CN103959687A - 在光传送网络中提供时延测量的方法和相关网络元件 - Google Patents

在光传送网络中提供时延测量的方法和相关网络元件 Download PDF

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Abstract

本发明描述了通过传送网络的路径(P)或路径节段的时延测量方法以及用于执行该时延测量的对应网络节点(NE1、NE2)，其提供了更高的精确度和更低的抖动。起始网络节点(NE1)将时延测量请求信号(REQ)插入到第一数据单元的开销子字段中，并且将该第一数据单元通过该路径(P)或路径节段传输给远端网络节点(NE2)，作为成帧传送信号的一部分。远端网络节点(NE2)在检测到该时延测量请求(REQ)时，将时延测量应答信号(REP)插入到第二数据单元的开销子字段中，并且使用逆向方向上的成帧传送信号将该第二数据单元传输回到该起始网络节点(NE1)。该起始网络节点(NE1)确定该时延测量请求信号(REQ)的插入与该时延测量应答信号(REP)的接收之间的时间差。该远端网络节点(NE2)进一步确定插入时间值，该插入时间值指示该时延测量请求信号(REQ)的接收与该时延测量应答信号(REP)在逆向方向上的插入之间的时间差(t1、t2、t3)，并且将该插入时间值传达回到该起始网络节点(NE1)。该起始网络节点(NE1)然后根据所确定的响应时间差和所接收的插入时间值来为该路径(P)或路径节段确定时延值。

Description

在光传送网络中提供时延测量的方法和相关网络元件
技术领域
本发明涉及电信的领域，并且更特别地涉及一种用于在光传送网络中提供时延测量的方法和相关网络元件。
背景技术
在光网络中，网络元件通过光纤链路物理地互连。通过这些链路所传输的光传送信号被构造为以预定义的帧速率重复的连续帧。
用于将数据信号通过光网络从端到端传输的连接被称为路径，并且由重复包含在每个后续帧中的复用单元来表示，诸如例如用于根据ITU-T G.709的光传送网络的大小k的光数据单元(ODUk)。ODUk具有有效载荷部分和开销部分。
路径的节段被称为串联连接(Tandem Connection)并且在被建立时存在以用于监测目的，并且在ODUk开销中具有它自己的串联连接监测(TCM)开销字段。
ITU推荐G.709在章节15.8.2.1.6中针对路径以及在章节15.8.2.2.8中针对路径节段定义了使用ODUk开销中的预定义开销字节的时延测量，并且分离的比特被定义用于路径时延测量并且用于路径节段时延测量。时延测量信号包括常数值，该常数值在两路时延测量测试的开端被取反。时延测量信号的该新值被维持直到下一个时延测量测试的开始。
为了执行时延测量，起始网络节点将取反的时延测量信号插入到ODUk开销的所定义的子字段中，并且将它发送给远端网络节点。远端网络节点在所定义的子字段中检测到时延测量信号的取反时，向起始网络节点环回取反的时延测量信号。起始网络节点测量时延测量信号值被取反的时刻与从远端网络节点接收回这个取反的时延测量信号值的时刻之间的帧周期的数量。
发明内容
根据在ITU-T G.709中所定义的时延测量，时延测量信号仅能够被插入在帧开销内的特定位置处。因为在双向链路上在相反方向上传播的信号是异步的，并且它们的帧相位不具有固定的相位关系，所以当远端节点检测到时延测量信号时，它不得不等待该特定的开销位置直到它能够在逆向方向上将时延测量信号取反。这引起了所测量的时延值的低粒度和高抖动。对于ODU0，这转换为上至100微秒的不精确度，对应于20km的光纤长度。因此，一个目的是提供一种具有更高精确度和更低抖动的改进的时延测量。
下面呈现的这些和其他目的，由通过传送网络的路径或路径节段的时延测量方法以及用于执行该时延测量的对应网络节点来实现。起始网络节点将时延测量请求信号插入到第一数据单元的开销子字段中，并且将该第一数据单元通过该路径或路径节段传输给远端网络节点，作为成帧传送信号的一部分。该远端网络节点在检测到该时延测量请求时，将时延测量应答信号插入到第二数据单元的开销子字段中，并且使用逆向方向上的成帧传送信号将该第二数据单元传输回到该起始网络节点。这个第二数据单元表示同一路径P的反向方向，因为第一数据单元表示同一双向路径P的正向方向。该起始网络节点确定该时延测量请求信号的插入与该时延测量应答信号的接收之间的时间差。该远端网络节点进一步确定插入时间值，该插入时间值指示该时延测量请求信号的插入与该时延测量应答信号在逆向方向上的插入之间的时间差，并且将该插入时间值传达回到该起始网络节点。该起始网络节点然后根据所确定的响应时间差和所接收的插入时间值来为该路径或路径节段确定时延值。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了沿着通过光网络的双向路径的环回时延测量的原理；
图2示出了用于在相反方向上的传送帧之间的插入时延的不同值；以及
图3示出了实施该时延测量的网络元件的框图。
具体实施方式
环回时延测量的原理示意性地在图1中示出。两个网络元件NE1、NE2通过双向路径P连接。路径P是光链路的序列并且可以通过多个中间网络元件，为了简单没有示出这些中间网络元件。该路径由光数据单元ODUk来表示。这样的光数据单元在成帧传送信号内以复用的形式被传送，该成帧传送信号包含以预定义的固定的帧速率重复的连续传送帧。这些传送帧被称为大小k的光传送单元(OTUk)。这些光数据单元能够例如是大约每100微秒(根据ITU-T推荐G.709表格7-4，更精确地说是每98.4微秒)重复的ODU0。
每个ODUk具有开销节段，该开销节段包括如在ITU-T G.709章节15.8.2.1和附图15-13中所描述的路径监测(PM)字段。该PM字段包含用于路径时延测量(DMp)的子字段。
在图1中假设网络元件NE1通过将请求信号REQ插入到该时延测量子字段中来开始时延测量。在接收到时，网络元件NE2通过将应答消息REP插入到逆向方向上的下一个ODUk的时延测量子字段中来应答所请求的路径测量。网络元件NE1测量插入该请求消息REQ与该应答消息REP的接收之间的时间差。
根据G.709，DMp信号包括在两路时延测量测试的开端被取反的常数值(0或1)。在序列…0000011111…中从0→1的转换，或者在序列…1111100000…中从1→0的转换，表示路径时延测量开始点并且与图1中的请求消息REQ相对应。DMp信号的该新值被维持，直到下一个时延测量测试的开始。
这个DMp信号由DMp起始网络元件NE1插入并且发送给远端网络元件NE2。这个远端网络元件NE2向该起始网络元件NE1环回取反的DMp信号。该环回的取反的DMp信号与图1中的应答消息REP相对应。
起始网络元件NE1测量该DMp信号值被取反的时刻与这个取反的DMp信号值从远端网络元件NE2接收回的时刻之间的帧周期的数量，以确定往返时延。
因为双向路径通常在两个方向上是对称的，所以往返时延等于两倍的路径时延。对于其他的应用，仅需要如此的总往返时延，从而理论上可能的不对称并不相关。
显然，逆向方向上的DMp信号的取反仅能够在适当的ODUk/ODUkT开销位置在反向方向上被发出时(其对于OUD0能够花费多至100微秒)进行。这引起了时延测量的相对低的粒度以及上至100微秒的高抖动。
因为环回网络元件NE2知道在正向方向上检测到该取反时正向ODUk与反向ODUk之间的相对相位差，所以它能够计算直到该取反被插入到反向方向中所需要的时间。
因此，根据本实施例，网络元件NE2除了应答消息REP之外还发送，或者作为应答消息REP的一部分而发送一个值，该值指示了在正向方向上接收到取反与将取反插入到逆向方向中之间的时间。
这个值能够是例如一字节值，其以n倍的0.5微秒来指定插入时间，允许以0.5微秒的粒度来指定0与128微秒之间的任何时间。然而，在优选的实施例中，值n是两字节值，其以n倍的0.1微秒的粒度来指示插入时间。
指示插入时间的值原理上能够通过任何可用信道来发送。例如，该值能够使用ODU开销中的预留字段，该预留字段可用于专属或未来的使用。然而，优选的是重新使用已有的DM子字段用于这个目的。该DM子字段具有一比特每ODU的长度，分别用于路径并且用于路径节段时延测量，并且每个ODU地重复。因此，来自连续ODU的DM子字段能够被用于传送该插入时间值。
为了确保向后兼容性，提议了对已有的时延测量协议在DM子字段上的下列改变：
在正向方向上，即朝向环回NE，没有协议上的改变。
在反向方向上
—取反模式照常针对256比特不断地发送(除了256之外的其他值可以被选择，只要该值是固定的)，
—之后是指示在正向方向上接收到该取反与将该取反插入到反向方向中之间的时间(以0.1微秒的单位来指定)的两字节值，
—之后是为了相对比特错误而确保可靠性的先前字节的一字节校验和，
—之后是与取反之后的第一个256比特相同的常数取反模式。
所提议的协议在支持和不支持该协议修改的网络元件的混合场景中是向后兼容的：
—假如触发网络元件不支持这个特征，则它简单地忽略该两字节时间值以及由环回网络元件所插入的随后的校验和，因此以当前的G.709精确度给出时延测量。
—假如环回网络元件不支持这个特征，则它不插入该时间值和校验和。这由触发网络元件基于检验和不匹配而检测到，因此它将不使用该时间值并且再次以当前的G.709精确度来提供测量结果。另外，它能够向该时延测量的用户指示该测量结果具有现今的不精确度限制。
图2示意性地示出了针对三个测量周期的插入时间。网络节点NE2接收具有取反的DMp比特的帧F1，其指示对于时延测量的请求。接收到取反的DMp比特开始对插入时间的确定。在逆向方向上的下一帧RF1在其后的时间t1被发送，并且网络元件NE2据此将RF1的DMp字节取反。此后，插入时间t1被传达给起始网络元件NE1。
一些时间之后，网络元件NE2再次接收使它的DMp字节取反的另一个帧F2，因此触发第二时延测量。由于光信号中双向路径的两个方向的不对称性质，所以逆向方向上的下一帧RF2的帧相位现在已经变得更大。直到下一个DMp能够在逆向方向上被取反的插入时间t2再次被传达给起始网络节点NE1。
又一些时间之后，网络节点NE2再次接收具有它的取反DMp的帧F3。在逆向方向上，最后一帧RF3a刚刚被发送，从而在逆向方向上的取反仅能够在下一帧RF3b中进行。插入时间t3现在接近于一个帧长度的持续期，即对于ODU0接近于100微秒。
图3示出了能够支持上面所描述的时延测量的网络节点NE的一个实施例。网络节点NE具有用于光传送信号的多个线卡LC1-LCn以及开关矩阵TSS，该开关矩阵TSS能够在这些线卡LC1-LCn中的任意线卡之间在时间域和空间域中切换光数据单元ODUk。线卡包含输入端口和对应的输出端口以用于双向链路。
线卡LC1示例性地以更多细节被示出。它包含用于所接收的信号的成帧器FRa和用于传输信号的成帧器FRb。开始/停止计数器CT被用来确定用于时延测量信号的插入时间。当接收到使其DMp字节取反的ODUk时，从成帧器FRa发送触发以启动计数器CT。作为结果，下一个传输帧中的DMp字节将由成帧器FRb取反。当这发生时，成帧器FRb给出第二触发以停止计数器CT。计数器CT的计数值确定插入时间，该插入时间将由成帧器FRb在256帧之后插入在朝向发起网络节点的逆向方向中。
计数器CT能够具有与被用来指示插入时间的计数粒度相同的计数粒度，并且然后能够直接被用作插入时间值。否则，它必须被缩放至插入时间值的适当粒度。
尽管本实施例使用路径监测字段的时延测量子字段DMp，但是同样的事物也能够应用至ODUk开销内的六个串联监测开销字段TCMi(i＝1至6)中的任何串联监测开销字段的时延测量子字段DMti(i＝1至6)，参见ITU-T G.709章节15.8.2.2。
因为时延测量子字段总是在每个后续帧内的相同位置中，所以插入时延能够被确定为接收方向与传输方向上的帧之间的相对帧相位。因此也能够通过其时延被测量的ODUk的其他开销字节来触发开始/停止计数器。由于成帧传送信号中的帧的连续性质，所以也有可能将先前帧的相对帧相位用作插入时间。
使用位于各自线卡上的控制器以用于控制恰好这些线卡的功能，能够利用常规的网络节点来实施时延测量。备选地，还能够使用网络节点的中央控制器或者架控制器(shelf controller)来实施时延测量，或者在网络节点的两个或更多控制器之间协作地实施时延测量。
利用极大地减少的测量抖动和改进的粒度，所描述的方法允许了对OTN网络中的时延的更加精确的测量。作为结果的改进能够利用基于延时的路由来避免动态网络中的路由翻动(route flapping)，外加用以描绘网络元件和它们的组件的时延属性的特性的改进选项。
使用由CPRI行业协会所定义的通用公共无线电接口(CPRI，其要求严格的时延控制)，高精确度时延测量还将实现使用用于远程无线电装备与无线电装备控制之间的移动回程的OTN路径。
上面所描述的时延测量还能够被用于对网络元件时延属性的简化的校准和特性描述，包括FEC实施方式、通过诸如映射器的装备组件的传送时延、切换矩阵等。
本描述和附图仅举例说明了本发明的原理。因此将意识到，本领域的技术人员将能够设计出尽管没有在本文中明确描述或示出的但是体现了本发明的原理并且被包括在它的精神和范围内的各种布置。此外，本文所记载的所有示例主要明确地意图为仅用于教导的目的，以帮助读者理解本发明的原理以及由发明人为了促进本领域而贡献的概念，并且意图被解释为不限制于这样具体记载的示例和条件。此外，记载了本发明的原理、方面、和实施例以及它们的具体示例的本文中的所有陈述，意图为涵盖它们的等价物。
本领域的技术人员将容易认识到，各种上面所描述的方法的步骤能够由经编程的计算机来执行。在本文中，一些实施例还意图为覆盖程序存储设备(例如，数字数据存储介质)，这些程序存储设备是机器或计算机可读并且编码机器可执行或计算机可执行的指令的程序，其中所述指令执行所述上面所描述的方法的步骤中的一些步骤或所有步骤。这些程序存储设备可以是，例如，数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁性存储介质、硬驱动器、或者光可读数字数据存储介质。这些实施例还意图为覆盖被编程以执行上面所描述的方法的所述步骤的计算机。

Claims (10)

1.一种通过传送网络的路径(P)或路径节段的时延测量方法，包括：
—在起始网络节点(N1)处，将时延测量请求信号(REQ)插入到第一数据单元的开销子字段中，并且将所述第一数据单元通过所述路径(P)或路径节段传输给远端网络节点(NE2)，作为成帧传送信号的一部分；
—在所述远端网络节点(NE2)处，在检测到所述时延测量请求(REQ)时，将时延测量应答信号(REP)插入到第二数据单元的开销子字段中，并且使用逆向方向上的成帧传送信号将所述第二数据单元传输回到所述起始网络节点(NE1)；
—在所述起始网络节点(NE1)处，确定所述时延测量请求信号(REQ)的插入与所述时延测量应答信号(REP)的接收之间的响应时间差；
—在所述远端网络节点(NE2)处，确定插入时间值，所述插入时间值指示所述时延测量请求信号(REQ)的接收与所述时延测量应答信号(REP)在逆向方向上的插入之间的时间差(t1、t2、t3)，并且将所述插入时间值传达给所述起始网络节点(NE1)；以及
—在所述起始网络节点(NE1)处，根据所述确定的响应时间差和所述接收的插入时间值来为所述路径(P)或路径节段确定时延值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中常数值在后续数据单元的所述开销子字段中被传输，并且其中为了传输所述时延测量请求信号或者所述时延测量应答信号，所述常数值被取反。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述远端网络节点(NE2)针对预定义数量的后续数据单元发送取反的常数值，所述预定义数量的后续数据单元之后是在所述开销子字段中携带所述插入时间值的一个或多个数据单元。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述远端网络节点(NE2)在插入所述时间值之后在后续数据单元的所述开销子字段中发送校验和值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入时间值被确定为在接收方向上的传送帧(F1、F2；F3)与传输方向上的传送帧(RF1、RF2、RFb)之间的相对帧相位。
6.一种用于传送网络的网络节点(NE1)，包括至少一个输入和一个输出以分别用于接收和传输携带一个或多个数据单元的成帧传送信号；其中所述网络节点(NE1)被适配为通过以下操作来执行路径(P)或路径节段的时延测量：
—将时延测量请求信号(REQ)插入到第一数据单元的开销子字段中，并且向远程网络节点(NE2)传输所述第一数据单元，作为在所述输出处的成帧传送信号的一部分；
—在所述输入处，从所述远程网络节点(NE2)接收传送第二数据单元的在逆向方向上的成帧传送信号，所述第二数据单元在开销子字段内具有时延测量应答信号(REP)；
—确定所述时延测量请求信号(REQ)的插入与所述时延测量应答信号(REP)的接收之间的响应时间差；
—从所述远程网络节点(NE2)接收插入时间值，所述插入时间值指示所述时延测量请求信号(REQ)的接收与所述时延测量应答信号(REP)在所述远程网络节点(NE2)处的插入之间的时间差(t1、t2、t3)；以及
—根据所述确定的响应时间差和所述接收的插入时间值来为所述路径(P)或路径节段确定时延值。
7.根据权利要求6所述的网络节点(NE1)，被适配为：检测何时没有插入时间值被接收，并且如果是这样，则仅根据所述确定的响应时间差来为所述路径或路径节段确定所述值。
8.根据权利要求7所述的网络节点(NE1)，被适配为：借助校验和校验来检测丢失的插入时间值。
9.根据权利要求7所述的网络节点(NE1)，被适配为：在丢失插入时间值的情况中，连同所述时延值一起，提供所述时延值具有较低精确度的指示。
10.一种用于传送网络的网络节点(NE2)，包括至少一个输入和一个输出以分别用于接收和传输携带一个或多个数据单元的成帧传送信号；其中所述网络节点(NE2)被适配为通过以下操作来支持路径(P)或路径节段的时延测量：
—在所述输入处，从起始网络节点(NE1)接收传送第一数据单元的成帧传送信号，所述第一数据单元在开销子字段内具有时延测量请求信号(REQ)；
—在检测到所述时延测量请求信号(REQ)时，将时延测量应答信号(REP)插入到第二数据单元的开销子字段中，并且在所述输出处向所述起始网络节点(NE1)传输所述第二数据单元，作为在逆向方向上的成帧传送信号的一部分；
—确定插入时间值，所述插入时间值指示所述时延测量请求信号(REQ)的接收与所述时延测量应答信号(REP)在逆向方向上的插入之间的时间差(t1、t2、t3)，并且将所述插入时间值传达给所述起始网络节点(NE1)。
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