Zásobník protokolů OTN

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. září 2020; kontroly vyžadují 2 úpravy .

OTN (Optical Transport Network)  je optická transportní síť, která zajišťuje multiplexování a přenos digitálních dat přes DWDM průběhy.

Zásobník protokolů OTN

Protokol OTN se skládá ze 4 vrstev:

• Optický kanál (Och) - nižší úroveň protokolů;
• Protokol OPU (Optical Channel Payload Unit) - blok uživatelských dat optického kanálu;
• Protokol ODU (Optical Channel Data Unit) - datový blok optického kanálu;
• Protokol OTU (Optical Channel Transport Unit) je přenosová jednotka optického kanálu.

Optický kanál

Spodní vrstva protokolů tvoří optický kanál; toto je obvykle DWDM spektrální kanál. Tato úroveň zhruba odpovídá úrovni fotonů technologie SDH.

Protokol OPU

Protokol OPU je zodpovědný za doručování dat mezi uživateli sítě. Poskytuje:

• zapouzdření uživatelských dat, jako jsou ethernetové a SDH rámce, do OPU;
• vyrovnání přenosových rychlostí uživatelských dat a OPU;
• na přijímací straně získává uživatelská data a předává je uživateli.
  

Bloky OPU1, OPU2, OPU3 a OPU4 tomuto protokolu odpovídají v závislosti na rychlosti přenosu dat. Pro plnění svých funkcí přidává protokol OPU do uživatelských dat svou hlavičku OPU OH (OverHead). OPU nejsou měněny sítí.

Protokol ODU

Mezi koncovými uzly sítě OTN funguje protokol ODU. Mezi jeho funkce patří:

• multiplexování a demultiplexování jednotek OPUU. (Například multiplexování čtyř OPU1 do jedné OPU2;
• sledování kvality připojení v síti OTN.
  

Tento protokol generuje ODU požadované rychlosti přidáním své hlavičky k odpovídajícím OPU. Protokol ODU je analogický s linkovým protokolem SDH.

Protokol OTU

Protokol OTU funguje mezi sousedními uzly sítě OTN, které podporují funkce elektrické regenerace optického signálu, nazývané také funkce 3R (retiming, reshaping and regeneration). Hlavním účelem protokolu je kontrola a oprava chyb pomocí kódů FEC. Tento protokol přidává do bloku ODUk svůj vlastní trailer obsahující kód FEC a tvoří blok OTUk. Protokol OTU odpovídá protokolu sekce SDH. Bloky OTUk jsou umístěny přímo v optickém kanálu.

Rám OTN

Rámec OTN je obvykle reprezentován jako matice sestávající ze 4080 bajtových sloupců a čtyř řádků.
Rámec se skládá z pole uživatelských dat (Payload) a servisních polí bloků OPU, ODU a OTU. Formát rámce závisí na úrovni rychlosti OTN.
Pole uživatelských dat je umístěno od 17. do 3824. sloupce a zabírá všechny čtyři řádky rámce a záhlaví bloku OPU zabírá sloupce 15 a 16 rovněž ve čtyřech řádcích. V případě potřeby může hlavička OPU OH zahrnovat více rámců za sebou (tato možnost se například vyskytuje, když je nutné popsat strukturu pole uživatelských dat, která multiplexuje několik OPU nižší úrovně).
ODU je reprezentována pouze hlavičkou ODU OH. OTU se skládá ze záhlaví OTU OH a přívěsu OTU FEC obsahujícího kód opravy chyb FEC.
Rámeček začíná malým zarovnávacím polem rámečku potřebným k rozpoznání začátku rámce.

Tab. Formát rámečku OTN

zarovnání rámu	OTUOH	Ó P U O H	Uživatelská data	OTU FEC
ODUOH

Hierarchie rychlostí OTN

rozhraní G.709	OTN Frame Bit Rate (Gbps)	klientský rámec	Bitová rychlost klienta (Gbps)
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

Oprava chyb

Procedura Forward Error Correction (FEC) používá kódy Reed-Solomon RS(255, 239). V tomto samoopravném kódu jsou data kódována v blocích po 255 bajtech, z nichž 239 bajtů je definovaných uživatelem a 16 bajtů je opravný kód. Reed-Solomonovy kódy umožňují opravit až 8 chybných bajtů v bloku 255 bajtů.
Použití Reed-Solomonova kódu zlepšuje poměr výkonu signálu k výkonu šumu o 5 dB a zároveň snižuje bitovou chybovost z 10 -3 (bez FEC) na 10 -2 (po FEC). Tento efekt umožňuje zvýšit vzdálenost mezi generátory sítě o 20 km nebo použít méně výkonné vysílače signálu.

Odkazy

• Výukový program pro optickou přenosovou síť [1]

Literatura

V. Olifer, N. Olifer, Počítačové sítě, 5. vydání