в обратное направле-

ние;

BIAE, Backward Incoming Alignment Error – ошибки согласования на входе для передачи в обратном направлении;

BDI, Backward Defect Indication – индикация дефекта в обратное направле-

ние;

IAE, Incoming Alignment Error – ошибки согласования на входе.

Назначение и функции элементов (байтов) структуры заголовка OH OTUk представлено ниже.

Сигнал FAS представлен шестью байтами, из которых первые три имеют постоянное чередование «1111 0110», а вторые три постоянное чередование

«0010 1000».

Сигнал MFAS (рис. 2.18) представлен одним байтом с изменяемой структурой в 256 циклах и используется для распределения данных байта TTI и для объединения данных OTUk/ODUk. В сверхцикле может быть образована цикловая структура, например, с циклами 2, 4, 8, 16, 32, и т. д., используемыми другими цикловыми структурами (ODU, OPU).

Байт TTI, Trail Trace Identifier – идентификатор маршрута тракта; байт используется в 64 последовательных байтах, организуемых в сверхцикле из 256 циклов, где размещается четыре группы байт по 64. В подгруппе SAPI (Source Access Point Identifier – идентификатор точки доступа источника) может помещаться уникальный глобальный идентификатор соответствующего уровня сети или подгруппа имеет заполнение «0». В подгруппе DAPI (Distantion Access Point Identifier – идентификатор удаленной точки доступа) также может применяться уникальный глобальный идентификатор или подгруппа имеет заполне-

ние «0».

BIP-8, Bit Interleaved Parity-8 – контроль ошибок методом паритетного сложения 8 бит.

BEI, Backward Error Indication – индикация ошибки в обратном направлении, используется с системой контроля BIP-8 для оповещения удаленной стороны о ошибках. Индицируемые состояния приведены в табл. 2.4.

BDI, Backward Defect Indication – индикация дефекта (повреждения) в обратном направлении. Информация передается одним битом, если число обнаруженных ошибок BIP-8 превысит 8.

STAT, Status – состояние тракта OTUk, оцениваемое как исправное или неисправное.

Первые четыре бита BEI/BIAE (см. табл. 2.4) предназначены для индикации ошибок приема OTUk и ошибки рассогласования упаковки на приеме. Байт используется в направлении противоположном приему первых двух байт заголовка OTUk. Битами BEI сообщается о числе ошибок, обнаруженных по байту BIP8 в

60