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:
- Недостаточная эффективность кодов FEC, принятых в качестве стандарта SDH. Это препятствует дальнейшему повышению плотности спектральных каналов в мультиплексорах DWDM.
- Слишком «мелкие» единицы коммутации для магистральных сетей, работающих на скоростях 10 и 40 Гбит/с . Даже контейнеры максимального размера VC-4 (140 Мбит/с) являются недостаточно крупной единицей для мультиплексоров STM-256, которые должны коммутировать до 256 контейнеров для каждого своего порта.
- Не учтены особенности трафика различного типа. Разработчиками технологии SDH принимался во внимание только голосовой трафик.
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.
Иерархия скоростей OTN
Стек протоколов OTN
Стек протоколов состоит из четырех уровней:
- Протокол OPU (Optical Channel Payload Unit — блок пользовательских данных оптического канала);
- Протокол ODU (Optical Channel Data Unit — блок данных оптического канала);
- Протокол OTU (Optical Channel Transport Unit — транспортный блок оптического канала;
- Оптический канал (Optical Channel, Och).
Стек протоколов OTN Optical Channel, Och - Это спектральный канал DWDM.
OPU (Optical Channel Payload Unit ) - Ответственен за доставку данных между пользователями сети. Занимается инкапсуляцией пользовательских данных, таких как кадры SDH или Ethernet, в блоки OPU, выравниванием скоростей передачи пользовательских данных и блоков OPU, а на приемной стороне извлекает пользовательские данные и передает их пользователю.
ODU (Optical Channel Data Unit) - Так же, как и протокол OPU, работает между конечными узлами сети OTN. В его функции входит мультиплексирование и демультиплексирование блоков OPU.
OTU (Optical Channel Transport Unit) - Работает между двумя соседними узлами сети OTN, которые поддерживают функции электрической регенерации оптического сигнала, называемые также функциями 3R (retiming, reshaping и regeneration).
Кадр OTN
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.
Синхронный режим нагрузки - мультиплексор OTN синхронизирует приём и передачу от синхроимпульсов, находящихся в принимаемом потоке пользовательских данных.
Асинхронный режим нагрузки - мультиплексор OTN синхронизируется от собственного источника синхроимпульсов, который не зависит от пользовательских данных.
Для выравнивания скоростей в кадре OTN применяются два байта:
- байт возможности положительного выравнивания (Positive Justification Opportunity, PJO);
- байт возможности отрицательного выравнивания (Negative Justification Opportunity, NJO).
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.
Мультиплексирование блоков OTN
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.
