CN104871462A - 用于在光学传输网络中传送信号的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了简化兼容G.709的光学传输网络中的复用结构，描述了固定大小的光学数据单元被重映射至灵活大小的较低级别的光学数据单元。更具体地，具有被称作光学传输单元的帧结构的传输信号将通过光学传输网络域进行传送。每个光学传输单元包括至少一个具有开销部分和有效载荷部分的固定大小的光学数据单元。光学传输网络域的边缘网络节点接收该传输信号并且将至少一个固定大小的光学数据单元重映射至域内灵活大小的较低级别的光学数据单元，该大小能够以固定大小的较高级别的光学数据单元的预定义支路时隙的粒度进行配置。在该光学传输网络域内，重映射的域内灵活大小的较低级别的光学数据单元作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元的有效载荷进行传送。在其中域内灵活大小的较低级别的光学数据单元作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元的有效载荷被接收的远端边缘你网络节点处，域内灵活大小的较低级别的光学数据单元被解映射回到所恢复的固定大小的光学数据单元。

Description

用于在光学传输网络中传送信号的方法和装置
技术领域
本发明涉及电信领域，尤其涉及一种用于在光学传输网络中传送光学信号的方法和相关装置。
背景技术
ITU在ITU-T G.709中定义了光学传输网络(OTN)的信号格式和接口。基本帧结构是大小为k的光学传输模块(OTUk)，其中k可以是1、2、2e、3、3e2或4。其包含成帧和分段开销加上比特同步映射的传输实体，比特同步映射的传输实体被称作大小为k的光学数据单元(ODUk)。ODUk包含有效载荷区域加上ODUk开销。光学有效载荷单元(OPUk)被映射至有效载荷区域并且携带有客户端信号或者被时分复用的较低级别的ODU。OTUk信号在通常为±20ppm的某些指定限制内是异步的。
在光学传输网络中，连接在ODU层级上进行交换。ODU因此是沿网络路径行进的可交换的传输实体。现有各种不同的客户端信号映射并且可能有较低级别的ODUj的不同组合形式，其中k可以是0、1、2、2e、3或者灵活值(flex)中的任意值。例如，ODUflex具有～1.24Gbit/s的倍数的速率。
为了创建OTU帧，客户端信号速率首先在OPU层进行适配，并且客户端信号速率被调整为OPU速率。OPU开销包含用于支持客户端信号的适配的信息。经适配的OPU随后被映射至ODU。ODU开销包含允许端对端监管和串联连接监视的开销字节。最后，ODU被映射至OTU，后者提供成帧以及分段监视和前向纠错(FEC)。
发明内容
根据ITU-T G.709的OTN的复用结构被定义了很长时间。由于增加了新的客户端类型，诸如GbE和10GbE，该复用结构随着时间而变得越来越复杂。此外，一些更多的映射和接口类型以非规范的方式被定义，它们包含于ITU-T G.sup43中。所产生的复用结构是复杂的并且因此难以在网络单元中进行实施和管理。
根据本实施例，在下文中描述了通过ODU到ODUflex的重映射所进行的简化。
特别地，具有被称作光学传输单元的帧结构的传输信号将通过光学传输网络域进行传送。每个光学传输单元包含至少一个固定大小的光学数据单元，该固定大小的光学数据单元具有开销部分和有效载荷部分。光学传输网络域的边缘网络节点接收该传输信号并且将至少一个固定大小的光学数据单元重映射至域内灵活大小的较低级别的光学数据单元，该大小能够以固定大小的较高级别的光学数据单元的预定义的支路时隙的粒度进行配置。在该光学传输网络域内，重映射的域内灵活大小的较低级别的光学数据单元作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元的有效载荷进行传送。
在其中域内灵活大小的较低级别的光学数据单元作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元的有效载荷被接收的远端边缘网络节点处，域内灵活大小的较低级别的光学数据单元被解映射回所恢复的固定大小的光学数据单元。
附图说明
现在将参考附图对本发明的优选实施例进行描述，其中
图1示出了根据G.709的复用结构；
图2示出了利用使用ODUflex作为统一的较低级别ODU而进行的ODUk重映射的复用结构；
图3示出了在较宽节点处具有简化的ODUflex交换和ODUk重映射的网络；
图4示出了表示ODUk/ODUflex重映射的功能模型的示图；和
图5是用于ODUk/ODUflex重映射的接口。
具体实施方式
图1示出了当前在G.709网络中使用的复用结构的概况。针对不同客户端信号11定义了到不同类型的较低级别ODUk 12的不同映射，上述较低级别的ODUk 12随后能够被复用至不同大小的较高级别的ODUk 13并且随后被同步映射至相对应的OTUk帧14。该复用结构将会由于在将来引入下一级更高的大约400Gb的ODUk速率而变得复杂化，这将随后被称作ODU5。
为了简化该复用层级，发明人提出了将所有类型的客户端信号都映射至较低级别的ODUflex并且将现有ODUk重映射至较低级别的ODUflex。
所产生的复用层级在图2中示意性示出。独立于其类型和出处，所有客户端信号21都将被映射至ODUflex 22。现有ODUk 25将被重映射至ODUflex 22。ODUflex 22将随后被复用并映射至较高级别的ODUk 23，后者对应于线路速率并且在相对应的OTUk帧24中进行传输。
具有简化的ODUk交换的网络在图3中被示意性示出。在OTN域30内，具有不同的网络节点31至34。节点31和34表示较宽节点，它们可以在接口311、342接收并传送任意类型的ODUk信号。在OTN域30内，所有网络节点31至34仅传送携带有低级别(LO)ODUflex的信号。
例如，网络节点31接收ODUk信号，其中k可以是任意有效值。提供内部交换功能313，该功能将所接收到的ODUk连接至接口312。接口312包含ODU重映射功能以将ODU重映射至LO ODUflex，将其适配至适当的较高级别的(HO)ODUk，并且将后者映射至相对应的OTUk以便利用OTN域30进行传输。应当注意的是，该重映射功能在原则上也位于接口312中。如图2所示，所接收到的ODUk以外的客户端信号被映射至ODUflex。
节点32包括接口321、322以及对接口321、322进行互连的内部交换功能323。类似地，节点33包含接口331、332以及对接口331、332进行互连的内部交换功能333。接口321、322以及331、332仅接收并传送携带LO ODUflex的信号。节点34在接口341接收并传送携带ODUflex的信号，并且在接口342接收并传送能够携带任意类型的ODUk信号的信号。交换功能343对接口341、342进行互连。接口341包含用于将所接收到的LO ODUflex转换为如在接口342处预配置的ODUk的重映射功能。
节点31和32之间的信号具有对应于OTU2的10G的速率，节点32和33之间的信号具有对应于OTU4的100G的速率，并且节点33和34之间的信号具有对应于OTU3的40G的速率。因此，在节点31，重映射的LO ODUflex被映射至HO ODU2，在节点32中，在接口321所接收的ODUflex被映射至HO ODU4，并且在节点33，所接收的ODUflex被映射至HO ODU3。
图4示出了分别被实施到较宽节点31、34中的ODUk/ODUflex重映射功能的功能模型。朝向外部网络域，提供了常见的OTN线路卡41，其具有OTUk终止功能411和OTUk/ODUk适配功能。诸如ODU交换矩阵的互连功能42将网络节点的各种线路卡41、43进行互连。
向内部网络域提供OTN线路卡43。类似于线路卡41，线路卡43包含OTU终止功能431和OTUk/ODUj适配功能432。此外，线路卡43包含用于从连接功能42所接收的ODUk的ODUk终止功能436以及用于LO ODUflex的ODU终止功能435。ODU终止功能436和435被互连。由于ODUflex无法被直接映射至OTUk，所以在ODU终止功能435和432之间提供了较高级别的ODUk终止功能433和OTUk/ODUj适配功能434。
应当注意的是，图4示出了仅单个到来的HO ODUk被映射至单个内部LO ODUflex的情形。然而，外部HO或LO ODUk和内部的单个或多个LO ODUflex的所有组合形式也都被本发明所覆盖，并且能够由本领域技术人员使用从G.709所得知的映射原则和过程加以实施。在所有这些情况下，ODU连接功能42上的重映射部分都保持不变。
应当理解的是，即使是图4的功能视图中的情形如此，435和434之间的连接也并非必然通过连接功能42以物理方式进行。实际的物理实现方式是特定于实现方式的。
ODUflex使用较高级别的ODUk(k>1)的1.25Gbit/s的支路时隙以创建可变大小的容器，并且能够使用比特同步映射过程(BMP)传输恒定比特速率(CBR)客户端信号，或者能够承载利用通用成帧过程(GFP)进行封装的分组数据流。
ODUflex在任何情况下都能够被复用为更高的固定速率的ODUk以便在OTN中进行传输。如同ODUj到ODUk复用的所有情形，较低速率的ODUj占据较高速率的ODUk的一定数目的支路时隙。对于ODUflex复用而言，支路时隙的粒度为大约1.25Gbit/s。由于ODUflex有效地与它们复用至的ODUk异步，所以采用被称作通用映射过程的映射机制。
GMP是用来适应客户端和服务器层面之间的标称比特率差异，以及在客户端和服务器层面的信号之间出现的时钟变化。在固定和可变对象(stuff)的位置之间并未形成区分。该服务器帧(或多帧)被划分为某个数量的GMP字，其中每个字可以包含数据或对象。包含数据的字使用sigma/detla分布算法跨服务器帧仅可能均匀地进行分布，被量化为字的大小。
正确的操作仅取决于映射器和解映射器，它们了解被填充至每个帧(或多帧)中的数据字的数目。较大的GMP字大小被用于较高比特率的客户端以避免需要大的柱式移位器。在必要情况下，附加时序信息可以从映射器传送至解映射器以满足客户端的时序要求。这允许解映射器获知在每个服务器帧周期的期间有多少客户端字节(或比特)要由解映射器进行发射。
管理Sigma/Delta算法的公式如下：
每个有效载荷位置的内容为：
-数据，如果(有效载荷位置×数据字节计数)mod(PServer)<数据字计数，并且
-对象，如果(有效载荷位置×数据字节计数)mod(PServer)≥数据字计数，
其中PServer是服务器帧有效载荷中的字位置的总数。
PServer始终是已知且固定的。类似地，所估算的有效载荷位置本质上也是已知的。最终的变量—数据字计数逐个帧发生变化以匹配所映射的客户端。针对每个帧，适当计数由映射器确定并且使用JC1/2/3字节在OPUk开销中以信号向解映射器进行通知。
以信号通知的计数为14比特，以支持OPUk帧中15232个有效载荷字节，并且跨越JC1和JC2二者。为了在存在比特错误的情况下确保接收器处的鲁棒性，JC3包含CRC-8，这允许错误检测以及某个数量的错误校正。还存在针对计数增量或减量的编码并且接收器处的状态机被用来管理所接收的值并且针对比特错误进行保护。解映射器需要出现第一个有效载荷位置之前的计数，从而其要被确定并且在之前的帧中以信号进行通知。
如所解释的，虽然ODUflex始终使用GMP被映射至HO ODUk，但是G.709定义了其它一些LO ODUj使用异步映射过程(AMP)来映射至HO ODUk。OPUk OH中的PSI字段包含有效载荷类型(PT)值，其定义了将LO ODUj复用至HO ODUk的支路时隙的大小。以下从G.709得到的表7-10定义了可应用的映射过程和有效载荷类型值。
表7-10 ODUj至OPUk映射类型的概要
因此，将ODUk重映射至ODUflex可能要求改变有效载荷类型的值并且改变可应用映射过程，即从AMP变为GMP。
图5示出了在图3中的较宽网络节点31、34内所实施的重映射功能的框图。
例如相干光学接收器的光学接口51接收光学线路信号并且将其转换为电数据信号，后者被馈送至成帧器52。成帧器52针对帧对齐信号(FAS)扫描数据信号，并且当锁定至FAS时，终止分段开销。成帧器52的输出被馈送至选择器55以及至处理器53，其在需要的情况下转换从AMP至GMP的映射过程。处理器53的输出被馈送至选择器55以及至处理器功能54，其在需要的情况下将有效载荷类型从类型20变为类型21。选择器55的输出被连接至重映射器56。在成帧器52处所得出的时钟信号63被用来驱动处理器53、54以及重映射器56。
重映射器56包含解复用器57，其从所接收的输入提取OPUk有效载荷字节和ODUk开销字节并且将其1:1传输至复用器58，复用器58将该有效载荷和开销重映射至LO ODUflex并且将后者复用至HOODUk。并不需要从所接收的信号重新计算BIP-8的奇偶校验块。
LO ODUflex的时钟通过被重映射至LO ODUflex的ODUk的时钟来确定以允许时序透明。相反，在ODUflex被“解映射”至原始ODUk格式的远端边缘节点，所恢复的ODUk时钟由LO ODUflex确定，因此允许完全的端对端时序透明。
复用器58的输出被馈送至OTU成帧器60，这增加了成帧和分段开销并且向传送侧光学接口61转发该信号。在光学接口61，该信号被调制到光学载波上以便通过光纤分段进行传送。
应当理解的是，出于简明的原因，仅在一个方向—即域外接口朝向域内接口—示出了将ODUk重映射至LO ODUflex。然而，相反方向的工作是对称的，其中LO ODUflex时钟驱动解映射处理。然而，应当理解的是，由于重映射的ODUflex是有效的G.709信号，所以根据应用无需被解映射回原始的ODUk格式。
根据以上所示出的ITU-T G.709的表7-10，选择器55根据输入ODUk的类型及其有效载荷类型值从三条处理路径进行选择，即(1)没有AMP-GMP重映射并且没有PT重映射，(2)AMP-GMP重映射而没有PT重映射，(3)有AMP-GMP和PT重映射二者。
在进一步的改进中，使用OPUk OH字节来指示信号已经被重映射。应当理解的是，原则上作为定义的考虑，任何可用开销比特都能够被用来指示ODUflex已经从另一个ODUk被重映射。然而，优选地重新将现有的有效载荷结构标识符(PSI)用于该附加目的。
特别地，PSI[0]的比特1(MSB)针对有效有效载荷类型代码点(0x01至0x21)而被反转，以指示LO ODUflex传输重映射的ODUk。该反转在将ODUk映射至LO ODUflex以及将LO ODUflex映射回ODUk时执行。对于0x01至0x21以外的PSI[0]值—分别为0x81至0xa1—并没有反转，在这种情况下，PSI[0]以不变的方式进行映射。在并不执行可选修改的情况下，PSI[0]以不变的方式进行映射，因此在LO ODUflex中并没有指示ODUk在LO ODUflex中传输的指示。
是否执行可选的PSI[0]反转是映射功能的配置参数。PSI[0]以外的其它PSI字节以不变的方式进行映射。
因此，反向器59位于解复用器57和复用器58之间，其对所提取的PSI[0]比特进行反转。控制信号62激活或解激活PSI[0]比特反转。
描述和附图仅图示了本发明的原理。将要意识到的是，尽管并未在这里明确描述或示出，但是本领域技术人员能够设计出体现本发明原理的各种布置形式。此外，这里所阐述的所有示例在原则上都明确仅是出于教导的目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人为了拓展本领域所贡献的概念，并且要被理解为并不对这样所明确阐述的示例和条件进行限制。此外，这里阐述本发明的原理、方面和实施例及其具体示例的所有语句都意在包含其等同形式。
图中所示出的包括被标记或描述为“处理器”的任意功能块在内的各个部件的功能可以通过使用专用硬件以及能够关联适当软件来执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或者其中的一些可以被共享的多个个体处理器来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用并不应当被理解为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、应用特定集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)以及非易失性存储。还可以包括其它常规和/或定制的硬件。类似地，图5中所示的选择器仅是概念性的。其功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互或者甚至以人工方式来执行，如更具体地通过上下文所理解的，特定技术能够由实施方进行选择。

Claims (15)

1.一种通过光学传输网络域(30)传送传输信号的方法，所述传输信号具有被称作光学传输单元的帧结构，每个光学传输单元包括至少一个固定大小的光学数据单元(25)，所述固定大小的光学数据单元(25)具有开销部分和有效载荷部分；所述方法包括：
-在所述光学传输网络域(30)的边缘网络节点(31)处接收所述传输信号；
-将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)重映射至域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)，所述大小能够以固定大小的较高级别的光学数据单元(23)的预定义的支路时隙的粒度配置；以及
-通过所述光学传输网络域(30)将所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元(23)的有效载荷传送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述传输信号的所述帧结构包含单个固定大小的较高级别的光学数据单元(25)的情况下，仅所述单个较高级别的光学数据单元被重映射至所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)，并且其中在所述传输信号的所述帧结构包含多个固定大小的较高级别的光学数据单元(25)的情况下，所述较低级别的光学数据单元被单独重映射至域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：
确定被应用以将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)映射至所述传输信号的所述帧结构的映射过程，以及
在所述映射过程是异步映射过程的情况下，通过使用通用映射过程将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)重映射至所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)来改变所述映射过程。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：
将有效载荷类型值改变为针对灵活大小的光学数据单元(22)的映射所规定的值。
5.根据权利要求1所述的方法，包括：
向路径开销字段中插入用以指示所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)传输经重映射的固定大小的光学数据单元(25)的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述路径开销字段是有效载荷结构标识符字段，并且所述信息是通过对现有有效载荷结构标识符的预定义比特、优选为比特1反转而编码的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)是使用从被重映射的所述固定大小的光学数据单元(25)所得出的时钟信号(63)而创建的。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：
在远端边缘网络节点(34)处接收作为域内固定大小的较高级别的光学数据单元(23)的有效载荷的所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)，以及
将所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)解映射回经恢复的固定大小的光学数据单元(25)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述经恢复的固定大小的光学数据单元(25)是使用从所接收的域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)所得出的时钟信号而创建的。
10.一种能够用作光学传输网络域(30)的边缘网络节点的网络节点(31)，包括：
-接收侧第一线路接口(311；51,52)，用于接收具有被称作光学传输单元的帧结构的传输信号，每个光学传输单元包括至少一个固定大小的光学数据单元(25)，所述固定大小的光学数据单元(25)具有开销部分和有效载荷部分；
-重映射器(56)，用于将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)重映射至域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)，所述大小能够以固定大小的较高级别的光学数据单元(23)的预定义的支路时隙的粒度配置；以及
-传送侧第二线路接口(312；60,61)，用于将所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)作为固定大小的较高级别的光学数据单元(23)的有效载荷传送。
11.根据权利要求10所述的网络节点，包括：
处理器(53)，被适配为确定被应用以将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)映射至所述传输信号的所述帧结构的映射过程，并且在所述映射过程是异步映射过程的情况下，被适配为通过使用通用映射过程将所述至少一个固定大小的光学数据单元(25)重映射至所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)来改变所述映射过程。
12.根据权利要求10所述的网络节点，包括：
处理器(54)，用于将有效载荷类型值改变为针对灵活大小的光学数据单元的映射所定义的值。
13.根据权利要求11和12所述的网络节点，包括：
选择器(55)，用于选择所述映射过程和有效载荷类型值是否要被改变。
14.根据权利要求10所述的网络节点，包括：
路径开销处理器(59)，被适配为向路径开销字段中插入用以指示所述域内灵活大小的较低级别的光学数据单元(22)传输经重映射的固定大小的光学数据单元(25)的信息。
15.根据权利要求10所述的网络节点，进一步包括：
-接收侧第二线路接口，用于以反向方向接收作为反向固定大小的较高级别的光学数据单元的有效载荷的反向的域内灵活大小的较低级别的光学数据单元；
-解映射器，用于将所述反向的域内灵活大小的较低级别的光学数据单元解映射为经恢复的固定大小的光学数据单元；以及
-传送侧第一线路接口，用于传送包括所述经恢复的固定大小的光学数据单元的传输信号。
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