Стек протоколов OTN

Сеть OTN (Optical Transport Network) — это оптическая транспортная сеть, которая обеспечивает мультиплексирование и передачу цифровых данных по волновым каналам DWDM.

Стек протоколов OTN

Стек протоколов OTN состоит из 4 уровней:

• Оптический канал (Optical Channel, Och) — нижний уровень протоколов;
• 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

Нижний уровень протоколов составляет оптический канал; обычно это спектральный канал DWDM. Данный уровень примерно соответствует фотонному уровню технологии SDH.

Протокол OPU

Протокол OPU ответственен за доставку данных между пользователями сети. Он обеспечивает:

• инкапсуляцию пользовательских данных, таких как кадры Ethernet и SDH, в блоки OPU;
• выравнивание скоростей передачи пользовательских данных и блоков OPU;
• на приемной стороне извлекает пользовательские данные и передает их пользователю.
  

В зависимости от скорости передачи данных этому протоколу соответствуют блоки OPU1, OPU2, OPU3 и OPU4. Для выполнения своих функций протокол OPU добавляет к пользовательским данным свой заголовок OPU OH(OverHead). Блоки OPU не модифицируются сетью.

Протокол ODU

Протокол ODU работает между конечными узлами сети OTN. В его функции входят:

• мультиплексирование и демультиплексирование блоков OPUU. (Например, мультиплексирование четырёх блоков OPU1 в один блок OPU2;
• мониторинг качества соединений в сети OTN.
  

Этот протокол формирует блоки ODU требуемой скорости, добавляя к соответствующим блокам OPU свой заголовок. Протокол ODU является аналогом протокола линии SDH.

Протокол OTU

Протокол OTU работает между соседними узлами сети OTN, которые поддерживают функции электрической регенерации оптического сигнала, называемые также функциями 3R(retiming, reshaping and regeneration). Основное назначение протокола — контроль и исправление ошибок с помощью кодов FEC. Этот протокол добавляет к блоку ODUk свой концевик, содержащий код FEC, образуя блок OTUk. Протокол OTU соответствует протоколу секции SDH. Блоки OTUk помещаются непосредственно в оптический канал.

Кадр OTN

Кадр OTN обычно представляется в виде матрицы, состоящей из 4080 столбцов-байтов и четырёх строк.
Кадр состоит из поля пользовательских данный(Payload) и служебных полей блоков OPU, ODU и OTU. Формат кадра зависит от уровня скорости OTN.
Поле пользовательских данных располагается с 17-го по 3824-й столбец и занимает все четыре строки кадра, а заголовок блока OPU занимает столбцы 15 и 16 также в четырёх строках. При необходимости заголовок OPU OH может занимать несколько кадров подряд (например, такой вариант встречается в том случае, когда нужно описать структуру поля пользовательских данных, мультиплексирующую несколько блоков OPU более низкого уровня).
Блок ODU представлен только заголовком ODU OH. Блок OTU состоит из заголовка OTU OH и концевика OTU FEC, содержащего код коррекции ошибок FEC.
Начинается кадр с небольшого поля выравнивания кадра, необходимого для распознавания начала кадра.

Табл. Формат кадра OTN

выравнивание кадра	OTU OH	O P U O H	Пользовательские данные	OTU FEC
ODU OH

Иерархия скоростей технологии OTN

Интерфейс G.709	Битовая скорость кадров OTN (Гбит/с)	Клиентский кадр	Битовая скорость клиента (Гбит/с)
OTU1	2.666	STM-16	2.488
OTU2	10.709	STM-64	9.953
OTU3	43.018	STM-256	39.813
OTU4	111.8	100G Ethernet	100

Коррекция ошибок

В процедуре прямой коррекции ошибок (FEC) используются кода 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 байтов в блоке из 255 байт.
Применение кода Рида-Соломона позволяет улучшить отношение мощности сигнала к мощности шума на 5дБ при уменьшении уровня битовых ошибок с 10⁻³(без применения FEC) до 10⁻²(после применения FEC). Этот эффект дает возможность увеличить расстояние между генераторами сети на 20 км или использовать менее мощные передатчики сигнала.

Ссылки

• Optical Transport Network Tutorial[1]

Литература

В. Олифер, Н. Олифер, «Компьютерные сети», 5 издание