Quais são as Taxas de Rede de Transporte Óptico (OTN)?

No protocolo OTN, uma variedade de definições de taxa aparece. Abaixo dessas taxas estão os princípios subjacentes do protocolo OTN e alguns princípios-chave.

O FiberMall começará com essas definições de taxa e revelará alguns dos princípios do protocolo OTN.

Taxas de OU VOCÊ, ODU, e OPU

As taxas de OTU, ODU e OPU para cada nível são mostradas abaixo:

Aqui estão algumas tabelas de G.709, vamos ver o padrão.

Regra 1: A proporção de taxas de carga útil OTUk, ODUk e OPUk para o mesmo nível é OTUk:ODUk:OPUk = 255:239:238

Isso está relacionado à definição da estrutura do quadro da OTU. O tamanho de cada quadro de OTU é de 4080 linhas e 4 colunas, das quais as últimas 256 são listadas como FEC e as outras partes (1~3824) são listadas como ODU, portanto, a proporção de OTUk e ODUk é 255:239.

Regra 2: A taxa básica de OTU1/OUT2/OTU3 é STM-16/STM-64/STM-256, respectivamente, e a taxa básica de OTU4 é 10x STM-64. A taxa básica de OTU2e é 10GE (10.3125G).

Entre eles, 2,488,320 kbit/s, 9,953,280 kbits/s e 39,813,120 kbit/s são, respectivamente, a velocidade do STM-16/STM-64/STM-256. 99,532,800 kbits/s é 10 vezes a taxa do STM-64. Ao multiplicar essas taxas de linha de base por um fator, você obtém as taxas de OTU1/2/3/4. Visível OTU1/OTU2/OTU3 no início do projeto é carregar SDH e considerar. A taxa básica da OTU2e, 10.3125G, é considerada para transportar um sinal 10GE.

Regra 3: 238/237/236/227

Lei do fator: OTU1/2/3/4 não tem a mesma proporção que a taxa básica correspondente, mas tem uma relação de fatoração de 238/237/236/227. Quanto mais alto o nível de taxa, mais preenchimento existe ao levar o STM para o mesmo nível de OTN.

A taxa do STM-16 é a mesma da carga útil da OPU1. Portanto, o mapeamento entre CBR2G5 e OPU1 é o seguinte, utilizando todas as áreas de dados da coluna 3804 da OPU1.

A velocidade do STM-64 é de apenas 237/238 da velocidade da carga OPU2. Portanto, o mapeamento entre CBR10G e OPU2 é mostrado a seguir, utilizando apenas a região de dados de 3788 colunas da OPU2, onde as colunas 1905 a 1920 são de preenchimento fixo.

A taxa STM-256 é apenas 236/238 da taxa de carga útil OPU3, portanto, o mapeamento CBR10G para OPU3 é mostrado abaixo, usando apenas as 3772 colunas da área de dados OPU3, das quais as colunas 1265 a 1980 e 2545 a 2560 são de preenchimento fixo.

O caso do OTU2e é semelhante ao OTU2, exceto que a carga se torna um sinal 10GE. O mapeamento de 10GE para OPU2e é idêntico ao mapeamento de STM-64 para OPU2. CBR10G3 tem uma taxa de 237/238 de OPU2e e usa apenas a área de dados de 3788 colunas de OPU2e para o mapeamento, das quais as colunas 1905 a 1920 são de preenchimento fixo:

Regra 4:

A taxa de 2 ODU0 é igual a 1 OPU1: STM-4/2*2 = STM-4;

A taxa de 4 ODU1 é ligeiramente inferior a 1 OPU2: 239/238*STM-16*4 < 238/237*STM-64;

A taxa de 4 ODU2 é ligeiramente inferior a 1 OPU3: 239/237*STM-64*4 < 238/236*STM-256;

A taxa de 10 ODU2 é ligeiramente inferior a 1 OPU4: 239/237*STM-64*10 < 238/227*STM-64*10.

A taxa de 10 ODU2e é ligeiramente inferior a 1 OPU4: 239/237*10GE*10 < 238/227*STM-64*10.

Isso permite que uma OPU1 transporte 2 ODU0, uma OPU2 transporte 4 ODU1, uma OPU3 transporte 4 ODU2 ou 16 ODU1 e uma OPU4 transporte 10 ODU2 ou 10 ODU2e ou 40 ODU1.

Como mostrado abaixo, para o caminho de mapeamento de OTU4, 80 ODU0, 40 ODU1, 10 ODU2 ou ODU2e, 2 ODU3 podem ser mapeados para OPU4.

Conforme mostrado abaixo, para o caminho de mapeamento de OTU2, 8 ODU0, 4 ODU1 podem ser mapeados para OPU2.

Conforme mostrado abaixo, para o caminho de mapeamento de OTU3, 32 ODUs0, 16 ODUs1 ou 4 ODUs2 podem ser mapeados para OPU3. E para o caso do ODU2e, é mais especial. Como a taxa de OPU3 é menor que a taxa de 4 ODU2e, a OPU3 não pode carregar 4 ODU2e, no máximo ela pode carregar apenas 3 ODU2e através do ramal ODTU3.9.

Taxas de ODTU

Quando a OPU transporta ODUs de classe de baixa taxa, a ODU precisa ser adaptada pela ODTU (Optical Data Tributary Unit). ODTU contém uma parte aérea e uma parte de carga útil, a seguir estão as larguras de banda de várias cargas úteis de sinal ODTU.

Existem dois tipos de ODTU:

1) ODTU01, ODTU12, ODTU13, ODTU23 são um tipo (ODTUjk), referindo-se às unidades tributárias que mapeiam o nível inferior ODUj para o nível superior OPUk, usando mapeamento AMP;

2) ODTU2.ts, ODTU3.ts, e ODTU4.ts é outro tipo (ODTUk.ts), que se refere à unidade tributária que usa OPUk de alto nível de taxa t, usando mapeamento GMP.

Para ilustrar a lei de taxa de ODTU mais claramente, vamos primeiro olhar para o processo de mapeamento de ODUs de baixo nível de taxa para OPUs de alto nível de taxa.

Etapa 1: ODUj pode ser mapeado para ODTUjk pelo mapeamento AMP ou para ODTUk.ts pelo mapeamento GMP.

Etapa 2: HO OPUk será dividido em muitos slots tributários de 1.25G/2.5G, e ODTUjk ou ODTUk.ts serão mapeados nesses slots tributários de 1.25G/2.5G por mapeamento síncrono de bytes (multiplexação por divisão de tempo simples).

Por exemplo, mapear ODU2 em OPU3 é dividido em duas etapas:

1) primeiro mapeie ODU2 para ODTU23, depois mapeie ODTU23 para OPU3

2) A taxa de ODTU23 é de cerca de 10G, que precisa ocupar 8 slots tributários de 1.25G, então você precisa mapear ODTU23 para os 8 slots tributários de 1.25G da OPU3.

Outro exemplo é mapear ODU2 para OPU4, que é dividido em 2 etapas:

1) primeiro mapear ODU2 para ODTU4.8

2) A taxa de ODTU4.8 é de cerca de 10G, que precisa ocupar 8 slots tributários de 1.25G, então você precisa mapear ODTU4.8 para os 8 slots tributários de 1.25G da OPU4.

Deve-se notar que os tributários 1.25G da OPU2/OPU3/OPU4, embora sejam todos chamados tributários 1.25G, na verdade têm taxas diferentes, com o tributário 2G da OPU1.25 sendo o mais lento em cerca de 1.249Gbps ​​e o tributário 4G da OPU1.25 sendo o mais rápido em cerca de 1.301 Gbps.

Regra 5: A fórmula de largura de banda de carga útil de ODTUjk inclui duas partes: o número inteiro e a mantissa.

1) Inteiro: OPUk pode transportar vários ODTUjk, então a parte inteira é 3808 dividido por ele.

a) OPU1 pode carregar 2 ODTU01, a parte inteira 1904=3808/2

b) OPU2 pode transportar 4 ODTU12, a parte inteira 952=3808/4

c) OPU3 pode carregar 16 ODTU23, a parte inteira 238=3808/16

d) OPU3 pode transportar 4 ODTU13, a parte inteira 952=3808/4

2) Mantissa: OPUk pode transportar vários ODTUjk, então a parte inteira é 1/4 dividida por ele.

a) OPU1 pode transportar 2 ODTU01, a parte fracionária 1/4/2 = 1/8

b) OPU2 pode transportar 4 ODTU12, a parte fracionária 1/4/4 = 1/16

c) OPU3 pode transportar 16 ODTU13, a parte fracionária 1/4/16 = 1/64

d) OPU3 pode transportar 4 ODTU23, a parte fracionária 1/4/4 = 4/64

O mapeamento de ODTU para OPU é multiplexação por divisão de tempo, OPU é dividido em vários slots tributários (TS) 1.25G/2.5G e ODTU é mapeado nesses slots tributários, o método de mapeamento é multiplexação por divisão de tempo simples.

Quando a OPU1 carrega 2 ODTU01, a carga de cada ODTU01 ocupa 1/2 da carga da OPU1, então a carga da ODTU01 deve ser metade da taxa de carga da OPU1, ou seja, 3808/2/3808*OPU1 taxa de carga = 1904/3824*ODU1 taxa de carga.

Além disso, precisamos levar em consideração a oportunidade de ajuste do NJO na sobrecarga da OPU1. Cada quadro OPU1 (4 linhas) possui apenas 1 byte de oportunidade de ajuste NJO, portanto, para 2 ODTU01s, cada ODTU01 precisa de dois quadros OPU1 para ter 1 byte de oportunidade de ajuste NJO. Depois de levar em conta esta oportunidade de ajuste, ODTU01 também deve adicionar 1/4/2 /3808* taxa de carga OPU1. Esta é a parte fracionária do cálculo da largura de banda. É um cálculo semelhante para ambos OPU2/OPU3.

Regra 6: A taxa de carga útil de ODTUk.ts é proporcional ao número de slots tributários ocupados ts e proporcional ao número de colunas de slots tributários 1.25G em OPUk.

Todos os ODTUk.ts usam slots tributários de 1.25 G. ts indica o número de slots tributários ocupados, então a velocidade é obviamente proporcional a ts. Quanto mais tributários ts forem necessários, maior será a velocidade de ODTUk.ts. Em diferentes OPUk, o número de colunas ocupadas por slots tributários de 1.25G é diferente. quanto maior o nível de velocidade do OPUk, menor o número de colunas ocupadas pelos slots tributários de 1.25G. Portanto, a taxa de ODUk.ts é proporcional ao número de slots tributários de 1.25G na OPUk quando a taxa de ODUk é usada como base.

Na OPU2, existem 8 slots tributários de 1.25G, portanto, o número de colunas é 3808/8 = 476;

Na OPU3, existem 32 slots tributários de 1.25G, portanto o número de colunas é 3808/32= 119;

No OPU4, existem 80 slots tributários de 1.25G, portanto o número de colunas é 3800/80 = 47.5 (onde as 8 colunas mais à direita são preenchidas);

ODTUk.ts não usa oportunidades de ajuste NJO, portanto sua taxa não está relacionada ao NJO e não possui uma parte fracionária como ODTUjk.

Como resolver tele taxa de diferença

Quando os dados são mapeados para a OPU (incluindo o caso em que o sinal do lado do cliente é mapeado diretamente para a OPU, e a ODU de nível de taxa baixa é mapeada para a OPU de nível de taxa alta, etc.), há uma certa diferença entre a taxa de dados e a taxa de carga da OPU.

Essa diferença pode ser decorrente do descompasso entre a taxa de dados e a própria taxa da OPU, ou pode ser causada pela inconsistência entre o clock de geração de dados e o clock da OPU. O problema da diferença de taxa pode ser resolvido por um método de mapeamento razoável, e o protocolo OTN especifica os métodos de mapeamento AMP, BMP, GMP e GFP-F.

AMP: procedimento de mapeamento assíncrono

BMP: procedimento de mapeamento bit-síncrono

GMP: procedimento de mapeamento genérico

GFP-F: procedimento de enquadramento genérico mapeado por quadro

As diferenças entre o uso dos métodos de mapeamento BMP, AMP e GMP são mostradas na tabela acima.

O BMP deve ter o clock do Servidor e o clock do Cliente completamente homogêneos;

O mapeamento AMP deve ter a frequência do clock do sinal do Cliente dentro de 65 ppm da frequência do clock de carga da OPUk

O GMP deve ter uma taxa de sinal do cliente não maior que a taxa de carga do OPUk.

Existem duas maneiras de mapear o sinal para a OPU, uma é mapear diretamente para a OPU e a outra é mapear para a ODU e depois mapear para a OPU em um nível de velocidade mais alto. A seguir está o tipo de mapeamento de ODUj para OPUk.

Regra 7: O mapeamento de PT=20 é um mapeamento tributário de 1.25G (exceto ODU0->OPU1); o mapeamento de PT=21 é mapeamento tributário 2.5G, e o mapeamento de PT=22 é mapeamento tributário 5G.

Mapeamento de ODU0:

ODU0 -> ODTU01 (AMP) -> OPU1 (PT=20)

ODU0 -> ODTU2.1 (GMP) -> OPU2 (PT=21)

ODU0 -> ODTU3.1 (GMP) -> OPU3 (PT=21)

ODU0 -> ODTU4.1 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

Mapeamento de ODU1:

ODU1 -> ODTU12 (AMP)-> OPU2 (PT=20, PT=21)

ODU1 -> ODTU13 (AMP) -> OPU3 (PT=20, PT=21)

ODU1 -> ODTU4.2 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

Mapeamento de ODU2:

ODU2-> ODTU23 (AMP) -> OPU3 (PT = 20, PT=21)

ODU2-> ODTU4.8(GMP) -> OPU4 (PT=21)

Mapeamento de ODU2ª:

ODU2-> ODTU3.9 (GMP) -> OPU3 (PT=21)

ODU2-> ODTU4.8(GMP) -> OPU4 (PT=21)

Mapeamento de ODU3:

ODU3-> ODTU4.31 (GMP) -> OPU4 (PT=21)

Também listamos os casos em que os sinais dos clientes SDH e ETH são mapeados diretamente para as OPUs da seguinte forma:

STM-16 -> OPU2 (AMP PT=02, BMP PT=03)

STM-64 -> OPU3 (AMP PT=02, BMP PT=03)

STM-256 -> OPU4(AMP PT = 02, BMP PT=03)

1000 BASE-X -> OPU0 (GMP PT=07)

10G BASE-R -> OPU2e (BMP, PT=07?)

40G BASE-R -> OPU3 (GMP PT = 07)

100G BASE-R-> OPU4 (GMP PT = 07)

Regra 8: Os vários sinais do cliente são mapeados da seguinte forma:

ODTU01, ODTU12, ODTU13, ODTU23 usando mapeamento AMP;

ODTUk.ts usa mapeamento GMP;

SDH para a OTU correspondente usando mapeamento AMP ou BMP;

Mapeamento GMP para sinais Ethernet (exceto OTU2e);

10GE para OTU2e usando mapeamento BMP.

Observe que 10GE para OTU2e só pode usar o mapeamento BMP, isso ocorre porque o desvio de frequência do sinal 10GE é de 100 ppm, o AMP não pode suportar um jitter de relógio tão grande, portanto, apenas o mapeamento BMP pode ser usado.

1. BMP sem diferença de taxa

O mapeamento BMP se aplica somente quando a taxa do sinal do Cliente é proporcional à do sinal do Servidor. Após uma multiplicação de frequência fracionária do clock do sinal do Cliente, ele pode ser usado como clock do sinal do Servidor; Após a divisão de frequência fracionária na recuperação do sinal do Servidor, pode ser utilizado como clock do sinal do Cliente.

BMP é usado para mapear 10BASE-R para OPU2e. O sinal STM para o OPUk correspondente pode ser mapeado usando BMP ou AMP.

2. AMP resolve a diferença de taxa

O sinal AMP resolve a diferença entre a taxa de sinal do Cliente e a taxa de sinal do Servidor dentro de uma pequena faixa. Existem duas situações:

1) Frequência do sinal do Cliente e do sinal do Servidor em uma relação proporcional:

Mas como cada um usa seu próprio relógio local, erros no próprio relógio podem levar a diferenças de velocidade. Por exemplo, quando o STM-16 é carregado na OPU2 e a OPU2 é enviada com o relógio local, a diferença entre o relógio local enviado e o relógio STM-16 causará um erro na relação de razão de taxa. Isso precisa ser resolvido pelo método de ajuste do ponteiro do mapa AMP.

O mapeamento AMP pode resolver erros de +/-65ppm, sinal de entrada +/-45ppm e clock OPU +/-20ppm. Então, de onde veio essa figura de 65 ppm? Na verdade, é muito simples: a área de carga útil da OPUk é de 3080*4 bytes. Para cada quadro OPUk, há uma oportunidade de ajuste positivo PJO de 1 byte e uma oportunidade de ajuste negativo NJO de 1 byte. Portanto, a diferença de taxa máxima aceitável é +/-1 ÷ (3080*4) = +/-65.7 ppm.

2) Mapeamento AMP de ODTUjk:

Quando a ODUj é mapeada para uma ramificação de 1.25 G ou 2.5 G da OPUk via ODTUjk, a ODTUjk tem seu próprio TSOH de sobrecarga de ramificação para acomodar a diferença de taxa entre ODUj e ODTUjk. ODTUjk contém 1 byte de oportunidade de ajuste negativo NJO e 2 bytes de oportunidade de ajuste positivo PJO1 e PJO2. Os métodos de julgamento de oportunidades de ajuste por meio do JC são os seguintes:

Como cada ramificação precisa usar o byte de sobrecarga de OPUk, o JC, NJO e assim por diante de cada slot de ramificação são multiplexados no tempo, ou seja, cada slot de ramificação usa o quadro complexo correspondente para indicar o overhead de OPUk do quadro representado por MFAS . O mesmo é verdadeiro para PJOs, onde a sobrecarga de PJO de dois bytes por ramificação também usa os primeiro e segundo bytes de coluna indicados pelo valor MFAS correspondente. Como mostrado na imagem abaixo:

Então, o intervalo aceito de diferença de taxa para mapeamento AMP de ODTUjk é (-65ppm, +130ppm). A diferença tarifária é calculada da seguinte forma:

A seguir está o preenchimento fixo de ODU1 mapeado para ODTU13, há 238 colunas e 119 colunas são definidas como preenchimento fixo.

Quando o ODUjk é carregado, a diferença de taxa varia de 0 a 35.5 ppm, a diferença de clock dos dados de entrada é de +/- 20 ppm e a diferença de clock dos dados de saída também é de +/- 20 ppm, portanto, a diferença de taxa de carregamento é de -40 ppm para 75.5 ppm. Um sintonizador de +/-65ppm para tal byte obviamente não é suficiente. Portanto, ODUjk precisa usar uma oportunidade de ajuste positivo de 2 bytes para fazer uma diferença de taxa aceitável de -65 PPM a 130 ppm.

3. O mapeamento GMP resolve maiores diferenças de taxas

O mapeamento GMP pode lidar com diferenças de taxa maiores, exigindo que o sinal do lado do cliente seja menor que a taxa de carga da OPUk. O GMP não usa bytes NJO. O GMP usa o algoritmo Sigma-Delta para marcar intermitentemente certos dados na carga da OPUk como preenchimento fixo e não pode ser preenchido no modelo do lado do cliente, fazendo com que o sinal do lado do cliente use a taxa de carga da OPUk.

Modo de operadora OTUk.ts: o modo de mapeamento GMP é usado. Ao mesmo tempo, 1000BASE-X, 40GBASE-R e 100GBASE-R são mapeados para OPU0, OPU3 e OPU4, respectivamente, no modo GMP.

Resumo

FiberMall resume as várias definições de taxa no protocolo OTN e ilustra os princípios implícitos nessas definições de taxa. Isso inclui as taxas de OTN/ODU/OPU, as taxas de ODTU e as regras de ajuste de ponteiro para resolver essas diferenças de taxa.