韋 煒

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100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延測(cè)量功能及應(yīng)用研究

韋 煒

中郵建技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012

隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國(guó)寬帶計(jì)劃的實(shí)施，100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)在許多城市開(kāi)始實(shí)施和推廣，但是，業(yè)務(wù)容量不斷增多，如何提升100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的傳輸效果，避免出現(xiàn)過(guò)多的時(shí)延，這是我們需要思考的問(wèn)題。重點(diǎn)針對(duì)100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延測(cè)量進(jìn)行探討，提出了時(shí)延測(cè)量的功能和具體的應(yīng)用方法，希望可以為今后100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供參考。

100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)；時(shí)延測(cè)量；應(yīng)用

引言

在100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過(guò)程中，存在不少的時(shí)延問(wèn)題，極大影響了100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的使用性能和效果，所以，探討100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)量，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性和效率。

1 100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的特色

1.1 OSNR性能改善

具有相干檢測(cè)功能的PM-QPSK比二進(jìn)制（OOK）提供了大約6dB的光信噪比的靈敏度改善。100GOTN的容量是10Gbit/s的10倍，所以100Gbit/s的調(diào)制方案需要提供比10Gbit/sOOK碼型高10dB的性能。相干檢測(cè)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于光波相位信息可以傳遞到數(shù)字領(lǐng)域，因而可以利用強(qiáng)大的電子色散補(bǔ)償（EDC）能力，使用非常低的代價(jià)清理信號(hào)失真[1]。

1.2 色散（CD）容限

具有電子色散補(bǔ)償（EDC）功能的調(diào)制解調(diào)器芯片，可不需外部可調(diào)諧色散補(bǔ)償器。芯片色散補(bǔ)償?shù)目偭渴菦Q定于有限脈沖響應(yīng)（FIR）自適濾波器的2個(gè)因素：拍點(diǎn)（tap）數(shù)量和拍點(diǎn)延時(shí)量。OTN的部署主要利用色散補(bǔ)償光纖（DCF）以限制在殘余的色散在10Gbit/sOOK接收器容限內(nèi)（通常是+/-400ps/nm），在這個(gè)范圍內(nèi)100Gbit/sPM-QPSKEDC是很容易做到的。

1.3 偏振模色散（PMD）容限

具有電子色散補(bǔ)償（EDC）調(diào)制解調(diào)器芯片還可以用于PMD的補(bǔ)償。PMD補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)關(guān)鍵是必須要非?？斓馗櫨W(wǎng)絡(luò)上高速偏振動(dòng)態(tài)的變化。這同色散補(bǔ)償是非常不一樣的，那是因?yàn)樯⒌淖兓潜容^靜態(tài)的（變化量非常緩慢而且很少），通常是由光纖溫度變化所引起的[2]。

2 100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的基本概念和時(shí)延測(cè)量原理

時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一段傳送到另一端所需的時(shí)間。時(shí)延由發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延組成。發(fā)送時(shí)延是節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使數(shù)據(jù)塊從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳媒所需要的時(shí)間，也就是數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)比特開(kāi)始發(fā)送算起，到最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間，也稱為傳輸時(shí)延。傳播時(shí)延是電磁波在新到中需要傳播一定得距離而花費(fèi)的時(shí)間。處理實(shí)驗(yàn)是指數(shù)據(jù)在交換節(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行的一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間，處理時(shí)延的長(zhǎng)短取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量[3]。

3 100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延測(cè)量及應(yīng)用

3.1 時(shí)延測(cè)量

為了給時(shí)延敏感客戶提供時(shí)延性能優(yōu)先級(jí)的服務(wù)，ITU-TG.709標(biāo)準(zhǔn)在2009年的修訂中增加了由國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商提出的時(shí)延測(cè)量功能。G.709標(biāo)準(zhǔn)中將時(shí)延測(cè)量功能與ODUk的PM層開(kāi)銷(xiāo)和TCM層開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)關(guān)聯(lián)起來(lái)，如圖1（a）所示，PM&TCM是時(shí)延測(cè)量開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，位于OTU幀第2行第3列；其中比特7與PM層測(cè)試有關(guān)，比特1～6分別與TCM1～6層測(cè)試有關(guān)，比特8為保留比特（默認(rèn)值為0），如圖1（b）所示。

時(shí)延測(cè)量功能分為基于ODUkPM層的測(cè)試（DMp）和ODUkTCMi層的測(cè)試（DMti），根據(jù)TCMi的使能設(shè)置，可測(cè)試不同TCMi層的時(shí)延[4]。

PM層時(shí)延測(cè)量中，比特1的通道時(shí)延測(cè)量信號(hào)（DMp）用于表征時(shí)延測(cè)量動(dòng)作的開(kāi)始，通常DMp信號(hào)是固定值（連0或連1），當(dāng)該比特值發(fā)生變化時(shí)表示雙向時(shí)延測(cè)量的開(kāi)始。在序列…0000011111…中0到1的跳變或在序列…1111100000…中1到0的跳變都可用來(lái)表征通道時(shí)延測(cè)量動(dòng)作的開(kāi)始。DMp信號(hào)新值會(huì)維持不變，直到下次時(shí)延測(cè)量開(kāi)始。在起始通道連接監(jiān)測(cè)點(diǎn)（P-CMEP）將DMp信號(hào)插入并傳送到遠(yuǎn)端P-CMEP，遠(yuǎn)端P-CMEP將同一個(gè)DMp信號(hào)環(huán)回到起始P-CMEP，然后由起始P-CMEP測(cè)試從DMp信號(hào)值跳變的那一刻開(kāi)始，到此DMp信號(hào)從遠(yuǎn)端P-CMEP環(huán)回并被同一起始P-CMEP接收的幀周期總數(shù)。TCM層的時(shí)延測(cè)量（DMti）中，比特1的TCM時(shí)延測(cè)量信號(hào)用于表示時(shí)延測(cè)量動(dòng)作的開(kāi)始。和DMp相同，DMti信號(hào)通常也是固定值（連0或連1），其變化表示雙向時(shí)延測(cè)量動(dòng)作的開(kāi)始，并且DMti信號(hào)新值會(huì)維持不變，直到下次時(shí)延測(cè)量開(kāi)始。起始TCM監(jiān)測(cè)點(diǎn)（TC-CMEP）將DMti信號(hào)插入并送到遠(yuǎn)端TC-CMEP，遠(yuǎn)端TC-CMEP將同一個(gè)DMti信號(hào)環(huán)回到起始TCCMEP，然后由起始TC-CMEP測(cè)試從DMti信號(hào)值跳變的那一刻開(kāi)始，到此DMti信號(hào)從遠(yuǎn)端TC-CMEP環(huán)回并被同一起始TC-CMEP接收的幀周期總數(shù)。

接收端必須對(duì)收到的DMp或DMti信號(hào)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)以確定時(shí)延測(cè)量指示，但用于檢測(cè)的幀不應(yīng)計(jì)算在測(cè)試值內(nèi)。ITU-TG.709標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定環(huán)回P-CMEP和環(huán)回 TC-CMEP應(yīng)在約100μs內(nèi)將接收到的每個(gè)DMp或DMti比特環(huán)回。

圖1 ODUk中的時(shí)延測(cè)量字節(jié)

該時(shí)延測(cè)量功能基于ODUk開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，不影響業(yè)務(wù)，可提供系統(tǒng)的不中斷業(yè)務(wù)在線時(shí)延監(jiān)測(cè)能力。

3.2 測(cè)試過(guò)程

時(shí)延測(cè)量時(shí)，節(jié)點(diǎn)設(shè)備分為近端模式（插入模式）和遠(yuǎn)端模式（環(huán)回模式），中間節(jié)點(diǎn)設(shè)置為透?jìng)髂Ｊ健＝四Ｊ焦?jié)點(diǎn)發(fā)起時(shí)延測(cè)量，由處于此模式下的板卡發(fā)送側(cè)發(fā)送時(shí)延測(cè)量信息，板卡接收側(cè)進(jìn)行時(shí)延信息的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)上報(bào)；遠(yuǎn)端模式下的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為環(huán)回模式，板卡接收側(cè)需要從ODU開(kāi)銷(xiāo)中提取時(shí)延測(cè)量信息，將其環(huán)回到發(fā)送側(cè)ODU開(kāi)銷(xiāo)中[5]。

圖2 時(shí)延測(cè)量工作原理

時(shí)延測(cè)量結(jié)果包括業(yè)務(wù)板卡的電層處理時(shí)延，以及傳輸光纖、光放大器、色散補(bǔ)償模塊和OADM等光層傳輸和處理時(shí)延，光纖的傳輸時(shí)延約4.9μs/km，電層處理每節(jié)點(diǎn)單向時(shí)延約幾十μs?；跁r(shí)延測(cè)量字節(jié)的時(shí)延測(cè)量，是進(jìn)行往返雙向時(shí)延（RTD）測(cè)量，網(wǎng)管上可以上報(bào)顯示為雙向時(shí)延或單向時(shí)延，為保證準(zhǔn)確度，也可以進(jìn)行多次測(cè)試，取平均值。需注意的是，網(wǎng)管上顯示時(shí)延測(cè)量值均是相對(duì)測(cè)試結(jié)果，而不是相對(duì)于世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC的絕對(duì)時(shí)延的差值。

圖3 時(shí)延測(cè)量過(guò)程

DMp和DMti根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求可提供人工觸發(fā)的時(shí)延測(cè)量，也可提供定期的15min/24h時(shí)延測(cè)量性能上報(bào)。根據(jù)ITU-TG.709標(biāo)準(zhǔn)以前版本設(shè)計(jì)的設(shè)備可能不支持DMp和DMti，這類設(shè)備中的DMp和DMti比特，當(dāng)時(shí)作為預(yù)留字節(jié)（設(shè)為0）。

4 時(shí)延測(cè)量應(yīng)用及問(wèn)題分析

4.1 應(yīng)用場(chǎng)景分析

在點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)中，端到端鏈路通常由多個(gè)復(fù)用段組成，包含單個(gè)設(shè)備廠家或者多個(gè)設(shè)備廠家，如圖4所示?；贠DUk中的時(shí)延測(cè)量字節(jié)，可以基于單個(gè)廠家域內(nèi)進(jìn)行時(shí)延測(cè)量，也可以進(jìn)行端到端時(shí)延測(cè)量。在城域網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)多、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于光層調(diào)度節(jié)點(diǎn)和電層調(diào)度節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用，端到端節(jié)點(diǎn)間多存在多種路由。當(dāng)NE1和NE6間業(yè)務(wù)基于不同路由時(shí)，對(duì)應(yīng)的傳輸距離和中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量都不同，相應(yīng)的鏈路時(shí)延也不同，為獲取不同路由時(shí)的鏈路時(shí)延信息，需要進(jìn)行時(shí)延測(cè)量。時(shí)延指標(biāo)也逐步成為光傳送網(wǎng)路由和保護(hù)策略的一種考慮參數(shù)。

圖4 點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)中的時(shí)延測(cè)量

4.2 應(yīng)用局限性

基于ODUk開(kāi)銷(xiāo)中時(shí)延測(cè)量字節(jié)進(jìn)行時(shí)延測(cè)量，可以方便地提供系統(tǒng)在線時(shí)延信息，且不影響已有業(yè)務(wù)，但同時(shí)也具有一定的局限性。

由于時(shí)延測(cè)量測(cè)得的是信號(hào)雙向往返的時(shí)延，單向時(shí)延值為RTD的一半，當(dāng)往返通道長(zhǎng)度不一樣時(shí)，單向時(shí)延值將不是RTD的一半，例如部署了單向保護(hù)倒換的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生單向倒換時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致單向測(cè)試時(shí)延不準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們必須要時(shí)刻關(guān)注100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延測(cè)量問(wèn)題，更好的使用其測(cè)量的工具和軟件，并且更好的提升100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的使用效果，只有這樣才能夠保證100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)更好的體現(xiàn)出來(lái)。

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Research on the function and application of time delay measurement in 100GOTN/WDM network

Wei Wei

China Post Construction Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210012

with the progress of the times， the implementation of China's broadband plan， 100 GOTN/WDM network began implementation and promotion， but in many city， business capacity is such， how to enhance the transmission efficiency of the 100GOTN/WDM network， to avoid excessive delay， this is what we need to think about. This paper focuses on the delay measurement of 100GOTN/WDM network， and puts forward the function of time delay measurement and the specific application method， and hopes to provide reference for the future operation of 100GOTN/WDM network.

100GOTN/WDM network；time delay measurement；application

TN929.1

A

1009-6434(2016)09-0091-03