100GOTN/WDM网络中的时延测量功能及应用研究

韦 炜



100GOTN/WDM网络中的时延测量功能及应用研究

韦 炜

中邮建技术有限公司，江苏 南京 210012

随着时代的进步，我国宽带计划的实施，100GOTN/WDM网络在许多城市开始实施和推广，但是，业务容量不断增多，如何提升100GOTN/WDM网络的传输效果，避免出现过多的时延，这是我们需要思考的问题。重点针对100GOTN/WDM网络的时延测量进行探讨，提出了时延测量的功能和具体的应用方法，希望可以为今后100GOTN/WDM网络的运行提供参考。

100GOTN/WDM网络；时延测量；应用

引言

在100GOTN/WDM网络的运行过程中，存在不少的时延问题，极大影响了100GOTN/WDM网络的使用性能和效果，所以，探讨100GOTN/WDM网络时延测量，可以有效提升网络运行稳定性和效率。

1 100GOTN/WDM网络的技术的特色

1.1 OSNR性能改善

具有相干检测功能的PM-QPSK比二进制（OOK）提供了大约6dB的光信噪比的灵敏度改善。100GOTN的容量是10Gbit/s的10倍，所以100Gbit/s的调制方案需要提供比10Gbit/sOOK码型高10dB的性能。相干检测的关键优势在于光波相位信息可以传递到数字领域，因而可以利用强大的电子色散补偿（EDC）能力，使用非常低的代价清理信号失真[1]。

1.2 色散（CD）容限

具有电子色散补偿（EDC）功能的调制解调器芯片，可不需外部可调谐色散补偿器。芯片色散补偿的总量是决定于有限脉冲响应（FIR）自适滤波器的2个因素：拍点（tap）数量和拍点延时量。OTN的部署主要利用色散补偿光纤（DCF）以限制在残余的色散在10Gbit/sOOK接收器容限内（通常是+/-400ps/nm），在这个范围内100Gbit/sPM-QPSKEDC是很容易做到的。

1.3 偏振模色散（PMD）容限

具有电子色散补偿（EDC）调制解调器芯片还可以用于PMD的补偿。PMD补偿的一个关键是必须要非常快地跟踪网络上高速偏振动态的变化。这同色散补偿是非常不一样的，那是因为色散的变化是比较静态的（变化量非常缓慢而且很少），通常是由光纤温度变化所引起的[2]。

2 100GOTN/WDM网络时延的基本概念和时延测量原理

时延是指一个报文或分组从一个网络的一段传送到另一端所需的时间。时延由发送时延、传播时延和处理时延组成。发送时延是节点在发送数据时使数据块从节点进入传媒所需要的时间，也就是数据块的第一个比特开始发送算起，到最后一个比特发送完毕所需的时间，也称为传输时延。传播时延是电磁波在新到中需要传播一定得距离而花费的时间。处理实验是指数据在交换节点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间，处理时延的长短取决于网络中当时的通信量[3]。

3 100GOTN/WDM网络的时延测量及应用

3.1 时延测量

为了给时延敏感客户提供时延性能优先级的服务，ITU-TG.709标准在2009年的修订中增加了由国内外运营商提出的时延测量功能。G.709标准中将时延测量功能与ODUk的PM层开销和TCM层开销字节关联起来，如图1（a）所示，PM&TCM是时延测量开销字节，位于OTU帧第2行第3列；其中比特7与PM层测试有关，比特1～6分别与TCM1～6层测试有关，比特8为保留比特（默认值为0），如图1（b）所示。

时延测量功能分为基于ODUkPM层的测试（DMp）和ODUkTCMi层的测试（DMti），根据TCMi的使能设置，可测试不同TCMi层的时延[4]。

PM层时延测量中，比特1的通道时延测量信号（DMp）用于表征时延测量动作的开始，通常DMp信号是固定值（连0或连1），当该比特值发生变化时表示双向时延测量的开始。在序列…0000011111…中0到1的跳变或在序列…1111100000…中1到0的跳变都可用来表征通道时延测量动作的开始。DMp信号新值会维持不变，直到下次时延测量开始。在起始通道连接监测点（P-CMEP）将DMp信号插入并传送到远端P-CMEP，远端P-CMEP将同一个DMp信号环回到起始P-CMEP，然后由起始P-CMEP测试从DMp信号值跳变的那一刻开始，到此DMp信号从远端P-CMEP环回并被同一起始P-CMEP接收的帧周期总数。TCM层的时延测量（DMti）中，比特1的TCM时延测量信号用于表示时延测量动作的开始。和DMp相同，DMti信号通常也是固定值（连0或连1），其变化表示双向时延测量动作的开始，并且DMti信号新值会维持不变，直到下次时延测量开始。起始TCM监测点（TC-CMEP）将DMti信号插入并送到远端TC-CMEP，远端TC-CMEP将同一个DMti信号环回到起始TCCMEP，然后由起始TC-CMEP测试从DMti信号值跳变的那一刻开始，到此DMti信号从远端TC-CMEP环回并被同一起始TC-CMEP接收的帧周期总数。

接收端必须对收到的DMp或DMti信号进行连续检测以确定时延测量指示，但用于检测的帧不应计算在测试值内。ITU-TG.709标准规定环回P-CMEP和环回 TC-CMEP应在约100μs内将接收到的每个DMp或DMti比特环回。

图1 ODUk中的时延测量字节

该时延测量功能基于ODUk开销字节，不影响业务，可提供系统的不中断业务在线时延监测能力。

3.2 测试过程

时延测量时，节点设备分为近端模式（插入模式）和远端模式（环回模式），中间节点设置为透传模式。近端模式节点发起时延测量，由处于此模式下的板卡发送侧发送时延测量信息，板卡接收侧进行时延信息的检测和统计上报；远端模式下的节点设置为环回模式，板卡接收侧需要从ODU开销中提取时延测量信息，将其环回到发送侧ODU开销中[5]。

图2 时延测量工作原理

时延测量结果包括业务板卡的电层处理时延，以及传输光纤、光放大器、色散补偿模块和OADM等光层传输和处理时延，光纤的传输时延约4.9μs/km，电层处理每节点单向时延约几十μs。基于时延测量字节的时延测量，是进行往返双向时延（RTD）测量，网管上可以上报显示为双向时延或单向时延，为保证准确度，也可以进行多次测试，取平均值。需注意的是，网管上显示时延测量值均是相对测试结果，而不是相对于世界标准时间UTC的绝对时延的差值。

图3 时延测量过程

DMp和DMti根据网络需求可提供人工触发的时延测量，也可提供定期的15min/24h时延测量性能上报。根据ITU-TG.709标准以前版本设计的设备可能不支持DMp和DMti，这类设备中的DMp和DMti比特，当时作为预留字节（设为0）。

4 时延测量应用及问题分析

4.1 应用场景分析

在点到点组网中，端到端链路通常由多个复用段组成，包含单个设备厂家或者多个设备厂家，如图4所示。基于ODUk中的时延测量字节，可以基于单个厂家域内进行时延测量，也可以进行端到端时延测量。在城域网络中，节点多、拓扑结构复杂。由于光层调度节点和电层调度节点的应用，端到端节点间多存在多种路由。当NE1和NE6间业务基于不同路由时，对应的传输距离和中间节点设备数量都不同，相应的链路时延也不同，为获取不同路由时的链路时延信息，需要进行时延测量。时延指标也逐步成为光传送网路由和保护策略的一种考虑参数。

图4 点到点组网中的时延测量

4.2 应用局限性

基于ODUk开销中时延测量字节进行时延测量，可以方便地提供系统在线时延信息，且不影响已有业务，但同时也具有一定的局限性。

由于时延测量测得的是信号双向往返的时延，单向时延值为RTD的一半，当往返通道长度不一样时，单向时延值将不是RTD的一半，例如部署了单向保护倒换的网络，发生单向倒换时，将会导致单向测试时延不准确。

4 结束语

综上所述，我们必须要时刻关注100GOTN/WDM网络的时延测量问题，更好的使用其测量的工具和软件，并且更好的提升100GOTN/WDM网络的使用效果，只有这样才能够保证100GOTN/WDM网络的优势更好的体现出来。

[1]蒲逊，谢昕.100Gb/sWDM传输技术发展与应用策略研究[J].通信与信息技术，2015（1）：63-65.

[2]邵大生.刍议OTN的网络规划与设计策略[J].通讯世界，2015（7）：33-35.

[3]夏飞，李萌.SDN技术在光传送网络中的应用[J].信息通信，2015（6）：172-173.

[4]吴江.PTN技术及其在电信网中的应用研究[J].数字技术与应用，2015（6）：51.

[5]刘成耀，刘晋.100G波分的应用研究[J].科技与企业，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