DWDM-Netze sind ursprünglich keine digitalen Netze, da sie Benutzern nur separate Spektralkanäle zur Verfügung stellen, die nur ein Datenübertragungsmedium sind. Außerdem führten DWDM-Multiplexer anfangs die Funktionalität von SDH-Multiplexern aus, wodurch sie eine Reihe von Nachteilen erbten, die mit zunehmender Datenübertragungsrate auftraten.
Optisches Transportnetz (OTN)
Nachteile von DWDM-Systemen, die von SDH-Systemen geerbt wurden:
- Unzureichende Effizienz der FEC-Codes, die als SDH-Standard übernommen wurden. Dies verhindert eine weitere Zunahme der Dichte von Spektralkanälen in DWDM-Multiplexern.
- Zu "kleine" Vermittlungseinheiten für Backbone-Netze mit Geschwindigkeiten von 10 und 40 Gbit/s. Selbst Container der maximalen VC-4-Größe (140 Mbit/s) sind nicht groß genug für STM-256-Multiplexer, die für jeden ihrer Ports bis zu 256 Container schalten müssen.
- Verkehrsmerkmale verschiedener Art werden nicht berücksichtigt. Die Entwickler der SDH-Technologie berücksichtigten nur den Sprachverkehr.
Die neue Optical Transport Network (OTN)-Technologie zielt darauf ab, diese Mängel zu überwinden.
Geschwindigkeitshierarchie
Drei OTN-Raten sind derzeit standardisiert und werden ausgewählt, um STM-16-, STM-64- und STM-256-Rahmen zusammen mit Overhead-Headern transparent zu übertragen.
OTN-Geschwindigkeitshierarchie
OTN-Protokollstack
Der Protokollstack besteht aus vier Schichten:
- OPU-Protokoll (Optical Channel Payload Unit – optische Kanalnutzdateneinheit);
- Protokoll ODU (Optical Channel Data Unit);
- OTU-Protokoll (Optical Channel Transport Unit – optische Kanaltransporteinheit;
- Optischer Kanal (Och).
OTN-Protokollstapel Optischer Kanal, Och - Dies ist ein DWDM-Spektralkanal.
OPU (Optical Channel Payload Unit) - Verantwortlich für die Übermittlung von Daten zwischen Netzwerkbenutzern. Es kapselt Nutzdaten wie SDH- oder Ethernet-Frames in OPUs, gleicht die Übertragungsraten von Nutzdaten und OPUs ab und extrahiert auf der Empfangsseite Nutzdaten und sendet sie an den Nutzer.
ODU (Optical Channel Data Unit) - Wie das OPU-Protokoll arbeitet es zwischen den Endknoten des OTN-Netzwerks. Seine Funktionen umfassen das Multiplexen und Demultiplexen von OPUs.
OTU (Optical Channel Transport Unit) - Arbeitet zwischen zwei benachbarten Knoten des OTN-Netzwerks, die die elektrische Regeneration des optischen Signals unterstützen, auch 3R-Funktionen genannt (Retiming, Reshaping und Regeneration).
OTN-Rahmen
Geschwindigkeitsausgleich
Wie andere Technologien, die auf synchronem TDM-Multiplexen basieren, löst die OTN-Technologie das Problem der Anpassung der Benutzer-Stream-Raten an die Multiplexer-Datenrate. Der OTN-Ratenentzerrungsmechanismus ist eine Mischung aus dem PDH-Bit-Stuffing-Mechanismus und dem Pointer-basierten positiven und negativen Stopfmechanismus, der in der SDH-Technologie verwendet wird.
Die Funktionsweise des OTN-Ausgleichsmechanismus hängt vom Lastanzeigemodus ab – Synchroner Modus oder Asynchroner Modus.
Synchroner Lademodus - OTN-Multiplexer synchronisiert Empfang und Übertragung von Sync-Impulsen im empfangenen Nutzdatenstrom.
Asynchroner Lademodus - OTN-Multiplexer wird von seiner eigenen Taktquelle synchronisiert, die nicht von Benutzerdaten abhängig ist.
Zwei Bytes werden verwendet, um die Raten im OTN-Frame auszurichten:
- Byte für positive Begründungsmöglichkeit (PJO);
- Negative Justification Opportunity (NJO)-Byte.
Block-Multiplexing
Beim Multiplexen von ODUs wird das OPUk-Nutzdatenfeld in sogenannte Tributary-Slots (TS) aufgeteilt, in denen die OPUk-1-Daten abgelegt werden.
OTN Block Multiplexing
Fehlerkorrektur
OTN verwendet ein Forward Error Correction (FEC)-Verfahren, das Reed-Solomon-Codes RS (255.239) verwendet. Bei diesem selbstkorrigierenden Code sind die Daten in Blöcken von 255 Bytes codiert, von denen 239 Bytes benutzerdefiniert sind und 16 Bytes der Korrekturcode sind. Mit Reed-Solomon-Codes können Sie bis zu 8 fehlerhafte Bytes in einem Block von 255 Bytes korrigieren, was eine sehr gute Eigenschaft für einen selbstkorrigierenden Code ist. Die Verwendung des Reed-Solomon-Codes verbessert das Signal-Rausch-Leistungsverhältnis um 5 dB. Dieser Effekt ermöglicht es, den Abstand zwischen den Netzregeneratoren um 20 km zu vergrößern oder leistungsschwächere Signalgeber einzusetzen.
