CN101170550B - 一种万兆以太网信号在光传送网络中透明传送的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种万兆以太网信号在光传送网络中透明传送的方法，其采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号；其中，所述第一异步映射方式的构建包括以下步骤：A1、采用任一净荷结构标识的保留值，指示所述第一异步映射方式；A2、构建所述第一异步映射方式的光信道传送单元帧，在其调整控制字节中，采用至少3个比特预定义正负调整字节的填充状态，并且在其光信道净荷单元开销区增设一个负调整字节，在净荷结构内增设一个正调整字节；A3、采用参考时钟，构造超频的所述光信道传送单元帧，其频率为11.0491Gbit/s±20ppm。采用上述方案，就能以异步映射的方式，在光传送网络中透明传送完整的10GELAN信号，并完全适应了客户信号的频偏。
Description
技术领域
本发明涉及通过光传送网络(OTN)进行以太网业务的传送，尤其涉及的是，一种万兆以太网(10GELAN，即10GE LAN，也称10GE以太网)信号，在光传送网络的光信道传送单元的OPU2净荷区中透明传送的方法。
背景技术
光传送网络(OTN，Optical Transport Network)是ITU-T制定的一种光传送规范。它主要由OPUk(optical channel payload unit，光信道净荷单元)、ODUk(optical channel data unit，光信道数据单元)和OTUk(opticalchannel transport unit，光信道传送单元)等不同层面的封装构成，其中k＝1、2或3，代表不同的速率等级，这3种OTU速率分别对应各自的ODU和OPU速率，具体情况在ITU-T的G.709光传送网标准有详细说明，OTUk各速率等级定义如表1所示。
表1：OTUk的速率等级。其中，OTUk标称速率近似为：2 666 057143kbit/s(OTU1)，10 709 225.316 kbit/s(OTU2)和43 018 413.559 kbit/s(OTU3)。
类似SDH(Synchronos Digtal Hierarchy，同步数字传送体制)中的段层和通道层的概念，每一层都有相应的开销字节，对客户层的信息进行监控和管理。OTN采用GFP封装、异步映射、同步映射等多种方法，将客户业务映射到相同的帧结构中进行传输。跟传统的同步传送体制SDH相比，OTN网络具有交叉颗粒大、对业务透明传输、封装效率高等优点。但由于该规范制定的比较早，没有预料到现在以太网业务的高速增长，尤其是没有与IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师协会)标准组织制定的以太网系列标准相适应，导致以太网业务的系列速率不能很好的在OTN的帧内进行传输。OTN传送体制的净荷速率与以太网的接口速率如表2所示。
| OPU净荷速率kbig/s | 以太网接口速率kbit/s |
| OTU12 488 320 | GE1250Gbit/s |
| OTU29 953 280 | 10GE10312.5(LAN口)9953.280(WAN口) |
| OTU339 813 120 | 待定(尚未标准化) |
表2：OPU净荷速率与以太网接口速率对应表。
由表2可以看出，以太网目前最常用的2个接口速率，GE接口和10GELAN接口，都没有合适的OTN等级来进行适配。GE接口用OPU1来承载，会造成带宽的浪费，而对10GE LAN，速率略高于OPU2的净荷带宽，用标准的OPU2来传则带宽不足，而用OPU3来传则更浪费带宽。因此，如何利用OTN网络有效传递以太网信号，尤其是透明传送10GELAN信号亟待解决，从而导致各种私有映射方式的产生。
ITU-T针对各方提出的解决方案，专门建立了一个资料性的文档Sup43，对各种可能的解决方案进行了比较，主要方式和优缺点如表3所示。
| 采用的方式(Sup43对应的章节) | 特点 |
| 标准映射(6.2) | 采用GFP-F封装，接口速率为标准的10.709Gbit/s，只能传MAC帧，不能传前导码、帧间隙。 |
| 超频方式(7.1，7.2) | 这两种方法都采用非标准的线路速率，将10GELAN信号按CBR的映射方式，可以传送前导码、帧间隙等信息。 |
| 未定义开销传递(7.3) | 利用OPU开销中的7个未定义字节扩展OPU2带宽，线路速率与标准相同，可以传前导码，但不能完全传送帧间隙。 |
| 速率未知的CBR业务映射方法 | 在ITU-T标准G709的Living-List中描述，类似CBR映射方式，采用未定义的OPU2开销来指示净荷中的有效字节数。 |
表3：10GELAN在OPU2中的传输方式。
考虑到客户信号的“完全透明传递”的实际需求，表3中的标准映射方式和利用未定义开销增加带宽的传递方式不能满足要求，10GELAN带宽大于标准的OPU2带宽导致必须采用超频的OPU2(对应着更高的OTU2速率)，这种技术叫Overclock(超频)，可再细分成OPU2e和OPU1e两种方法，前一种方法保留了ODU2映射STM-64时的2列固定填充字节，后一种方法没有这两列固定填充，因此线路速率可以降低。
但即使是表格中的其余两种映射方式在传递10GELAN业务时也有缺点。超频方式仍然采用类似CBR(Constant Bit Rate，固定比特率)业务的映射方式，只安排一个字节来进行+/0/-调整，根据G.709标准，这种映射方式只能适应±65ppm的频差。考虑到OPUk本身有20PPM的频差，所以可以容忍的客户信号为±45ppm，而10GELAN业务的频偏达±100ppm，所以无法进行异步映射。
如果采用同步映射，即OPU2时钟锁定到10GELAN业务，可以忽略频偏问题，但扩展性比较差，只能适用与点对点连接，或者在中间节点进行异步交叉，而无法支持同步交叉。因此，这种适配后的速率无法进入交叉网络进行同步交叉，因为同步交叉网络要求采用相同的ODU时钟，而同步映射的ODU时钟来源于10GELAN，而且这些10GELAN往往是异源的。
对于比特未知(Agnostic)的CBR映射方式，虽然可以利用未定义开销字节指示实际的传输字节，可以较好的适应频差问题，但无法指示具体的填充字节的位置，无法在净荷区均匀分配填充字节，这样需要一个较大的缓存区，以适应10GELAN与OPU2净荷区的最大频差。
另外，由于OPU2净荷区的字节数为3808×4＝15232字节，大概需要13比特来指示其填充状况，当有其他级联应用时，需要更多的比特，这就需要占据较多的OPU开销位。由于不同的应用场景需要不同的开销字节来进行监控、管理；例如在虚级联时，需要OTU帧结构中第15列第1、2、3行的3个开销来进行指示，因此，占用较多的OPU开销的映射方法也是不能接受的。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何采用异步映射方式，提供一种万兆以太网信号在光传送网络中透明传送的方法，使10GELAN业务在光传送网内能够完全透明的传递，适配客户的频偏。
本发明的技术方案如下：
一种万兆以太网信号在光传送网络中透明传送的方法，其采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号；其中，所述第一异步映射方式的构建包括以下步骤：A1、采用任一净荷结构标识的保留值，指示所述第一异步映射方式；A2、构建所述第一异步映射方式的光信道传送单元帧，在其调整控制字节中，采用至少3个比特预定义正负调整字节的填充状态，并且在其光信道净荷单元开销区增设一个负调整字节，在净荷结构内增加一个正调整字节；A3、采用参考时钟，构造超频的所述光信道传送单元帧，其频率为11.0491Gbit/s±20ppm。
所述的方法，其中，在采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号之前，还执行判断步骤：判断所述第一异步映射方式是否可用。
所述的方法，其中，在步骤A2中，至少预定义正负调整字节的5种填充状态如下表所示。
| 3个比特 | 负调整字节1 | 负调整字节2 | 正调整字节1 | 正调整字节2 |
| 000 | 调整字节 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| 001 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| 010 | 调整字节 | 调整字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| 011 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 | 数据字节 |
| 100 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 |
所述的方法，其中，在步骤A3中，超频的所述光信道传送单元帧的频率为11.0491Gbit/s。
所述的方法，其中，采用所述调整控制字节的其余5个未定义比特作为标识比特，并采用多数判决原则判定收到的所述调整控制字节是否正确。
所述的方法，其中，所述参考时钟的频率为690.5688Mbit/s或172.6422Mbit/s。
所述的方法，其中，所述参考时钟是与万兆以太网信号异源的时钟。
所述的方法，其中，所述参考时钟是系统时钟或独立自振时钟。
采用上述方案，本发明就能够以异步映射的方式，透明传送完整的10GELAN信号，从而使ODU的速率与客户速率异源，便于交叉设备对业务进行ODU级的交叉调度；并且通过扩展的调整字节方案，完全适应了客户信号的频偏；并且仅对PSI(Payload Structure Identifier，净荷结构标识)和JC(Justification Control，调整控制)字节的未定义比特进行扩展，避免了占用过多的OPU开销，可扩展性强，更适用于将来多种可能的混合应用方式。
附图说明
图1是现有技术的OTN的帧结构示意图；
图2是现有技术的OPU的开销定义示意图；
图3是本发明的OPU的开销定义示意图；
图4是本发明的10GELAN的封装处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
ITU-T标准组织制定的G.709规范对OTN的特性进行了定义和规范。如图1所示，OTN的帧结构由4行、4080列组成，共有4×4080＝16320个字节，其中从第1到第16列为开销区，第17到第3824列为净荷区，3825到4080列为FEC(前向纠错码)区。帧结构内的开销区可以进一步划分为，第一行的第1到第6字节为帧指示区，第7字节是复帧指示MFAS，允许有256个复帧。第8到第14为OTU开销，第2行到第4行的1到14列均为ODU开销，第1到第4行的第16、17列为OPU开销区。
本发明采用相同的帧结构，OPU净荷区速率变成10GELAN的速率，则相应的OTU速率为：255/238×10.3125＝11.0491Gbit/s。本发明提供了一种万兆以太网信号(10GELAN)在光传送网络中通过光信道传送单元(OTU2)透明传送的方法，其采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号；更好的是，在采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号之前，还执行判断步骤：判断所述第一异步映射方式是否可用，当可用时则采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号。
以下，对所述第一异步映射方式的构建进行详细说明。
A1、采用任一净荷结构标识的保留值PSI[0]，指示所述第一异步映射方式；G.709规定的CBR映射方式，如图2所示，分别由PSI字节和JC字节来定义具体的映射方式。其中PSI字节在复帧为0时的内容如表4所示，本发明采用自定义异步映射方式，与规范的要求有所不同，因此需要新定义一种代码来代表本发明的异步映射方式，例如，将PSI[0]的值设为0X12，也可以设置成其他保留值，本发明对此没有任何限制。
| MSB1234 | LSB5678 | Hex code(Note 1) | Interpretation |
| 0000 | 0001 | 01 | Experimental mapping(Note 3) |
| 0000 | 0010 | 02 | Asynchronous CBR mapping，see 17.1 |
| 0000 | 0011 | 03 | Bit synchronous CBR mapping，see 17.1 |
| 0000 | 0100 | 04 | ATM mapping，see 17.2 |
| 0000 | 0101 | 05 | GFP mapping，see 17.3 |
| 0000 | 0110 | 06 | Virtual Concatenated signal，see clause 18(Note 5) |
| 0001 | 0000 | 10 | Bit stream with octet timing mapping，see17.5.1 |
| 0001 | 0001 | 11 | Bit stream without octet timing mapping，see17.5.2 |
| 0010 | 0000 | 20 | ODU multiplex structure，see clause 19 |
| 0101 | 0101 | 55 | Not available(Note 2) |
| MSB1234 | LSB5678 | Hex code(Note 1) | Interpretation |
| 0110 | 0110 | 66 | Not available(Note 2) |
| 1000 | xxxx | 80-8F | Reserved codes for proprietary use(Note 4) |
| 1111 | 1101 | FD | NULL test signal mapping，see 17.4.1 |
| 1111 | 1110 | FE | PRBS test signal mapping，see 17.4.2 |
| 1111 | 1111 | FF | Not available(Note 2) |
表4：G709规范的PSI[0]值。
A2、构建所述第一异步映射方式的光信道传送单元帧；OTN帧结构基本如前所述，但是在其调整控制字节中，采用至少3个比特预定义正负调整字节的填充状态，并且在其光信道净荷单元开销区增设一个负调整字节，在净荷结构内增设一个正调整字节。
例如，具体地说，在所述第一异步映射方式对应的光信道传送单元帧的调整控制字节中，采用3个比特预定义正负调整字节的填充状态。例如，所述调整控制字节可以采用3个比特，预定义正调整字节PJO和负调整字节NJO的5种填充状态，具体说明如下。
G709规范的JC字节定义如表5所示，在本发明中，需要扩展原有的JC字节定义，将原有的3个JC字节中的2比特值多数判决方法，改成每个JC字节采用3个比特来表示5种不同的填充状态，从而需要扩展定义JC字节，具体如表6所示。
| JC bits 78 | NJO | PJO |
| 00 | 调整字节 | 数据字节 |
| 01 | 数据字节 | 数据字节 |
| 10(不产生此值，可能是接收有错误) | 调整字节 | 数据字节 |
| 11 | 调整字节 | 调整字节 |
表5：G709规范的JC值
| JC bits678 | NJO1 | NJO2 | PJO1 | PJO2 |
| 000 | 调整字节 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| JC bits678 | NJO1 | NJO2 | PJO1 | PJO2 |
| 001 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| 010 | 调整字节 | 调整字节 | 数据字节 | 数据字节 |
| 011 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 | 数据字节 |
| 100 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 | 调整字节 |
表6：扩展定义的JC值。
其中，表6的第1列表示JC字节6、7、8比特的各种组合值，其他列表示这些JC值对应的调整字节的填充状态，“调整字节”表示该字节填充的是填充信息，“数据字节”表示该字节填充的是客户信息。更好的是，在采用所述第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号时，可以采用所述调整控制字节的其余5个未定义比特作为标识比特，并采用多数判决原则判定收到的所述调整控制字节是否正确。即，还可以将JC字节中的5个未定义比特定义为标识比特I，其判断原理跟SDH指针值的I、D比特反转类似，采用多数判决的原则来确定收到的JC值是否正确，当新的JC值伴随多数I比特的反转则表示确实有新的填充状态发生，否则认为JC值的传递出现了误码。
并且，如图3所示，在所述光信道传送单元帧的光信道净荷单元开销区，增设一个负调整字节和在净荷结构内增设一个正调整字节；例如，可以将所述光信道传送单元帧的第16列第3行的字节设置为所述负调整字节、第18列第4行的字节设置为正调整字节。
上述扩展调整字节，如图3所示，可以将第16列第3行的OPU开销区字节重新定义为负调整字节，和第18列第4行的OPU净荷区字节重新定义为正调整字节，利用OPU开销中的未定义字节将原有的+/0/-调整扩展为-2/-1/0/+1/+2调整，即正调整增加到2个字节，负调整也增加到2个字节，以适配±100ppm的客户信号频偏。
A3、采用参考时钟，构造超频的所述光信道传送单元帧，其频率为11.0491Gbit/s±20ppm；参考G.709规范，OPU2的净荷速率，在不计算填充固定填充列的情况下，为9.953280Gbit/s±20ppm，而802.3ae规范的10GELAN信号为10.3125Gbit/s±100ppm，要完全透明传输10GELAN信号，必须提升OPU2的标称频率，利用更高速率的参考时钟构造11.0491Gbit/s的OTU2帧，以装载10.3125Gbit/s的10GELAN信号。
例如，所述超频光信道传送单元帧的频率为11.0491Gbit/s。其中，所述参考时钟是与10GELAN信号异源的时钟。例如，所述参考时钟是系统时钟或独立自振时钟，即该参考时钟可以来自系统时钟，或独立自振时钟等与10GELAN信号异源的时钟。
考虑到所述参考时钟可以采用16分频或64分频，因此，一个例子是，所述参考时钟的频率为11.0491Gbit/s÷16＝690.56875Mbit/s≈690.5688Mbit/s；或者为11.0491Gbit/s÷64＝172.64219Mbit/s≈172.6422Mbit/s。
以下再结合图4说明本发明方法详细的工作过程。如图4所示，本发明所述的透传10GELAN信号的方法，在具体实现上主要基于3个部分：提供超频帧，扩展调整字节和OPU开销的扩展定义。
1、提供超频帧。
利用比标准OTU2更高速的参考时钟，采用与原有的OTU、ODU、OPU完全相同的帧结构来构造超频的OTU2帧，帧频比原有的标准速率255/237×9.953280＝10.709Gbit/s要高，使OTU2的线路速率达到11.0491Gbit/s，该参考钟的来源不受限制，可以是系统时钟、自振时钟等等。本发明实例中以OPU2净荷区内无固定填充列为例，实际应用中，可以通过简单推理，实现支持固定填充列的应用情况，只需要再适当提高线路速率，并且在固定的列增加填充字节即可。是否采用固定填充列可以根据实际应用情况来决定，本发明在此不再赘述。
2、扩展调整字节：主要是要适配客户信号较大的频偏。
如图3所示，本发明增加2个调整字节，加上原有的2个调整字节，分别定义为NJO1，NJO2，PJO1，PJO2，可调整的字节占OPU净荷的比例为2/(4×3824)＝130ppm，因此最大可以适应±130ppm的频偏，除掉ODU本身的±20ppm的频偏，可以满足±110ppm的客户频偏，而10GELAN的频偏为±100ppm，可以异步映射到OPU2结构中。负调整字节可以在OPU开销区中除PSI字节外的7个字节中任意选取，本实施例中以OTU帧结构中第16列的第3行、第4行字节作为负调整字节，以第17、18列第4行的字节作为正调整字节。
3、开销字节的扩展定义：本发明需要对OPU开销区的字节进行扩展定义。
对OTN复帧指示为0时的PSI值增加新的映射类型的定义，在表4所示的正常的PSI[0]的值增加0X12表示本发明的映射方式。
对异步映射采用的3个JC字节，如图2所示，扩展到图3所示，JC判断字节增加到3比特，以适应异步映射的5种不同填充情况，JC字节剩余的5个比特用多数翻转来识别新的调整机会是确实发生了还是误码导致，2套JC字节可以进一步降低调整误动作的发生。原有的一个JC字节变成负调整字节NJO1。
JC判断比特的定义如表6所示，在此不再赘述。
OPU的其他开销字节，如第15列的第1、2、3行继续保持Reserved状态，可以在将来进行扩展应用，例如当OPU需要进行虚级联时定义为VCPOH开销。
本发明提供了一种在光传送网OTU2内透明传输10GELAN业务的方法，采用异步映射方式完全适配客户的频偏，使10GELAN业务在OTU2内的完全透明的传递，并解决现有技术的映射方案的不足；还具有以下优点：
(1)透明传送完整的10GELAN信号，包括前导码、客户帧、帧间隙、分界符等信息；
(2)采用异步映射的方式，可以使ODU的速率与客户速率异源，便于交叉设备对业务进行ODU级的交叉调度；
(3)扩展的调整字节方案，可以完全适应客户信号±100ppm的频偏；
(4)不需要更改OTU、ODU等开销字节，仅对PSI和JC字节的未定义比特进行扩展，不占用过多的OPU开销，更适用于将来多种可能的混合应用方式。
特别需要指出的是，本领域技术人员可以采用本发明的理念和方法，应用到万兆或以上的以太网与光传输网的无缝对接业务中。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种万兆以太网信号在光传送网络中透明传送的方法，其特征在于：采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号；其中，所述第一异步映射方式的构建包括以下步骤：
A1、采用任一净荷结构标识的保留值，指示所述第一异步映射方式；
A2、构建所述第一异步映射方式的光信道传送单元帧，在光信道传送单元帧的调整控制字节中，采用至少3个比特预定义正负调整字节的填充状态，并且在该光信道传送单元帧的光信道净荷单元开销区增设一个负调整字节，在净荷结构内增设一个正调整字节；
A3、采用参考时钟，构造超频的所述光信道传送单元帧，该光信道传送单元帧的频率为11.0491Gbit/s±20ppm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用第一异步映射方式透明传输万兆以太网信号之前，还执行判断步骤：判断所述第一异步映射方式是否可用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A2中，至少预定义正负调整字节的5种填充状态如下表所示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A3中，超频的所述光信道传送单元帧的频率为11.0491Gbit/s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述调整控制字节的其余5个未定义比特作为标识比特，并采用多数判决原则判定收到的所述调整控制字节是否正确。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考时钟的频率为690.5688Mbit/s或172.6422Mbit/s。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考时钟是与所述万兆以太网信号异源的时钟。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述参考时钟是系统时钟或独立自振时钟。
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