CN100589365C - 一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法，包括：A、根据业务信号特性，确定光净荷单元在净荷区所要划分的时隙数，对净荷区进行时隙划分并确定每一时隙对应业务的映射方式；B、在光净荷单元开销中，根据时隙划分情况，扩展净荷结构标识字节的值，在净荷结构标识字节中保存映射结构、时隙数、以及每一时隙对应的支路端口号和映射方式；C、在光净荷单元开销中，将调整控制字节的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，将光净荷单元开销的开销循环分配给各时隙。本发明通过重新定义原有规范中的开销字节，增加时隙划分的相关部分，对OPU的净荷区进行划分，以较小代价增加带宽的有效性，以及映射方式的灵活性，且具有较好的兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及光传送网络，特别涉及一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法。
背景技术
光传送体制OTH(Optical Transport Hierarchy)跟传统的同步传送体制SDH相比，具有交叉颗粒大、对业务透明传输、封装效率高等优点。尤其是近年来随着语音业务的比重下降，而以太网、光纤通道等数据业务比重上升的趋势，传统的SDH传送体制已经不适合这种业务的传输。OTH在城域、骨干传送等领域逐步取代SDH，成为新的传送标准。
OTH体制定义的光传送网OTN(Optical Transport Network)采用OPU(Optical channel Payload Unit，光净荷单元)、ODU(Optical channel DataUnit，光数据单元)、OTU(Optical channel Transport Unit，光传送单元)等不同的封装等级，利用相同的帧结构，分别将CBR(Constant Bit Rate，恒定比特率)2.5G/10G/40G封装到3种不同的OTN线路速率中进行透明传送，解决了SDH体制中的不透明性，使客户业务在多运营商共存的环境下得到更好的维护管理。光净荷单元OPU包括OPU开销区和净荷区，如图2所示。
但是，由于OTH制定的初期，数据业务没有象今天这么发达，数据封装格式的定义，主要先考虑的是解决SDH等CBR业务的透明传送的问题。因此，虽然OTN对SDH等业务可以有良好的适应性，但对今天更多的数据业务则考虑不足，造成封装效率低、映射方式少、开销定义过于简单等方面一系列的问题。
例如，对于网上大量的以太网GE信号，没有较好的解决办法，OTN封装的最小颗粒是2.5G，如果只装一个GE信号，会导致封装效率非常低。在2.5G到10G的跨度内，光纤通道FC有2G/4G/8G/10G等不同速率，而OTN并没有相应的封装格式，如果采用ODU1的封装颗粒，则要采用虚级联的方式，实现起来比较复杂，封装效率也不一定让人满意。
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(Forward Error Correction，前向纠错)区。
帧结构内开销区进一步划分为，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。第一行的第8到第14列为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15、16列为OPU开销区。
G.709目前规范了OTU1、OTU2、OTU3 3个不同的速率等级，如表1所示。
表1：3种OTU及相应的速率
表1所示的这3种OTU速率分别对应各自的ODU和OPU速率，详细特征可以参考ITU-T标准G.709。
OTN体系在不同的线路速率中采用相同的帧结构，采用不同的帧频。
对于如何利用OPU净荷区进行时隙划分从而高效、简单地传递客户业务，业内已经有几种类似的划分方法，但这些方法在都存在一定的缺陷，不能很好地适应不同的情况，或者将来扩展使用空间不大，例如：
1、时隙划分方式过于简单，仅仅从ODU复用结构进行简单推理，没有严格考虑各种映射情况；
2、开销定义比较复杂，难以管理，对划分的带宽、时隙复用的方式考虑不周，使用范围有限；
3、需要自定义私有封装格式，以封装不同的客户信号；
4、对未来发展中可能出现的各种映射方式、客户业务信号类型考虑不足，没有留下足够的空间，等等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，避免现有划分方案中开销定义复杂，适应能力弱，扩展能力不足等缺点，提供一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法，以适应多种不同的客户信号，提高传输层带宽的有效性。
为解决上述问题，本发明提出了一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法，包括如下步骤：
A、根据业务信号特性，确定光净荷单元在净荷区所要划分的时隙数，对净荷区进行时隙划分并确定每一时隙对应业务的映射方式；
B、在光净荷单元开销中，根据时隙划分情况，扩展净荷结构标识字节的值，在净荷结构标识字节中保存映射结构、时隙数、以及每一时隙对应的支路端口号和映射方式；具体为：
根据光传输单元开销MFAS复帧指示与光净荷单元开销净荷结构标识PSI的关联，为净荷结构标识PSI重新定义如下：
利用ITU-T标准组织制定的G.709规范未定义过的值定义PSI[0]，表示对应光净荷单元的时隙划分映射结构；
分别定义其他PSI值为所划分的时隙数、时隙对应的支路端口号和对应时隙采用的映射方式；
C、在光净荷单元开销中，将调整控制字节的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，将光净荷单元开销的开销循环分配给各时隙。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，步骤A进行时隙划分时：
根据业务信号特性，将光传输网中光净荷单元的净荷区划分为n个时隙；若净荷区的总列数不能被时隙数n整除，则将剩下的余数列进行固定填充。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，步骤A业务映射到所划分的时隙的映射方式包括：
将业务信号先封装到自定义的光数据单元ODU格式中，再按ITU-T标准组织制定的G.709规范所描述的映射方式进行异步信号的映射；或者，
将业务信号的静态比特率CBR信号直接异步映射到所划分的时隙中；或者，
将业务信号采用通用成帧过程GFP封装映射到所划分的时隙中；或者，
将业务信号采用自定义的映射方式映射到所划分的时隙中；或者，
上述四种映射方式的组合。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，步骤C进一步分为如下步骤：
在光净荷单元开销中，将调整控制字节JC的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，该复帧值指示将光净荷单元开销中除净荷结构标识PSI之外的其它开销循环分配给n个时隙，每个时隙每n帧分配到相应的光净荷单元OPU开销。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，步骤A中进一步还包括：
在对光净荷单元的净荷区进行时隙划分后，采用ITU-T标准组织制定的G.709规范的虚级联方式，对所划分的时隙进行级联使用。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在对所划分的时隙进行级联使用时，通过定义虚级联开销中序列号SQ来实现时隙的捆绑，以支持时隙的级联使用。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述光传输单元OTU开销MFAS复帧指示与光净荷单元开销净荷结构标识PSI的关联关系如下：
当MFAS指示为0时，对应的PSI字节表示净荷类型；
当MFAS指示为其它值时，跟PSI[0]所对应的值相关：
在PSI[0]为0X20时，表示ODU的复用结构，则PSI[1]对应的值为保留，而PSI[2]～PSI[17]表示每个支路对应的端口，以及这个支路的ODU的类型；
在PSI[0]为0X21时，表示光净荷单元OPU的复用结构，PSI[1]赋值为所划分的时隙数，对PSI[2]～PSI[n+1]定义为支路端口号，对PSI[n+2]～PSI[2n+1]定义为采用的映射方式，其中n为光传输网中光净荷单元的净荷区划分的时隙数。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述时隙数是根据业务信号的带宽、和/或传送要求特性确定的。
本发明仅仅通过重新定义原有规范中的开销字节，增加时隙划分的相关部分，即可对OPU的净荷区进行划分，以较小的代价来增加带宽的有效性，以及映射方式的灵活性，对现有网络不需要进行大的改动，具有较好的兼容性。
附图说明
图1是现有技术中光传输网络OTN的帧结构示意图；
图2是本发明OTN的时隙划分和映射；
图3是G709定义的ODU为复用结构时PSI的值；
图4是OPU开销字节PSI和JC的定义；
图5是ITU-T规范定义的级联方式下OPU开销的定义。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本发明提供一种光传输网络中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法，根据业务信号特性，确定光净荷单元在净荷区所要划分的时隙数，对净荷区进行时隙划分并确定每一时隙对应业务的映射方式；在光净荷单元开销中，根据时隙划分情况，扩展净荷结构标识字节的值，在净荷结构标识字节中保存映射结构、时隙数、以及每一时隙对应的支路端口号和映射方式；在光净荷单元开销中，将调整控制字节的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，将光净荷单元开销的开销循环分配给各时隙。
在光传送网OTN的光净荷单元OPU中进行时隙划分时：
将OTN帧结构的复帧指示字节MFAS与OPU开销中的PSI字节相关联，使不同的MFAS值对应的PSI字节有不同的定义，其中，对于现有PSI的值进行了重新定义，同时扩展定义了PSI的值，在不影响原有的设备功能的情况下，增加新的PSI值以适应OPU净荷区的时隙划分。
增加定义OPU开销区中第16列第一行JC字节的定义，将原有的6位保留位值定义为时隙划分后新的复帧值，使划分的时隙数不受MFAS原有复帧指示的限制，即：原有的MFAS复帧值仍然不变，新的复帧值指示OPU开销分配给不同的时隙，使每个时隙可以循环使用OPU开销。
如果需要合并使用划分好的部分时隙以实现大的带宽，可以使用OTN帧的第15列的第1、2、3行开销，并参考ITU-T建议G709对虚级联的定义，简化使用这些开销字节，实现时隙的级联使用，如图4所示。
本发明把OTN帧的OPU结构灵活进行时隙划分，合理分配开销资源，适应多种映射方式，提高了带宽的有效性，并对ITU-T标准规范G709中映射方式过于简单、对未来不同的业务速率、映射的支路数不是2的幂次方等问题进行了较好的解决。其重点在于：增加、修改OPU开销字节的内容，利用部分未定义开销来对设备中的OPU时隙划分进行定义和管理。
要实现本发明所述的方法，在具体实现上主要基于两个部分：OPU时隙的划分和OPU开销的重定义。
1、OPU的时隙划分：用于完成对OPU净荷区的时隙划分。
如图2所示，在普通的OPU结构内，通过对开销的定义可以实现灵活的时隙划分：
假设某OPU划分成n个时隙，这n个时隙采用字节间插复用的方式进行传送，如果净荷区的3808列不能被n整除，则剩下的余数列被固定填充。OPU的开销除PSI字节外，其他7个开销字节以n为单位循环分配给n个时隙，开销所对应的时隙，由第16列第1行的开销字节的第1～6位来定义，而第7、8位仍然按规范要求，在进行CBR信号的异步映射时进行指针调整指示。
通过时隙划分功能部分，可以支持多种灵活的客户信号映射方式。如图2所示，客户信号可以采用多种映射方式映射到所定义的时隙中，例如，客户信号先封装到自定义的ODU格式中，再按类似标准G709所描述的映射方式进行异步信号的映射，或者，客户的CBR信号直接异步映射到所定义的时隙中，或者，客户信号采用GFP(Generic Framing Procedure，通用成帧过程)封装映射到时隙中，或者，客户信号可以采用自定义的映射方式映射到所定义的时隙中，通过对OPU相关开销字节的定义，本发明支持多种客户信号的多种映射方式，而不仅仅受限于标准所定义的映射方式。
时隙划分的功能还可以支持时隙的级联使用功能。通过本发明对OPU净荷区进行时隙划分后，可以采用类似标准G709所规范的虚级联方式，对所定义的时隙进行级联使用，但可以进行简化，例如，当所定义的时隙采用相同的路径进行传送时，可以不考虑传播时延的影响，不必定义级联的复帧指示，当不需要考虑动态增加或减少链路容量时，链路状态等信息就不需要处理。实际上，最简化的用法是，仅仅需要定义开销中的序列号SQ即可实现时隙的捆绑。
2、OPU开销字节的定义：用以对OPU开销区的字节进行扩展定义。
(1)如图1所示，标准G709所定义的帧结构内，OPU开销PSI字节的定义跟OTU开销MFAS复帧指示相关，当MFAS指示为0时，对应的PSI字节表示净荷类型，如表2所示。
表2：G709定义的净荷类型值：
当MFAS指示为其他的值时，跟PSI[0]所对应的值相关，例如，当PSI[0]为0X20时，表示ODU的复用结构，则PSI[1]对应的值为保留，而PSI[2]～PSI[17]表示每个支路对应的端口，以及这个支路的ODU的类型，如图3所示。
本发明利用未定义过的值定义PSI[0]，表示对应光净荷单元的时隙划分映射结构；并分别定义其他PSI值为所划分的时隙数、时隙对应的端口号和对应时隙采用的映射方式。
在本发明中，时隙的划分也是一种复用结构，但跟ODU的复用结构不同，因此，需要在PSI[0]中定义新的值，例如，0X21。
对原保留的PSI[1]赋值为所划分的时隙数，如图4所示。
对PSI[2]～PSI[n+1]，定义为支路端口号，对PSI[n+2]～PSI[2n+1]，定义为采用的映射方式。
(2)考虑到划分的时隙数可能不是2的幂次方，这样，就无法在256个复帧周期内循环，需要定义新的复帧指示。
采用第16列的第1个开销字节的第1到第6位，定义成复帧指示，这个复帧按时隙数目循环，从0到n-1，分别对应1到n个时隙，复帧的值所对应的OPU开销，分配给相应的时隙号，这样，每个时隙每n帧就可以分到相应的OPU开销。
(3)对部分想捆绑时隙进行带宽扩展的应用，参考标准G709中对虚级联的定义，如图5所示，在VCOH(虚级联开销)的开销中，定义SQ的值，接收端就可以知道该时隙在捆绑应用中对应的次序。
下面通过本发明的一个具体应用实例来详细说明，本实现方案主要采用以下步骤：
步骤110，根据客户信号的带宽、传送要求等特性，确定OPU净荷区所要划分的时隙数，确定客户信号到OPU时隙所采用的映射方式，确定是否需要把部分时隙捆绑使用，对剩余的OPU区内的列进行固定信号填充；
步骤120，把OTU开销中的MFAS值与OPU开销中的PSI值对应起来，针对不同的MFAS值分别赋与PSI不同的值，使PSI[0]到PSI[2n+1]分别有不同含义，注意到这些值的定义仅用于需要对OPU进行时隙划分才有意义，当不支持时隙划分时，PSI值的定义遵守标准G709的要求；
步骤130，定义OPU开销中第1行第16列的值，对原有的未定义的1～6位进行赋值，表示复帧指示，该复帧指示表示以OPU划分的时隙数为周期，把OPU的开销循环分配给各时隙，这个复帧指示跟OTU开销中的复帧指示不同；
步骤140，OPU其他开销值根据不同的映射方式会有不同的定义，例如，对需要进行捆绑时隙的应用，第15列的第1、2、3行开销定义跟虚级联时的定义相同，并根据是否需要进行异步映射来决定第16列的第1、2、3、4行开销是否进行指针调整，当映射方式为GFP映射时，这些开销都没有意义。
本发明中按照OPU净荷区时隙划分的技术方案，根据客户的带宽和映射方式，灵活配置时隙的数目和级联方式，例如，在OPU1的结构中传递GE客户信号时，可以选择将OPU1区划分成字节间插的2个时隙，进行2路GE信号的映射，GE到时隙的映射，可以根据GFP-T规范要求，传递64/65B编码后的信息，也可以传递8B/10B编码前的MAC(Media AccessControl，介质访问控制)层信号。当时隙带宽足够时，直接异步映射以太网物理层的信号，可以实现以太网时钟的传输，达到同步以太网规范的要求。在OPU2中传递2G/4G/8G等FC客户信号时，可以将10G的带宽按所传递的最小粒度，2G来划分时隙，这样，完全可以混传上述几种不同的FC信号，管理方便，带宽利用率高。
综上所述，本发明所述的方法，具有如下特点：
(1)在固定的OPU结构内，可以灵活地分配不同数目的时隙；
(2)客户业务可以采用不同的映射方式，映射到1个或多个时隙内；
(3)每个时隙可以周期性地获得OPU开销的服务，循环周期就是所划分的时隙的数目；
(4)灵活的时隙划分可以更好的利用带宽。
(5)同一种客户信号，可以采用不同的映射方式，以获得不同的服务，例如，把以太网信号异步映射到时隙中，可以在接收端获得时钟信息，以解决同步以太网的时钟传递问题；
(6)重新定义了的PSI字节，扩展了OPU所能支持的端口数，G709规范原来只定义了16个端口号，扩展定义后可以支持到256个。
(7)相同的时隙划分方案，可以在OPU1/OPU2/OPU3，甚至未来定义的OPU4中同样实现。
(8)所定义的时隙划分方式，当不需要在传输过程的中间节点上下信号时，可以跟原有设备兼容，即新增加的功能可以在原有的网络中透明传递。中间节点可以不必关心具体的映射方式，只有业务终结点需要有相应的接收信号的能力。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1、一种光传输网中光净荷单元的时隙划分与开销处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、根据业务信号特性，确定光净荷单元在净荷区所要划分的时隙数，对净荷区进行时隙划分并确定每一时隙对应业务的映射方式；
B、在光净荷单元开销中，根据时隙划分情况，扩展净荷结构标识字节的值，在净荷结构标识字节中保存映射结构、时隙数、以及每一时隙对应的支路端口号和映射方式；具体为：
根据光传输单元开销MFAS复帧指示与光净荷单元开销净荷结构标识PSI的关联，为净荷结构标识PSI重新定义如下：
利用ITU-T标准组织制定的G.709规范未定义过的值定义PSI[0]，表示对应光净荷单元的时隙划分映射结构；
分别定义其他PSI值为所划分的时隙数、时隙对应的支路端口号和对应时隙采用的映射方式；
C、在光净荷单元开销中，将调整控制字节的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，将光净荷单元开销的开销循环分配给各时隙。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A进行时隙划分时：
根据业务信号特性，将光传输网中光净荷单元的净荷区划分为n个时隙；若净荷区的总列数不能被时隙数n整除，则将剩下的余数列进行固定填充。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A业务映射到所划分的时隙的映射方式包括：
将业务信号先封装到自定义的光数据单元ODU格式中，再按ITU-T标准组织制定的G.709规范所描述的映射方式进行异步信号的映射；或者，
将业务信号的静态比特率CBR信号直接异步映射到所划分的时隙中；或者，
将业务信号采用通用成帧过程GFP封装映射到所划分的时隙中；或者，
将业务信号采用自定义的映射方式映射到所划分的时隙中；或者，
上述四种映射方式的组合。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C进一步可分为如下步骤：
在光净荷单元开销中，将调整控制字节JC的未定义的第1至6比特赋值表示复帧，该复帧值指示将光净荷单元开销中除净荷结构标识PSI之外的其它开销循环分配给n个时隙，每个时隙每n帧分配到相应的光净荷单元OPU开销。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中进一步还包括：
在对光净荷单元的净荷区进行时隙划分后，采用ITU-T标准组织制定的G.709规范的虚级联方式，对所划分的时隙进行级联使用。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所划分的时隙进行级联使用时，通过定义虚级联开销中序列号SQ来实现时隙的捆绑，以支持时隙的级联使用。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光传输单元OTU开销MFAS复帧指示与光净荷单元开销净荷结构标识PSI的关联关系如下：
当MFAS指示为0时，对应的PSI字节表示净荷类型；
当MFAS指示为其它值时，跟PSI[0]所对应的值相关：
利用ITU-T标准组织制定的G.709规范未定义过的值定义PSI[0]，表示对应光净荷单元的时隙划分映射结构；
分别定义其他PSI值为所划分的时隙数、时隙对应的支路端口号和对应时隙采用的映射方式。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，当MFAS指示为0以外的其它值时，跟PSI[0]所对应的值相关：
在PSI[0]为0X21时，表示光净荷单元OPU的复用结构，PSI[1]赋值为所划分的时隙数，对PSI[2]～PSI[n+1]定义为与所划分的时隙对应的支路端口号，对PSI[n+2]～PSI[2n+1]定义为与所划分的时隙对应采用的映射方式，其中n为光传输网中光净荷单元的净荷区划分的时隙数。
9、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述时隙数是根据业务信号的带宽、和/或传送要求特性确定的。
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