G.709 OTN覆蓋了100Gbit/s,OTU4以外的速率

B100G OTUCn背景

2016年，ITU-T發(fā)布了G.709 OTN標(biāo)準(zhǔn)的重大更新，覆蓋了100Gbit/s,OTU4以外的速率。這種新的“beyond 100G”（B100G）接口系列正式稱為“OTUCn”，定義為n×100Gbit/s模塊化結(jié)構(gòu)，OTUCn信號(hào)在很大程度上重用了現(xiàn)有的OTN。受IEEE 802.3以太網(wǎng)FlexE的影響，ITU-T也引入新的靈活的OTN（FlexO）接口，以配合OTUCn。

我們知道傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的SDH和OTN速率是以四倍為基準(zhǔn)的，比如說(shuō)STM-1到STM4，再到STM-16，又比如ODU1到ODU2再到ODU3，可能有同學(xué)會(huì)問(wèn)為什么不從ODU0開(kāi)始說(shuō)，其實(shí)這個(gè)速率也是在后面才加入進(jìn)來(lái)的。但在這里，我們想說(shuō)的是另一個(gè)例外是ODU4（ODU:光數(shù)據(jù)單元）。為什么用它承載100GbE以太網(wǎng)客戶信號(hào)，而不是通過(guò)160Gbit/s速率來(lái)承載四個(gè)40Gbit/s ODU3信號(hào)。

一個(gè)是因?yàn)橐蕴W(wǎng)已經(jīng)成為OTN傳輸中越來(lái)越重要的客戶側(cè)信號(hào)。另外，相對(duì)于160Gbit/s，112Gbit/s左右的速率對(duì)于帶寬來(lái)說(shuō)更具成本效益，特別是考慮到當(dāng)時(shí)可用的光學(xué)元件技術(shù)。同時(shí)OTU4也可以重用以太網(wǎng)100GbE光接口模塊。

最后一個(gè)考慮因素，在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)OTU4有可能成為100GbE的默認(rèn)長(zhǎng)距離廣域網(wǎng)接口，而這種考慮已成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)然還有其他方面的原因，比如說(shuō)調(diào)制、波特率等。因此，ITU-T也使用類(lèi)似的推理方法來(lái)處理超100Gbit/s速率的相關(guān)問(wèn)題。

首先要考慮的下一個(gè)Beyond 100G以太網(wǎng)速率是多少，現(xiàn)在來(lái)看應(yīng)該是400GE無(wú)疑了。

因此ITU-T需要對(duì)400GbE傳輸和再利用技術(shù)的速率進(jìn)行平衡優(yōu)化，以及更加模塊化的速率需求。最初的設(shè)想是將有限數(shù)量的IrDI(域間接口:比如說(shuō)電信與聯(lián)通之間互通的接口)速率標(biāo)準(zhǔn)化，這些速率主要與新的以太網(wǎng)速率相匹配，并定義一個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)還允許構(gòu)造域內(nèi)接口（IaDI）信號(hào)以匹配信道特性/質(zhì)量。

但是，在這個(gè)時(shí)間段，出現(xiàn)了一種新的靈活定義以太網(wǎng)物理層的模塊化方法，稱為“Flexible Ethernet”（簡(jiǎn)稱FlexE）。它是在光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)論壇（OIF）實(shí)施協(xié)議（IA）中指定的。

借用FlexE概念，ITU-T為OTN的B100G接口提供了一種類(lèi)似的方法，稱為“Flexible OTN”（簡(jiǎn)稱FlexO）。

在最開(kāi)始的版本里面，G.709對(duì)FlexO的短距離OTN B100G的物理層PHY指定了一組n 100Gbit/s PHY，并由這些組合來(lái)承載n X 100Gbit/s OTN信號(hào)。這樣每個(gè)100Gbit/s光信號(hào)就可以復(fù)用100GE/OTU4光模塊。

OTUCn幀結(jié)構(gòu)

在開(kāi)始講B100G幀結(jié)構(gòu)之前，我們先回顧一下SDH和OTN的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。如我們所熟悉的，SONET/SDH是通過(guò)復(fù)用映射其基本速率信號(hào)的整數(shù)倍（SONET STS-1或SDH STM-1）來(lái)達(dá)到更高速率的信號(hào)。

而對(duì)于OTN幀來(lái)說(shuō)，ODUk速率的幀是相同的，是通過(guò)提高發(fā)幀速率來(lái)增加的。

對(duì)于超100Gbit/s速率，ITU-T使用了這兩種方法的組合。在100Gbit/s左右建立了一個(gè)新的基本信號(hào)幀，并將該基本幀的倍數(shù)交織以產(chǎn)生更高速率的信號(hào)，這個(gè)基本幀稱為ODUC（100gbit/s ODU slice片），然后由n×ODUC片構(gòu)造ODUCn信號(hào)，其中“C”在羅馬數(shù)字中表示100。如下圖所示，基本信號(hào)幀ODUC幀使用與ODU4相同的幀結(jié)構(gòu)。

圖-基本信號(hào)ODUC幀構(gòu)成的OTUC1結(jié)構(gòu)

圖-OTUCn幀結(jié)構(gòu)

OTUCn信號(hào)的物理層將取決于其接口。這句話怎么理解呢？比如說(shuō)它可以作為單個(gè)串行信號(hào)流、光域中的n 100Gbit/s信號(hào)流或n/2 200Gbit/s信號(hào)流，也可以作為具有電域接口的25Gbit/s或50Gbit/s的倍數(shù)來(lái)傳輸。

也就是說(shuō)，它不是以串行交織格式（類(lèi)似于SONET/SDH的格式）定義OTUCn數(shù)據(jù)流，而是由單獨(dú)的接口指定。而對(duì)于OTUC slice則以定義的方式進(jìn)行交織，使得OPUCn子支時(shí)隙具有已知的順序。

對(duì)于傳輸，每個(gè)OTUC被單獨(dú)視為100Gbit/s實(shí)體。一種情況是，OTUC可以通過(guò)OTUCn接口的4個(gè)25Gbit/s通道或2個(gè)50Gbit/s通道來(lái)傳輸。

在這種情況下，每個(gè)OTUC使用電層PHY通道中的特定子集，獨(dú)立于其他OTUC使用的PHY通道。

另外，在“FlexO”接口中，我們可以使用100GbE/OTU4光模塊將每個(gè)OTUC作為單獨(dú)的100Gbit/s光信號(hào)傳輸，因此也不需要在PHY層中進(jìn)行OTUC交織。

還有一種場(chǎng)景是將兩個(gè)OTUC組合成200Gbit/s數(shù)據(jù)流以在光通道（波長(zhǎng)）上傳輸，在這種情況下，只要光發(fā)射端和接收器同意達(dá)成一致，怎么進(jìn)行OTUC交織則是任意的。

或者說(shuō)，200Gbit/s接口可以使用組合調(diào)制來(lái)復(fù)用兩個(gè)OTUC數(shù)據(jù)流（比如說(shuō)每個(gè)OTUC可以采用不同線路編碼在單獨(dú)偏振模式在線路上傳輸）。

除了模塊化的幀結(jié)構(gòu)之外，B100G信號(hào)在另一個(gè)重要方面也不同于當(dāng)前的OTN信號(hào)。為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，ODUCn信號(hào)只在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。

也就是說(shuō)節(jié)點(diǎn)之間如果要傳輸較低速率的ODUk信號(hào)，則需要在ODUk級(jí)別交叉完成。即，沒(méi)有客戶側(cè)信號(hào)可以直接映射到OPUCn中，它們必須首先映射到一個(gè)ODUk（包括ODUflex），然后再映射或復(fù)用到OPUCn中。

下面我們來(lái)看看OTUCn和OTUk幀格式的一點(diǎn)區(qū)別。OTUCn幀沒(méi)有用于FEC的專用區(qū)域，也就是說(shuō)從OTUk的3825列到4008列，OTUCn是沒(méi)有的。

這意味著，OTUCn也只有3824列，除了OTUCn中特定開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)不一樣，其他部分與ODUCn幀一樣的了，至少都是3824列。至于為什么沒(méi)有FEC開(kāi)銷(xiāo)，主要是基于OTUCn需要滿足不同的接口，而每種接口的FEC要求不一樣。

另外，基本OTUC信號(hào)的選擇需要滿足以下需求：

OPUC1必須能夠承載ODU4客戶業(yè)務(wù)；

OPUC4必須能夠承載400GE客戶業(yè)務(wù)。

OTN的B100G信號(hào)速率和開(kāi)銷(xiāo)速率如下表所示：

OPUC、ODUC和OTUC幀結(jié)構(gòu)下圖所示：

如下所述，與OTN幀結(jié)構(gòu)一樣，OTUC和ODUC的開(kāi)銷(xiāo)列幾乎是一致的，但是OTUC中沒(méi)有用于FEC的保留區(qū)域。

OTUC的開(kāi)銷(xiāo)如上圖所示A和B，該字段包含幀對(duì)齊信號(hào)（FAS）和復(fù)用幀對(duì)齊信號(hào)（MFAS）。

MFAS字段是一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示某些開(kāi)銷(xiāo)使用的256幀復(fù)用幀中當(dāng)前幀的相位。比如說(shuō)，E區(qū)域所示的有效負(fù)載結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)符（PSI）的開(kāi)銷(xiāo)就可以使用MFAS來(lái)確定該期間幀字節(jié)的含義。

MFAS還用于消除通過(guò)不同波長(zhǎng)或不同F(xiàn)lexO接口PHY在傳輸OTUCn信號(hào)部分之間產(chǎn)生的偏移。

其中的B區(qū)域如下圖所示，則提供了OTUCn的通用通信信道（GCC）和段監(jiān)控（SM）信息。SM開(kāi)銷(xiāo)包括路徑跟蹤標(biāo)識(shí)符（TTI）、用于錯(cuò)誤檢測(cè)的BIP-8、向后錯(cuò)誤指示（BEI）、向后缺陷指示（BDI）、接收對(duì)齊錯(cuò)誤（IAE）指示和后向IAE（BIAE）指示。

與OTN幀一樣，TTI用于連接故障的檢測(cè)，由OTUCn接收端向OTUCn源發(fā)送BEI作為先前BIP-8檢測(cè)到的錯(cuò)誤數(shù)的（二進(jìn)制）計(jì)數(shù)，由接收端使用BDI通知源端它看到了信號(hào)故障。IAE表示在接入信號(hào)上檢測(cè)到幀對(duì)齊錯(cuò)誤，BIAE則通知源看到了IAE。IAE和BIAE用于在幀對(duì)齊丟失情況下禁用各自方向上的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。

那么這些開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)的作用范圍又是怎樣的。在這些開(kāi)銷(xiāo)中，像TTI、BDI和STAT這樣的開(kāi)銷(xiāo)屬于整個(gè)接口，所以它們只需要出現(xiàn)一次。

而幀對(duì)齊則需要在所有OTUC片中重復(fù)，以加快幀恢復(fù)時(shí)間，并使其可用于多個(gè)通道接口的所有通道上的幀恢復(fù)。另外，BIP-8和BEI在所有OTUC中都是激活的，以便提供更好的（和模塊化的）錯(cuò)誤檢測(cè)能力。歸納如下表所示。

ODUCn幀結(jié)構(gòu)

接著說(shuō)，與OTN幀結(jié)構(gòu)類(lèi)似，ODUCn也是由OPUCn和ODUCn開(kāi)銷(xiāo)兩部分組成。下表顯示了每個(gè)ODUC片的激活區(qū)域。

它包含用于路徑性能監(jiān)視（PM）、兩個(gè)通用通信信道（GCC）、一個(gè)自動(dòng)保護(hù)切換和保護(hù)通信信道（APS/PCC）的開(kāi)銷(xiāo)，以及為實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋Ａ舻囊唤M字節(jié)。

上面的PM開(kāi)銷(xiāo)由Trail Trace Identifier（TTI，用于連接故障檢測(cè)）、BIP-8（用于錯(cuò)誤檢測(cè)）、狀態(tài)信息（用于指示這是正常信號(hào)還是維護(hù)信號(hào)）和BEI組成。

PM開(kāi)銷(xiāo)還包括在路徑級(jí)執(zhí)行往返延遲測(cè)量的延遲測(cè)量功能。對(duì)于OTUCn，BEI由ODUCn接收端發(fā)送到ODUCn源，作為先前BIP-8檢測(cè)到的錯(cuò)誤數(shù)的（二進(jìn)制）計(jì)數(shù)。請(qǐng)注意，以前的故障類(lèi)型和故障定位（FTFL）開(kāi)銷(xiāo)已從所有OTN信號(hào)中刪除，字節(jié)的狀態(tài)更改為“Experimental”。

OTUC和ODUC開(kāi)銷(xiāo)就先介紹到這了，關(guān)于OPUC的幀格式改期再聊。最后放一張大圖來(lái)展示整個(gè)復(fù)用映射的層級(jí)關(guān)系。

審核編輯：劉清