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

韋 煒

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

韋 煒

中郵建技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012

隨著時代的進步，我國寬帶計劃的實施，100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)在許多城市開始實施和推廣，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)過多的時延，這是我們需要思考的問題。重點針對100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的時延測量進行探討，提出了時延測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)的運行提供參考。

100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)；時延測量；應(yīng)用

引言

在100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的運行過程中，存在不少的時延問題，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)時延測量，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)運行穩(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

具有相干檢測功能的PM-QPSK比二進制（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。相干檢測的關(guān)鍵優(yōu)勢在于光波相位信息可以傳遞到數(shù)字領(lǐng)域，因而可以利用強大的電子色散補償（EDC）能力，使用非常低的代價清理信號失真[1]。

1.2 色散（CD）容限

具有電子色散補償（EDC）功能的調(diào)制解調(diào)器芯片，可不需外部可調(diào)諧色散補償器。芯片色散補償?shù)目偭渴菦Q定于有限脈沖響應(yīng)（FIR）自適濾波器的2個因素：拍點（tap）數(shù)量和拍點延時量。OTN的部署主要利用色散補償光纖（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

具有電子色散補償（EDC）調(diào)制解調(diào)器芯片還可以用于PMD的補償。PMD補償?shù)囊粋€關(guān)鍵是必須要非常快地跟蹤網(wǎng)絡(luò)上高速偏振動態(tài)的變化。這同色散補償是非常不一樣的，那是因為色散的變化是比較靜態(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)時延的基本概念和時延測量原理

時延是指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(luò)的一段傳送到另一端所需的時間。時延由發(fā)送時延、傳播時延和處理時延組成。發(fā)送時延是節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊從節(jié)點進入傳媒所需要的時間，也就是數(shù)據(jù)塊的第一個比特開始發(fā)送算起，到最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間，也稱為傳輸時延。傳播時延是電磁波在新到中需要傳播一定得距離而花費的時間。處理實驗是指數(shù)據(jù)在交換節(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行的一些必要的處理所花費的時間，處理時延的長短取決于網(wǎng)絡(luò)中當時的通信量[3]。

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

3.1 時延測量

為了給時延敏感客戶提供時延性能優(yōu)先級的服務(wù)，ITU-TG.709標準在2009年的修訂中增加了由國內(nèi)外運營商提出的時延測量功能。G.709標準中將時延測量功能與ODUk的PM層開銷和TCM層開銷字節(jié)關(guān)聯(lián)起來，如圖1（a）所示，PM&TCM是時延測量開銷字節(jié)，位于OTU幀第2行第3列；其中比特7與PM層測試有關(guān)，比特1～6分別與TCM1～6層測試有關(guān)，比特8為保留比特（默認值為0），如圖1（b）所示。

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

PM層時延測量中，比特1的通道時延測量信號（DMp）用于表征時延測量動作的開始，通常DMp信號是固定值（連0或連1），當該比特值發(fā)生變化時表示雙向時延測量的開始。在序列…0000011111…中0到1的跳變或在序列…1111100000…中1到0的跳變都可用來表征通道時延測量動作的開始。DMp信號新值會維持不變，直到下次時延測量開始。在起始通道連接監(jiān)測點（P-CMEP）將DMp信號插入并傳送到遠端P-CMEP，遠端P-CMEP將同一個DMp信號環(huán)回到起始P-CMEP，然后由起始P-CMEP測試從DMp信號值跳變的那一刻開始，到此DMp信號從遠端P-CMEP環(huán)回并被同一起始P-CMEP接收的幀周期總數(shù)。TCM層的時延測量（DMti）中，比特1的TCM時延測量信號用于表示時延測量動作的開始。和DMp相同，DMti信號通常也是固定值（連0或連1），其變化表示雙向時延測量動作的開始，并且DMti信號新值會維持不變，直到下次時延測量開始。起始TCM監(jiān)測點（TC-CMEP）將DMti信號插入并送到遠端TC-CMEP，遠端TC-CMEP將同一個DMti信號環(huán)回到起始TCCMEP，然后由起始TC-CMEP測試從DMti信號值跳變的那一刻開始，到此DMti信號從遠端TC-CMEP環(huán)回并被同一起始TC-CMEP接收的幀周期總數(shù)。

接收端必須對收到的DMp或DMti信號進行連續(xù)檢測以確定時延測量指示，但用于檢測的幀不應(yīng)計算在測試值內(nèi)。ITU-TG.709標準規(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DMp或DMti比特環(huán)回。

圖1 ODUk中的時延測量字節(jié)

該時延測量功能基于ODUk開銷字節(jié)，不影響業(yè)務(wù)，可提供系統(tǒng)的不中斷業(yè)務(wù)在線時延監(jiān)測能力。

3.2 測試過程

時延測量時，節(jié)點設(shè)備分為近端模式（插入模式）和遠端模式（環(huán)回模式），中間節(jié)點設(shè)置為透傳模式。近端模式節(jié)點發(fā)起時延測量，由處于此模式下的板卡發(fā)送側(cè)發(fā)送時延測量信息，板卡接收側(cè)進行時延信息的檢測和統(tǒng)計上報；遠端模式下的節(jié)點設(shè)置為環(huán)回模式，板卡接收側(cè)需要從ODU開銷中提取時延測量信息，將其環(huán)回到發(fā)送側(cè)ODU開銷中[5]。

圖2 時延測量工作原理

時延測量結(jié)果包括業(yè)務(wù)板卡的電層處理時延，以及傳輸光纖、光放大器、色散補償模塊和OADM等光層傳輸和處理時延，光纖的傳輸時延約4.9μs/km，電層處理每節(jié)點單向時延約幾十μs?；跁r延測量字節(jié)的時延測量，是進行往返雙向時延（RTD）測量，網(wǎng)管上可以上報顯示為雙向時延或單向時延，為保證準確度，也可以進行多次測試，取平均值。需注意的是，網(wǎng)管上顯示時延測量值均是相對測試結(jié)果，而不是相對于世界標準時間UTC的絕對時延的差值。

圖3 時延測量過程

DMp和DMti根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求可提供人工觸發(fā)的時延測量，也可提供定期的15min/24h時延測量性能上報。根據(jù)ITU-TG.709標準以前版本設(shè)計的設(shè)備可能不支持DMp和DMti，這類設(shè)備中的DMp和DMti比特，當時作為預留字節(jié)（設(shè)為0）。

4 時延測量應(yīng)用及問題分析

4.1 應(yīng)用場景分析

在點到點組網(wǎng)中，端到端鏈路通常由多個復用段組成，包含單個設(shè)備廠家或者多個設(shè)備廠家，如圖4所示?；贠DUk中的時延測量字節(jié)，可以基于單個廠家域內(nèi)進行時延測量，也可以進行端到端時延測量。在城域網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點多、拓撲結(jié)構(gòu)復雜。由于光層調(diào)度節(jié)點和電層調(diào)度節(jié)點的應(yīng)用，端到端節(jié)點間多存在多種路由。當NE1和NE6間業(yè)務(wù)基于不同路由時，對應(yīng)的傳輸距離和中間節(jié)點設(shè)備數(shù)量都不同，相應(yīng)的鏈路時延也不同，為獲取不同路由時的鏈路時延信息，需要進行時延測量。時延指標也逐步成為光傳送網(wǎng)路由和保護策略的一種考慮參數(shù)。

圖4 點到點組網(wǎng)中的時延測量

4.2 應(yīng)用局限性

基于ODUk開銷中時延測量字節(jié)進行時延測量，可以方便地提供系統(tǒng)在線時延信息，且不影響已有業(yè)務(wù)，但同時也具有一定的局限性。

由于時延測量測得的是信號雙向往返的時延，單向時延值為RTD的一半，當往返通道長度不一樣時，單向時延值將不是RTD的一半，例如部署了單向保護倒換的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生單向倒換時，將會導致單向測試時延不準確。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們必須要時刻關(guān)注100GOTN/WDM網(wǎng)絡(luò)的時延測量問題，更好的使用其測量的工具和軟件，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)勢更好的體現(xiàn)出來。

[1]蒲遜，謝昕.100Gb/sWDM傳輸技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用策略研究[J].通信與信息技術(shù)，2015（1）：63-65.

[2]邵大生.芻議OTN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計策略[J].通訊世界，2015（7）：33-35.

[3]夏飛，李萌.SDN技術(shù)在光傳送網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].信息通信，2015（6）：172-173.

[4]吳江.PTN技術(shù)及其在電信網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（6）：51.

[5]劉成耀，劉晉.100G波分的應(yīng)用研究[J].科技與企業(yè)，2015（18）：180.

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