100GOTN/WDM網絡中的時延測量功能及應用研究

韋 煒

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100GOTN/WDM網絡中的時延測量功能及應用研究

韋 煒

中郵建技術有限公司，江蘇 南京 210012

隨著時代的進步，我國寬帶計劃的實施，100GOTN/WDM網絡在許多城市開始實施和推廣，但是，業務容量不斷增多，如何提升100GOTN/WDM網絡的傳輸效果，避免出現過多的時延，這是我們需要思考的問題。重點針對100GOTN/WDM網絡的時延測量進行探討，提出了時延測量的功能和具體的應用方法，希望可以為今后100GOTN/WDM網絡的運行提供參考。

100GOTN/WDM網絡；時延測量；應用

引言

在100GOTN/WDM網絡的運行過程中，存在不少的時延問題，極大影響了100GOTN/WDM網絡的使用性能和效果，所以，探討100GOTN/WDM網絡時延測量，可以有效提升網絡運行穩定性和效率。

1 100GOTN/WDM網絡的技術的特色

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的調制方案需要提供比10Gbit/sOOK碼型高10dB的性能。相干檢測的關鍵優勢在于光波相位信息可以傳遞到數字領域，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）功能的調制解調器芯片，可不需外部可調諧色散補償器。芯片色散補償的總量是決定于有限脈沖響應（FIR）自適濾波器的2個因素：拍點（tap）數量和拍點延時量。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（通常是+/-400ps/nm），在這個范圍內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）調制解調器芯片還可以用于PMD的補償。PMD補償的一個關鍵是必須要非常快地跟蹤網絡上高速偏振動態的變化。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網絡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絡的一段傳送到另一端所需的時間。時延由發送時延、傳播時延和處理時延組成。發送時延是節點在發送數據時使數據塊從節點進入傳媒所需要的時間，也就是數據塊的第一個比特開始發送算起，到最后一個比特發送完畢所需的時間，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。處理實驗是指數據在交換節點為存儲轉發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絡中當時的通信量[3]。

3 100GOTN/WDM網絡的時延測量及應用

3.1 時延測量

為了給時延敏感客戶提供時延性能優先級的服務，ITU-TG.709標準在2009年的修訂中增加了由國內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層開銷字節關聯起來，如圖1（a）所示，PM&TCM是時延測量開銷字節，位于OTU幀第2行第3列；其中比特7與PM層測試有關，比特1～6分別與TCM1～6層測試有關，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TCMi的使能設置，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環回并被同一起始P-CMEP接收的幀周期總數。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環回并被同一起始TC-CMEP接收的幀周期總數。

接收端必須對收到的DMp或DMti信號進行連續檢測以確定時延測量指示，但用于檢測的幀不應計算在測試值內。ITU-TG.709標準規定環回P-CMEP和環回 TC-CMEP應在約100μs內將接收到的每個DMp或DMti比特環回。

圖1 ODUk中的時延測量字節

該時延測量功能基于ODUk開銷字節，不影響業務，可提供系統的不中斷業務在線時延監測能力。

3.2 測試過程

時延測量時，節點設備分為近端模式（插入模式）和遠端模式（環回模式），中間節點設置為透傳模式。近端模式節點發起時延測量，由處于此模式下的板卡發送側發送時延測量信息，板卡接收側進行時延信息的檢測和統計上報；遠端模式下的節點設置為環回模式，板卡接收側需要從ODU開銷中提取時延測量信息，將其環回到發送側ODU開銷中[5]。

圖2 時延測量工作原理

時延測量結果包括業務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，電層處理每節點單向時延約幾十μs。基于時延測量字節的時延測量，是進行往返雙向時延（RTD）測量，網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，網管上顯示時延測量值均是相對測試結果，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根據網絡需求可提供人工觸發的時延測量，也可提供定期的15min/24h時延測量性能上報。根據ITU-TG.709標準以前版本設計的設備可能不支持DMp和DMti，這類設備中的DMp和DMti比特，當時作為預留字節（設為0）。

4 時延測量應用及問題分析

4.1 應用場景分析

在點到點組網中，端到端鏈路通常由多個復用段組成，包含單個設備廠家或者多個設備廠家，如圖4所示。基于ODUk中的時延測量字節，可以基于單個廠家域內進行時延測量，也可以進行端到端時延測量。在城域網絡中，節點多、拓撲結構復雜。由于光層調度節點和電層調度節點的應用，端到端節點間多存在多種路由。當NE1和NE6間業務基于不同路由時，對應的傳輸距離和中間節點設備數量都不同，相應的鏈路時延也不同，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路由和保護策略的一種考慮參數。

圖4 點到點組網中的時延測量

4.2 應用局限性

基于ODUk開銷中時延測量字節進行時延測量，可以方便地提供系統在線時延信息，且不影響已有業務，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絡，發生單向倒換時，將會導致單向測試時延不準確。

4 結束語

綜上所述，我們必須要時刻關注100GOTN/WDM網絡的時延測量問題，更好的使用其測量的工具和軟件，并且更好的提升100GOTN/WDM網絡的使用效果，只有這樣才能夠保證100GOTN/WDM網絡的優勢更好的體現出來。

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

[2]邵大生.芻議OTN的網絡規劃與設計策略[J].通訊世界，2015（7）：33-35.

[3]夏飛，李萌.SDN技術在光傳送網絡中的應用[J].信息通信，2015（6）：172-173.

[4]吳江.PTN技術及其在電信網中的應用研究[J].數字技術與應用，2015（6）：51.

[5]劉成耀，劉晉.100G波分的應用研究[J].科技與企業，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