Задълбочен-анализ на OTN технологията

Какво е OTN

OTN (оптична транспортна мрежа)е следващото{0}}поколение оптична транспортна система, стандартизирана от ITU-T, с основни стандарти, включително G.709 (спецификации на интерфейса), G.798 (функции на оборудването) и G.872/873 (мрежова архитектура).OTN системиизградете рамка за капсулиране и управление на цифров слой над предаването на оптичния слой, реализирайки ефективна опто-електронна хибридна транспортна мрежа.

OTN приема три{0}}слоева вложена структура, като всеки слой отговаря за различни транспортни функции:

OPU (оптичен полезен товар)- Слой на модула за оптичен полезен товар: Отговаря за картографирането и адаптирането на клиентските сигнали. Той капсулира различни типове клиентски сигнали (Ethernet, FC, SDH и др.) в OPU рамки чрез механизми за картографиране (GFP, GMP, BMP). Слоят OPU осигурява интерфейс за адаптиране между клиентските сигнали иOTN мрежа, поддържащ гъвкаво регулиране на честотната лента.

ODU (оптична единица за данни)- Слой на единица данни за оптичен канал: Основният транспортен слой на OTN, осигуряващ мултиплексиране, кръстосана-връзка, наблюдение на производителността и възможности за защитно превключване. Слоят ODU дефинира множество нива на скорост (ODU0/1/2/2e/3/4/flex/Cn), поддържайки мултиплексиране на услуги с ниска-скорост във високо{10}}скоростни канали. Всеки ODU кадър съдържа Path Overhead (PM OH) за наблюдение на ефективността от край-до-край; поддържа TCM (Tandem Connection Monitoring) сегментирано наблюдение, което позволява до 6 йерархични нива на TCM, за да позволи независимо наблюдение в множество оператори или мрежови сегменти.

OTU (оптична транспортна единица)- Слой на оптична транспортна единица: Съответства на интерфейса на физическия слой и включва функционалност FEC (Forward Error Correction). OTU слоят добавя Section Overhead (SM OH) и информация за излишък на FEC в горната част на ODU, използвана за наблюдение на ефективността на ниво-оптична секция и коригиране на грешки. Обичайните FEC схеми включват RS(255,239) (7% наддаване, приблизително 6 dB усилване) и SD-FEC/oFEC (10-12 dB усилване, подходящо за предаване на дълги разстояния).

Ключови болезнени точки, адресирани от OTN

Много{0}}скоростни, фрагментирани услуги, водещи до загуба на дължина на вълната

При метро агрегиране, гръбначно агрегиране, взаимно свързване на центрове за данни и подобни сценарии често съществуват едновременно множество тарифи за услуги като 1G/10G/25G/100G. Когато се използва само DWDM за транспорт на-ниво на вълната, фрагментираните услуги често се борят да „запълнят“ високо{6}}скоростна дължина на вълната, което води до свободна честотна лента.

OTN осигурява капсулиране и мултиплексиране на услуги на ниво под-дължина на вълната, позволявайки ниско{1}}/средно{2}}скоростните услуги да бъдат по-ефективно агрегирани към високо-скоростни канали, подобрявайки използването на дължината на вълната.

Недостатъчна видимост от-до-край и възможности за експлоатация и поддръжка

DWDM се фокусира повече върху предаване и мултиплексиране на оптичен слой, подходящо за „доставяне на светлина“, но обикновено му липсва цялостно наблюдение от край-до-край, сегментирано местоположение на повредата, статистика за производителността и възможности за отчетност в сравнение със системите за транспортиране на цифров слой на „ниво на обслужване“.

OTN оптична мрежавъвежда стандартизирани механизми за O&M и мониторинг на производителността в транспортната структура, предоставяйки на транспортния слой подобрени възможности за аларма, мониторинг, локализиране на повреда и SLA поддръжка.

Натиск за надеждност при условия на дълги-разстояния и сложни оптични слоеве

При сценарии за-дистанция, граница на качеството на връзката или сложен оптичен слой, изискванията за толерантност към грешки и стабилност са по-високи.

OTN оптичен транспортсистемите обикновено комбинират корекция на грешки (FEC) и други възможности за подобряване на толерантността към грешки на връзката и производителността на предаване, увеличавайки достижимото разстояние и стабилността.

По-строги изисквания за предоставяне на услуги и защита

Когато мрежите изискват по-бързо предоставяне на услуги, ясни стратегии за защита и стабилно поведение при превключване, решенията с чист оптичен слой често се нуждаят от повече външна поддръжка. Транспортните и O&M механизмите на OTN са по-подходящи за посрещане на изискванията за „работоспособни, управляеми и гарантирани“ транспортни услуги.

Основни технологии

Технология за корекция на грешки (FEC).

FEC е ключова технология за OTN за подобряване на производителността на предаване. Чрез излишно кодиране, той позволява откриване и коригиране на грешки, подобрявайки толерантността към грешки на връзката и разстоянието на предаване.

RS(255,239) FEC: Основната FEC схема, дефинирана от стандарта G.709, със 7% излишък (16 излишни байта от 255 байта), осигуряваща приблизително 6 dB печалба при кодиране. Подходящ за предаване на къси-до-средни разстояния (< 80 km) or scenarios with good OSNR.

SD-FEC (Soft{1}}Decision FEC): Подобрен FEC на базата на декодиране с меко-решение, с 10-11 dB усилване при кодиране и 20%-25% наддаване. Подходящ за предаване на дълги разстояния (80-1000 км) или сценарии, ограничени от OSNR.

oFEC (ултра{0}}силен FEC): Използва се за ултра{0}}дълги-подводни кабели или екстремни условия, с усилване при кодиране над 12 dB и 25%-27% претоварване. Обикновено се комбинира с кохерентна оптична комуникационна технология.

Принципи за избор на FEC: Сценариите на къси -разстояния дават приоритет на FEC с ниски-режимни разходи за подобряване на спектралната ефективност; дълги-разстояния или OSNR-ограничени сценарии избират FEC с високо-усилване, за да осигурят достъпност на връзката. Цялостната оценка трябва да вземе предвид бюджета на OSNR, толеранса на дисперсията и маржа на системата.

Мониторинг на производителността и локализиране на грешки

OTN внедрява мониторинг на производителността-в цялата мрежа и бързо локализиране на повредата чрез байтове за глава:

BIP-8 (Bit Interleaved Parity): Механизъм за откриване на грешки, който изчислява проверките за паритет съответно на слоевете SM, PM и TCM. Получаващият край сравнява BIP стойностите, за да преброи блокове с грешки (BBE, Background Block Errors).

BER (процент на битови грешки): Изчислено въз основа на BIP статистика за оценка на качеството на връзката. Типични прагове: BER < 10^-12 показва здравословно състояние, 10^-9 ~ 10^-12 показва влошаване, > 10^-9 изисква аларма.

Q фактор: Параметър, представляващ съотношението-оптичен сигнал-шум, използван за оценка на качеството на оптичния слой. Q > 15 dB е отлично, 12-15 dB е добро, < 12 dB изисква оптимизация.

Мониторинг на забавяне: OTN поддържа Delay Measurement чрез PM или TCM overhead за край-до-крайни или сегментирани статистики за забавяне, отговарящи на изискванията на SLA за услуги с ниска-закъснение (като финансова търговия, индустриален контрол).

TCM сегментирано наблюдение: Всяко ниво на TCM може да покрива специфични мрежови сегменти или операторски домейни, като независимо отчита грешките, забавянето и загубата на пакети за този сегмент. Когато производителността от-до-край се влоши, сегментите за повреда могат бързо да бъдат локализирани чрез TCM ниво-по-ниво, намалявайки MTTR (средно време за ремонт).

Защитни превключващи механизми

OTN предоставя множество схеми за защита, за да отговори на различни изисквания за надеждност:

1+1 Линейна защита: Услугите се изпращат едновременно към работния и защитния път, като приемащият край избира пътя с по-добро качество. Време на превключване < 50 ms (обикновено < 10 ms), без прекъсване на услугата. Недостатъкът е изразходването на двойна честотна лента.

1:1 линейна защита: При нормални условия само работният път предава услуги, докато защитният път е неактивен или носи услуги с нисък-приоритет. При повреда превключва на защитния път с време на превключване < 50 ms. В сравнение с 1+1, той спестява честотна лента, но изисква допълнително договаряне на сигнализиране.

1:N линейна защита: N работни пътища споделят 1 защитен път, подходящ за сценарии с ниска вероятност за повреда и чувствителност към разходите. В случай на повреда защитният път може да бъде зает и степента на успех на превключването зависи от стойността на N и разпределението на повредата.

SNCP (Защита на подмрежовата връзка): Защита на подмрежовата връзка, подобна на 1+1, но работеща в пръстеновидни мрежи. Услугите се изпращат двупосочно по пръстена, като приемащата страна избира пътя с високо-качество, време за превключване < 50 ms. Подходящ за метро пръстени или регионални пръстени.

PP (защита на пътя): Защита на пътя, подобна на 1:1, но работеща в пръстеновидни мрежи. Предава еднопосочно при нормални условия, превключва на обратен път в случай на повреда. Време за превключване < 50 ms, с високо използване на честотната лента.

Мрежеста защита: Механизъм за динамично маршрутизиране и възстановяване, базиран на ASON/GMPLS. В случай на повреда контролната равнина изчислява резервни пътища и динамично установява връзки. Времето за превключване обикновено е в секунди, подходящо за сложни топологии и сценарии за оптимизиране на ресурсите.

Каква е разликата между OTN и DWDM

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) е технология за мултиплексиране на оптичен слой, чиято основна стойност е пренасянето на множество канали с дължина на вълната върху едно влакно за увеличаване на капацитета на влакното.OTN (оптична транспортна мрежа)е транспортна система на цифров слой, чиято основна стойност е услугите за капсулиране, мултиплексиране, наблюдение и планиране. Двете обикновено се използват в комбинация, съсOTN транспортуслуги, пренасяни по дължини на вълните DWDM.

Конвергентна архитектура: Съвременните мрежи обикновено приемат anOTN през DWDM архитектура, където DWDM осигурява 40/80/96 или дори повече капацитет на дължина на вълната, като всяка дължина на вълната носи OTN сигнал (като OTU4 100G). Слоят OTN е отговорен за картографиране на услугата, мултиплексиране на под-дължина на вълната и наблюдение от-до-край, докато слоят DWDM обработва предаване на дължина на вълната и планиране на оптичен слой (като маршрутизиране на-ниво на дължина на вълната през ROADM).

Архитектура на внедряване и решения за техническо внедряване

Избор на мрежова топология

От точка-до-точка: Най-простата топология, подходяща за предаване с голям-капацитет между два възела. Лесно внедряване, ниска цена, но липсва възможност за защита. Приложими сценарии: взаимно свързване на центрове за данни (DCI), специализирани линейни услуги, директна опорна връзка.

Пръстенова мрежа: Възлите образуват затворен контур, поддържащ двупосочно предаване и защита на пръстена (SNCP, PP). Предимствата включват бързо превключване на защитата (< 50 ms) and high bandwidth utilization; disadvantage is ring capacity limited by the most congested segment. Applicable scenarios: metro aggregation, regional backbone, distributed site interconnection.

Мрежова мрежа: Между възлите съществуват множество пътища, поддържащи динамично маршрутизиране и балансиране на натоварването. Базиран на контролна равнина на ASON/GMPLS за внедряване на автоматично изчисляване на пътя, резервиране на ресурси и възстановяване на грешки. Предимствата включват висока гъвкавост и използване на ресурсите; недостатъците включват висока сложност на управлението и по-дълго време за превключване (секунди). Приложими сценарии: опорни мрежи, мулти-планиране на услуги, сложни изисквания за защита.

Често срещани технически въпроси и отговори

Каква е разликата между ODU2e и ODU2?

ODU2 има скорост от 10,037 Gbit/s, използвана за пренасяне на TDM услуги като STM-64; ODU2e има скорост от 10,399 Gbit/s, оптимизирана специално за 10GE услуги, намалявайки разходите за картографиране. Двете не са взаимозаменяеми и трябва да бъдат избрани въз основа на типа клиентски сигнал.

Как да избирам между GFP-F и GMP?

GFP-F поддържа граници на рамката, подходящи за сценарии, изискващи обработка-на ниво рамка (като QoS на MAC ниво); GMP не изисква синхронизиране на часовника, подходящо за асинхронни сценарии или опростено внедряване. За изискванията за чисто предаване GMP е по-добър; за сценарии, изискващи QoS на OTN слой или управление на трафика, изберете GFP-F.

Ще замени ли OTN DWDM?

Не. DWDM се отнася за капацитета на оптичния слой и преноса на дължината на вълната, докато OTN се отнася за капсулирането на цифровия слой, агрегирането и управлението на O&M-двете функции се допълват. Съвременните мрежи обикновено приемат конвергентOTN през DWDM архитектуракъминтегриране на оптичен транспорт в съществуваща мрежова инфраструктура.

 

Препоръчани статии

Ethernet кабел срещу кабел за свързване

виж повече

SC/APC Оптичен кабел: Пълно ръководство

виж повече

FDM, TDM и WDM

виж повече