8. Принципы коммутации в атм. Коммутация виртуальных путей и виртуальных каналов. Коммутаторы атм.

9. Модель транспортной сети otn/oth. Структура интерфейсов otn. Структуры циклов oth (opu, odu, otu) и функции их заголовков. Схема мультиплексирования otn/oth.

У ровень сети OTN состоит из трёх физически и логически связанных подуров­ней: среды передачи сигналов с разделением по длине волны (WDM); оптических секций ретрансляции OTS и мультиплексирования OMS; оптических каналов OCh с на­грузкой в виде оптических транспортных блоков OTUk с включением в них блоков данных оптических каналов ODUk, включающих блоки полезной нагрузки оптических каналов OPUk. Индекс k соответствует иерархиче­ской ступени ОТН (к - 1,2,3) и указывает на различные по длительности, ёмкости и скорости передачи циклы. Оптические секции базируются на ресурсах одномодовых волоконных световодов со стандартными характеристиками и огромной полосой частот передачи, которая достигает примерно 30...60 ТГц в диапазоне волн 1260... 1675 нм. Т.о., среда пе­редачи в этой модели транспортной сети позволяет достигать скоростей передачи порядка 10 и более Тбит/с.

Уровень пользователя оптической транспортной сети OTN-OTH выполняет функции интерфейса между транспортной сетью и сетями пользователей транс­портных услуг (SDH, ATM, Ethernet и др). Для эффектив­ного согласования между сетями применяются протоколы: об­щей процедуры формирования кадра GFP, протокол защищаемого пакетного кольца или пакетного кольца с самовосстановлением RPR и др. Протоколы позволяют согласовать циклическую передачу данных в оптических ка­налах со случайной во времени передачей пакетов данных различной емкости от пользователей (н-р, пакеты IP, MPLS или Ethernet).

OPUk— блок нагрузки оптического канала по­рядка к. Используется для адаптации информации пользователя к транспортировке в оптическом канале. Блок OPUk состоит из поля информационной нагрузки и заголовка.

Структура блока OTUk

O DUk — блок данных оптического канала порядка к. Эта информационная структура состоит из поля информации OPUk и за­головка.

Структура интерфейса OTN-OTH

ODUk-P — блок данных оптического канала порядка к, поддержи­вающий тракт «из конца в конец» сети OTN.

ODUk-T — блок данных оптического канала, поддерживающий наблюдение парных соединений в сети OTN.

OTUk — оптический транспортный блок порядка к. Эта информационная структура используется для транспортировки ODUk через одно или более соединений оптиче­ских каналов.

OTUk-V - структура, реко­мендуемая для применения в составе оптического транспортного модуля ОТМ в полной форме исполнения, состоит из блока данных оптического канала, заголовка для управления соединением оптического канала и поля исправления ошибок FEC.

ODUk-OH – заголовок блока данных оптического канала

OPUk-OH – заголовок блока нагрузки оптического канала.

Иерархические скорости и циклы OTUk

OTUk	Скорость, кбит/с	Отклонение скорости	Длительность цикла, мкс
OTU1	255/238 х 2 488 320	±20-10"6	48,971
OTU2	255/237 х 9 953 280		12,191
OTU3	255/236x39 813 120		3,035

Схема мультиплексирования и упаковки оптической транспортной иерархии ОТН отражает последовательность преобразований информационных данных и оп­тических сигналов в интерфейсе OTN. В результате операций упаковки создаются адаптированные блоки цифровых данных OTU, которые передаются в оптических каналах. В результате операций мультиплексирования создаются групповые блоки цифровых данных ODTUG и групповые блоки оптических каналов OCG.

Структура блока OTUk

O PU – блок нагрузки оптического канала (существует OPU1, OPU2, OPU3). Это циклическая структура, в которую вставляется информационный блок данных. При размещении нагрузки OPU применяется согласование скоростей. В поле информационной нагрузки побайтно загружается информационная нагрузка (н-р, SDH, Ethernet и т.д.). OTU – (OTU2, OTU3) блок данных оптического канала, отличается о OPU большим заголовком. Эти заголовки предназначены для сквозной передачи в оптическом канале. (2я строка 1-3 байты, 4я строка 9-14 байты – резервные, их назначение пока не определено). TMN – наблюдение за одним парным соединением. Между любой парой сети можно наладить контроль прохождения сигнала. Байт ТСМА означает активизацию такого контроля. Контроль качества осуществляется с помощью алгоритма BIP. FIFL (14 столбец, 2 строка) – сообщение о типе повреждений, которые могут быть обнаружены в канале. В настоящее время определено 3 типа состояния этого байта: канал исправен, канал неисправен, предупреждение об ухудшении качества передачи. ЕХР (2 строка) – экспериментальные байты, предназначены для экспериментов, проводимых с каналами операторами. РМ – наблюдение всего тракта передачи данных. Группа байт GCC1, GCC2 – канал общей связи (канал служебного назначения), определяется оператором сети для своих нужд. APS, PSS – группа байт для автоматического переключения каналов на резервный путь (tперкл = 50мс).

O TU1,2,3 –оптический транспортный блок. 1ые 7 байт образуют синхрослово, 2-е 7 байт – заголовок предназначен для обслуживания регенерационных секций оптического канала. В заголовок входят байты контроля качества передачи (BIP), байты обратного направления для извещения о качестве передачи, биты идентификации и т.д. Структура кадра OTUk (k = 1,2,3) базируется на структуре кадра  ODUk, с добавлением поля FEC - поля контроля ошибок вперед. К кадру  ODUk  добавляется  256 столбцов для поля FEC. Поле FEC в OTUk содержит код  Рида-Соломона (RS) коды FEC . Если FEC не используется то поле, зарезервированное под (FEC), заполняется фиксированной последовательностью выравнивающих бит, или бит со значением "0" .  

ODU 1 – мультиплексируются в групповой блок данных оптических каналов, которые являются нагрузкой для OTU2, =>, при этом согласование скоростей; цифровая часть переходит к оптической. OCh – оптический канал. Блок отвечает за информирование по отдельному сервисному каналу о передаваемых цифровых каналах (организуемых) =>, возможность на промежуточных станциях обслуживать отдельно каждый канал и все вместе (выделение несущих частот). OCh формируется не во всех вариантах секций мультиплексирования. OChr – редуцированный (упрощенный), т.е. эти функции не обязательны, могут вообще отсутствовать. OCC – формирователь оптического канала (на передаче – модулятор, лазерный источник, настроен на определенную длину волны; схема контроля излучения, оптические фильтр и т.д.; на приеме – оптический предусилитель, фотоприемное устройство, оптический фильтр, регенератор электрического сигнала). Отдельные оптические каналы направляются в OCGmn – оптический мультиплексор, формирует общий оптический сигнал из отдельных каналов. К этому объединенному каналу присоединяется оптический сервисный канал OSC, который переносит блок данных служебной нагрузки мультиплексированных служебных данных всех оптических каналов. На выходе OTMnm – оптический транспортный модуль, в него входит до 16и информационных каналов и 1 сервисный.

Модель транспортной сети OTN-OTH представлена двумя самостоятельными по своей организации уровнями: уровень сети OTN и уровень пользователя.

Уровень сети OTN состоит из трёх физически и логически связанных подуровней (рис.2.6): среды передачи сигналов с разделением по длине волны WDM; оптических секций ретрансляции OTS (Optical Transmission Section) и мультиплексирования OMS (Optical Multiplex Section); оптических каналов OCh (Optical Channel) с нагрузкой в виде оптических транспортных блоков OTUk (Optical Transport Unit k) с включением в них блоков данных оптических каналов ODUk (Optical Data Unit k), которые, в свою очередь, включают блоки полезной нагрузки оптических каналов OPUk (Optical Channel Payload Unit k). Индекс k соответствует иерархической ступени OTH (k=1,2,3,4) и указывает на циклы различные по длительности и скорости передачи.

Р ис.2.6. Соединение в транспортной сети OTN

Оптические секции базируются на ресурсах одномодовых волоконных световодов со стандартными характеристиками и огромной полосой частот передачи, которая достигает примерно от 30 до 60ТГц в диапазоне волн 1260-1675нм для различных типов волокон. Этот диапазон используется в режиме WDM. При этом число волновых каналов может реализовываться от 2-4 OCh до нескольких сотен OCh, объединяемых мультиплексорами (ОМХ) в оптические волновые (транспортные) модули OTM (Optical Transport Module) ёмкостью до 16 OCh в каждом. Т.о. среда передачи в этой модели транспортной сети позволяет достигать скоростей передачи порядка 10 Тбит/с и более при скорости передачи в каждом из волновых каналов от 2.5 до 40Гбит/с, а в перспективе 120Гбит/с (OTU4). Оптические секции ретрансляции OTS организуются внутри оптической секции мультиплексирования OMS для компенсации потерь оптической мощности в стекловолокне и компенсации дисперсионных искажений. Эти функции обеспечивают линейные оптические примесные волоконные усилители с эквалайзерами (обозначено на рис.2.6 R), рамановские оптические усилители и компенсаторы хроматической и поляризационной дисперсии, а в перспективе полностью оптические регенераторы 2R и 3R и волновые конверторы.В оптической секции мультиплексирования формируются, передаются, обслуживаются и расформировываются отдельные оптические каналы, оптические волновые модули OTM с числом каналов до 16 (называемые также оптическими транспортными модулями), группы оптических модулей. Каждый оптический модуль может иметь отдельный оптический сервисный канал, в который включаются служебные данные для каждого OCh. Кроме того, в секции оптического мультиплексирования создаётся сервисный оптический канал для обслуживания всей секции и отдельных участков – секций ретрансляции OTS. Секция OMS может иметь гарантированную защиту благодаря дублированию передачи в альтернативной кабельной линии с соответствующими секциями ретрансляции. Нормированное время защитного переключения составляет 50 мс. Оптический канал OCh в оптической сети образуется транспондерными блоками (TPD) и выполняет функции регенерации цифрового сигнала типа 3R, т.е. восстанавливает амплитуду импульсов (1R), их форму (2R) и устраняет накопленные фазовые дрожания (3R) (рис 2.7). Также производится оптическая модуляция и детектирование, контроль качества передачи цифровых данных в блоках OTUk и ODUk, и т.д. Уровень сети OTN может поддерживать полностью оптическую сеть с оптической коммутацией, маршрутизацией, конвертацией оптических волн и защитой соединений.

У ровень пользователя оптической транспортной сети OTN-OTH выполняет функции интерфейса между транспортной сетью и сетями пользователей транспортных услуг, к которым относятся сети SDH, АТМ, Ethernet и др. Для эффективного согласования между сетями применяются различные протокольные решения по размещению данных пользователей в оптических каналах. Это протоколы: общей процедуры формирования кадра GFP; протокол защищаемого пакетного кольца или пакетного кольца с самовосстановлением RPR (Resilient Packet Ring) и др. Протоколы позволяют согласовать циклическую передачу данных в оптических каналах со случайной во времени передачей пакетов данных различной емкости от пользователей, например, пакеты IP, MPLS или Ethernet. Рис. 2.7. Принцип 3R регенерации в транспондере Если сравнить три рассмотренные модели транспортных сетей, то можно отметить, что наибольший транспортный ресурс может обеспечить только модель сети OTN-OTH. При этом она поддерживает трансляцию данных сетей SDH и АТМ. Очевидно, что модель сети OTN-OTH предназначена для глобального масштаба, т.е. магистральных сетей связи с большим объёмом трафика и для сетей связи крупных городов-мегаполисов с развитой телекоммуникационной инфраструктурой.