CC BY
10© Наумова Т.Е. 2022 Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник», №4/2022.
Для цитирования: Наумова Т.Е. КАТЕГОРИРОВАНИЕ МАСШТАБОВ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ И ИНЦИДЕНТОВ НА РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ// Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник» 4/2022
Ь
Столыпинский __ вестник
Научная статья Original article УДК 001
ТЕХНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ OTN-OTH БЛОК ДАННЫХ ОПТИЧЕСКОГО КАНАЛА ODUK
OTN-OTH OPTICAL TRANSPORT NETWORK TECHNOLOGY ODUk OPTICAL CHANNEL DATA BLOCK
Еремеев Евгений Леонидович, преподаватель, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
1815
Буравцова Дарья Александровна, старший преподаватель, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
Дмитриев Алексей Максимович, кандидат военных наук, старший преподаватель, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
Буцев Сергей Федорович, кандидат технических наук, доцент, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
Горай Иван Иванович, кандидат технических наук, доцент, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
Усацкий Владимир Анатольевич, преподаватель, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург
Yeremeev Evgeny Leonidovich, Lecturer, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg Buravtsova Daria Alexandrovna, Senior Lecturer, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg Dmitriev Alexey Maksimovich, Candidate of Military Sciences, Senior Lecturer, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg
Butsaev Sergey Fedorovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg
Gorai Ivan Ivanovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg
1816
Usatsky Vladimir Anatolyevich, Lecturer, Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Military Academy of Communications, St. Petersburg
Аннотация: Уровень сети OTN состоит из трёх физически и логически связанных подуровней: 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 channel Data Unit-k), которые, в свою очередь, включают блоки полезной нагрузки оптических каналов OPUk (Optical Channel Payload Unit-k). Блок ODUk - информационная циклическая структура, используемая в оптическом канале для поддержки тракта из конца в конец.
Abstract: The OTN network layer consists of three physically and logically connected sublevels: a wavelength-separated signal transmission medium (WDM); optical sections of OTS (Optical Transmission Section) and OMS multiplexing (Optical Multiplex Section); optical channels OCh (Optical Channel) with a load in the form of optical transport blocks OTUk (Optical Transport Unit-k) with the inclusion of data blocks of optical channels ODUk (Optical channel Data Unit-k), which, in turn, include payload blocks of optical channels OPUk (Optical Channel Payload Unit-k). The ODUk block is an information cyclic structure used in an optical channel to support an end-to-end path.
Ключевые слова: сети OTN/OTH, волоконно-оптические системы передачи, оптическое мультиплексирование, технологии волнового разделения каналов, оптические модули.
Keywords: OTN/OTH networks, fiber-optic transmission systems, optical multiplexing, wave channel separation technologies, optical modules.
1817
Информационная циклическая структура ODUk представлена двумя частями: полем нагрузки OPUk и полем заголовка ODUk (рис. 1). Емкости ODUk определены для k = 1, 2, 3 (табл. 1). В заголовке ODUk (рис. 1) помещается информация о функциях эксплуатации и управления при поддержке оптического канала OCh.
Байты наблюдения тракта PM (Path Monitoring) и тандемного соединения ТСМ ODUk имеют следующее назначение (рис. 2):
- TTI, Trail Trace Identifier - идентификатор маршрута тракта; байт используется в 64 последовательных циклах, организуемых в сверхцикле ODUk из 256 циклов, где размещается четыре группы байтов по 64. В подгруппе идентификатора точки доступа источника SAPI (Source Access Point Identifier) может помещаться уникальный глобальный идентификатор соответствующего уровня сети или подгруппа имеет заполнение «0». В подгруппе идентификатора удаленной точки доступа DAPI (Distantion Access Point Identifier) также может применяться уникальный глобальный идентификатор или подгруппа имеет заполнение «0».
Колонки байтов
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 Синхрослово Синхрослово Заголовок OPUk
2 RES ТСМ ACT RES TCM5 TCM4 FT FL
3 ТСМЗ ТСМ2 TCM1 PM EXP
4 GCC1 GCC2 APS/PCC RES
Строки
Рисунок 1. Структура заголовка ODUk
Таблица 1
Типы и емкость блоков ODUk
Тип ODUk- Номинал битовой скорости ODUk, Отклонение
Xv кбит/с скорости
1818
ODU1
239/238 х 2488320
ODU2
239/237 х 9953280
ODU3
239/236 х 39813120
±20*10-6
- BIP-8, Bit Interleaved Parity-8 - контроль ошибок методом битового паритетного сравнения восьми битов, производимый аналогично в SDH, но с передачей контрольного слова через цикл.
Байт сообщения обратного канала представлен тремя группами функциональных битов:
- BEI/BIAE, Backward Error Indication/Backward Incoming Alignment Error - индикация ошибки в обратное направление; используется с системой контроля BIP-8 для оповещения удаленной стороны об ошибках (табл. 2) / индикация ошибки выравнивания входящего сигнала в обратное направление (используется только в полях ТСМ1-ТСМ6);
- BDI, Backward Defect Indication - индикация дефекта (повреждения) в обратное направление. Информация передается одним битом, если число обнаруженных ошибок BIP-8 превысит 8;
- STAT, Status - состояние тракта ODUk представлено таблицей интерпретации (табл. 3).
Рисунок 2. Заголовок наблюдения тракта ODUk в поле РМ и в поле ТСМ
1819
Для наблюдения тандемного соединения ТСМ в сети OTN в заголовке ODUk предусмотрено шесть полей. Через эти поля могут быть соединены пары пользовательских интерфейсов в сети общего пользования. Например, это могут быть соединения пары оптических сетевых интерфейсов между узлами сети.
Таблица 2
Интерпретация бит BEI
Биты BEI с 1 по 4 Число ошибок по BIP
0 0 0 0 - 1 0 0 0 0...8
1 0 0 1 - 1 1 1 1 0
Таблица 3
Интерпретация статуса ODUk
Биты STAT 6 7 8 Статус
0 0 0 - 1 0 0 Резерв для стандартизации
1 0 1 Поддержка сигнала запрета LCK-ODUk
1 1 0 Поддержка сигнала индикации открытого соединения ОС1^№
1 1 1 Поддержка сигнала «Авария» AIS-ODUk
Кроме того, ТСМ позволяют контролировать защитные переключения в подсети OTN для линейных трактов (режимы 1+1, 1:1) и трактов оптических каналов (режим 1:п) по сигналам повреждения и ухудшения качества передачи. На уровне оптического канала возможна поддержка наблюдения за защитным переключением в кольцевой сети. Структура поля ТСМ^ где i = 1,
1820
2, ..., 6 аналогична полю РМ (рис. 2), но отличается возможностями поля 3-го байта, в котором предусмотрено сообщение В1АЕ. Сигнал В1АЕ используется для передачи в обратное направление результатов подсчета блоков с чередованием по битам, в которых была обнаружена ошибка соответствующим приемником контроля участка ТСМ с использованием В1Р-8. Когда имеет место состояние ошибки, код 1011 вводится в поле ВЕ1/В1АЕ и счет ошибок игнорируется.
Пример наблюдения участков OTN с помощью байтов ТСМ приведен на рис. 3, где треугольниками обозначены точки начала и конца трактов ODUk (А1-А2 (точки) - с наблюдением в ТСМ1, В1-В2 и В3-В4 (косые линии) - с наблюдением в ТСМ2, С1-С2 (горизонтальные линии) - с наблюдением в ТСМ3).
Тандем А1-А2
Рисунок 3. Пример участков оптической сети с байтами TCM
Поля двух байтов в заголовке ODUk предназначены для поддержки общих каналов связи GCC (General Communications Channels) между двумя элементами сети с доступом к циклу ODUk (т.е. в точках с регенерацией типа 3R). Это пользовательские (операторские) каналы и их формат специфицируется отдельно по соглашению, например, для сети сигнализации
1821
при построении автоматически коммутируемой оптической транспортной сети ASON/ASTN.
Четыре байта заголовка ODUk (APS/PCC) (рис. 1 занимают столбцы с 5 по 8 и предназначены для автоматического защитного переключения ODUk, обеспечивая защиту оптического канала (рис. 4). Для информации о защищаемом соединении в тракте ODUk используются старшие биты (6.. .8) сверхциклового сигнала в заголовке OTUk/ODUk, обозначенного MFAS (Multiframe Alignment Signal - сигнал выравнивания свехцикла). Этот байт находится в первой строке колонки 7. Содержание битов MFAS указано в табл. 4 с соответствующей интерпретацией.
1 2 3 4
1|2|3|4|5|6|7|8 1|2|3|4|5|6|7|8 1|2|3|4|5|6|7|8 1|2|3|4|5|6|7|8
Запрос / состояние Тип защиты Запрашиваемый сигнал Резерв
А В D R
Рисунок 4. Формат данных канала защиты APS/PCC
Таблица 4
Биты сверхцикла MFAS для управления защитным переключением
Биты MFAS 6 7 8 Уровень наблюдения соединения для защиты Используемая схема защиты APS/PCC
0 0 0 ODUk - тракт SNC/N
0 0 1 ODUk ТСМ1 SNC/S, SNC/N
1822
0 1 0 ODUk ТСМ2 SNC/S, SNC/N
0 1 1 ODUk ТСМ3 SNC/S, SNC/N
1 0 0 ODUk ТСМ4 SNC/S, SNC/N
1 0 1 ODUk ТСМ5 SNC/S, SNC/N
1 1 0 ODUk ТСМ6 SNC/S, SNC/N
1 1 1 Секция OTUk ODU-k SNC/I
В таблице 4 использованы следующие обозначения:
- SNC/N, Non-intrusively Monitored Subnetwork Connection protection -защитное переключение подсети без принудительного контроля;
- SNC/S, Sublayer (tandem connection) monitored Subnetwork Connection protection - защитное переключение подсети подуровня наблюдения (контроля) тандемного соединения;
- SNC/I, Inherently monitored Subnetwork Connection protection - защитное переключение подсети, контролируемое (наблюдаемое) внутри. Форматы данных канала защиты APS/PCC (рис. 4) находятся в стадии разработки. Однако некоторая информация по защите в линейной схеме уже определена и представлена табл. 5 для первых трёх байтов.
Один байт в заголовке ODUk определен для транспортировки 256 байтов сообщений о типе повреждения и трансляции локального повреждения канала связи. Он обозначается FTFL (Fault Type and Fault Location reporting communication channel). Байт используется в сверхцикле из 256 циклов ODUk, и переносит сообщения в виде двух 128-байтовых полей прямого (а) и обратного (б) действия (рис. 5).
Поле индикации повреждения используется только в трех состояниях: 0000 0000 - нет повреждения; 0000 0001 - сигнал повреждения; 0000 0010 -сигнал ухудшения. Остальные состояния не определенны.
Таблица 5
1823
Поля канала защиты APS/PCC
№ Тип поля Код Описание функций данных
байта
1111 Нет применения
1110 Быстрое переключение
1100 Сигнал повреждения (SF)
1010 Сигнал деградации (SD)
1000 Ручное переключение
Запрос/состояние 0110 Ожидание восстановления
0100 Ручное управление
0010 Возврат по запросу
0001 Без возврата
1 0000 Нет запроса
Другие Резерв
A 0 Нет канала APS
1 Канал APS
B 0 1+1
1 1:n
Тип защиты D 0 Однонаправленное переключение
1 Двунаправленное переключение
R 0 Операция без возврата
1 Операция с возвратом
2 0 Сигнал «ноль»
1824
Запрашиваемый 1...254 Нормальный трафиковый сигнал
сигнал 255 Сверхтрафиковый сигнал
0 Сигнал «ноль»
3 Сигнал сопряжения 1...254 Нормальный трафиковый сигнал
255 Сверхтрафиковый сигнал
Поле идентификации оператора строится в соответствии с международными стандартами ISO 3166 (код страны) и МСЭ-T M. 1400.
Для экспериментального использования в заголовке ODUk предусмотрены два байта (EXP, Experimental). Эти байты не являются предметом стандартизации и могут использоваться операторами сетей OTN по своему усмотрению.
Поле байтов прямого направления 0 1 9 10 127 байтов
Поле идентификации оператора Поле спецификации оператора
Поле индикации повреждения
Поле байтов обратного направления 128 129 137138 255 байтов
Поле идентификации оператора Поле спецификации оператора
1
Поле индикации повреждения
Рисунок 5. Структура сообщения, передаваемого FTFL
1825
JOH (OPU2)
JC
JC
JC
NJO
(сверхцикла) OPU2
Колонки байтов 2 ..............952
PJOl PJ02
Строки
Информационные байты
Рисунок 6. Формат блока информационных данных ODTU12
Для увеличения емкости информационных данных, передаваемых через оптические каналы, в схеме мультиплексирования ОТН предусмотрено формирование различных объединенных групповых блоков данных, обозначаемых ODTUjk (Optical channel Data Tributary Unit j into k) или ODTUGk (Optical channel Data Tributary Unit Group). Значение индексов j = 1, 2, k = 2, 3 указывает на физический объем объединенных блоков и их состав.
Таблица 6
Сообщения в байтах JC, NJO, PJO1, PJO2 и их интерпретация
JC NJO PJO1 PJO2 Интерпретация
1826
7 8
0 0 Байт согласования Байт данных Байт данных Нет согласования (0)
0 1 Байт данных Байт данных Байт данных Отрицательное согласование (-1)
1 0 Байт согласования Байт согласования Байт согласования Двойное положительное согласование ( + 2)
1 1 Байт согласования Байт согласования Байт данных Положительное согласование ( + 1)
Блок ODTU12 имеет структуру состоящую из 952 колонок и 16 (4 х 4) строк байтов и одной колонки заголовка выравнивания JOH (Justification Overhead) (рис. 6).
1827
119 ^Вставки
ЮН (ОРи2)
JC
JC
1С
№0
15
(сверхцикла)
ориз
РЮ1 РЮ2
239 байтов колонок
Строки
Информационные байты
Рисунок 7. Формат блока информационных данных ОБТШ3
Слева указаны номера блоков ODTU12 в сверхцикле ОРШ. В ODTU12 размещаются четыре ODU1. Упаковка сигнала ODU1 в сигнал ODTU12 предусматривает асинхронное размещение (из-за отклонения тактов от номинала в пределах ±20*10-6 битовой скорости). Асинхронное сопряжение связано с операцией положительного и отрицательного согласования (-1/0/+1/+2) (табл. 6). ODTU12 отображен на схеме мультиплексирования ОТН блоком ODTUG2. Аналогична и трактовка байтов JC, ШО, PJO1, PJO2 и для ОБТШЗ, ОБТШЗ.
Структура блока ODTU13 включает 238 колонок и 64 (4 х 16) строк байтов, а также еще одну колонку заголовка выравнивания JOH (рис. 7). Колонка 119 используется для фиксированной вставки (все нули). В ODTU13 размещаются 16 ODU1.
1828
Рисунок 8. Формат блока информационных данных ODTU23
Структура блока ODTU23 включает 952 колонки и 64 (4 х 16) строк байтов, а также 4 колонки заголовка выравнивания JOH (рис. 8). В ODTU23 размещаются 4 ODU2.
Литература:
1. В.Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. - М.: Эко-Трендз, 2008.
1829
2. Зингеренко Ю.А. Оптические цифровые телекоммуникационные системы и сети синхронной цифровой иерархии. - Учебное пособие. -СПб: НИУ ИТМО, 2013.
3. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. — М.: Техносфера, 2003.
4. Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Оптические телекоммуникационные системы: Учебное пособие для вузов / Под редакцией В.Н. Гордиенко. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2019.
References:
1. V.G. Fokino. Optical transmission systems and transport networks. Textbook. - M.: Eco-Trends, 2008.
2. Zingerenko Yu.A. Optical digital telecommunication systems and networks of synchronous digital hierarchy. - Study guide. - St. Petersburg: ITMO Research Institute, 2013.
3. Freeman R. Fiber-optic communication systems. — Moscow: Technosphere, 2003.
4. Gordienko V.N., Krukhmalev V.V. Optical telecommunication systems: A textbook for universities / Edited by V.N. Gordienko. - 2nd ed., reprint. and add. - M.: Hotline - Telecom, 2019.
© Еремеев Е.Л., Буравцова Д.А., Дмитриев А.М., Буцев С. Ф., Горай И.И.,
Усацкий В.А., Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник», номер
4/2022.
Для цитирования: Еремеев Е.Л., Буравцова Д.А., Дмитриев А.М., Буцев С.Ф.,
Горай И.И., Усацкий В.А. ТЕХНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ
СЕТИ OTN-OTH БЛОК ДАННЫХ ОПТИЧЕСКОГО КАНАЛА ODUk //
Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник», номер 4/2022.
1830
