毛建庄1，刘国辉2
（1．华中科技大学，湖北武汉 430074；
2．武汉邮电科学研究院，湖北武汉 430074）
摘 要：文章介绍了光传送网中虚级联所用的容器、开销信息和客户信号的虚级联映射方法．
关键词：光传送网；虚级联；映射
从中长期来看，同步数字系列（SDH）作为一种专用的传送网，将会逐渐弱化，直至消亡．而光传送网（OTN）作为一种新技术，既继承了SDH的优点，又克服了SDH的缺点，必将成为下一代的骨干传送网．
所有的客户信号，包括SDH、异步转移模式（ATM）、通用成帧规程（GFP）和其它信号都应该能在OTN中传输．OTN中装载客户信号的是光传送模块中的光通道净荷单元（OPUk），标准的OPUk净荷为4行3 808列，能装载15 232个字节．如果客户信号的帧结构字节数大于标准OPUk的字节数，则需要将客户信号装到几个OPUk中，也就是说要对OPUk进行级联．
2003年1月刚刚通过的ITU－TG．709建议第二版对OTN的虚级联（Virtual Concatenation）作了规范．本文将介绍虚级联所用的容器、开销信息和客户信号的虚级联映射等内容．
1 虚级联容器及其开销信息
OTN中的级联是通过OPUk信号的虚级联实现的．
1．1 虚级联容器
如果将客户信号用X个OPUk来装载，则其所用的虚级联容器用OPUk－Xv来表示．OPUk－Xv（k＝1，2，3；X＝1，…，256）的帧结构如图1所示，它是一个具有4行3 810X列的字节块状帧结构．由OPUk－Xv开销区（OH）和净荷区构成．
图1中，第（14X＋1）～16X列为OPUk－Xv开销专用区，第（16X＋1）～3 824X列为OPUk－Xv净荷专用区．图中未画出的1～14X列为帧定位开销区（FA OH）、光传送单元开销区（OTUk OH）和光通道数据单元开销区（ODUk OH）．
OPUk－Xv提供一个具有X倍于OPUk净荷区容量的相连净荷区（OPUk－X－PLD），其容量为238X／（239－k）×4k－1×2．5 Gbit／s±20 ppm．
OPUk－X－PLD被映射到X个OPUk中，每一个OPUk在一个ODUk中传输，X个ODUk就形成了ODUk－Xv．ODUk－Xv中的每一个ODUk在网络中单独传送．由于不同的ODUk通过网络传输时有不同的时延，因此在终结时ODUk（进而在OPUk）之间有时延差．这种时延差必须进行补偿，并且这些单个的OPUk必须重新定位，以组成相连的净荷区．
1．2 虚级联容器的开销信息
OPUk－Xv的开销由3个部分构成．第1部分是X个包含净荷类型的PSI字节；第2部分是X套VCOH，它用于虚级联专用序列和复帧指示；第3部分是与客户信号映射相关的开销，如调整控制和机会比特，如图2所示．对于OPUk－Xv的每一个OPUk来说，都有一个PSI、一套VCOH以及和虚级联信号相关的映射专用开销．
在OPUk－Xv的每一个OPUk中，定义了一个PSI字节，它位于第4行第15列，用于传送一个具有256字节的净荷结构标识信号．PSI［1］为虚级联净荷类型标识（vcPT）．对于一个OPUk－Xv的每一个OPUk来说，PSI内容是相同的．
每一套VCOH由32个复帧组成（编号为0～31），每个复帧由VCOH1、VCOH2、VCOH3 3个字节构成．其中包含如下开销：
（1）复帧指示器（MFI1和MFI2）
为了解决帧定位问题，在OTN虚级联中引入了一个两级复帧，通过接收端的重装来覆盖虚级联组内成员信号之间的时延差，并对这些时延差进行补偿．
第1级采用帧定位开销区中的MFAS字节作为8位复帧指示器，MFAS随ODUk的逐帧增加，从0～255计数．第2级采用VCOH中的MFI1和MFI2字节，它们形成了一个16位的复帧计数器．其中，MFI1为高位计数器，MFI2为低位计数器．MFI1位于VCOH1［0］，MFI2位于VCOH1［1］．第2级复帧计数器的范围是0～65 535，在第1级的每一个复帧的开始计数．
将第1级复帧计数器和第2级复帧计数器联合起来构成的复帧长度为256×65 536＝16 777 216帧．在OPUk－Xv的开始，其所有OPUk的复帧序列都是一样．接收端对OPUk的重新定位必须能补偿至少125μs的时延差．
（2）序列指示器（SQ）
SQ用来识别OPUk－Xv中OPUk的顺序，在接收端将按照这个顺序把单个OPUk重新组合成OPUk－X－PLD．8位的SQ在VCOH1［4］中传输．
OPUk－Xv中的每一个OPUk有一个范围从0～（X－1）的唯一固定的序列数．当OPUk传送 31OPUk－Xv的第1个时隙时，序列数为0；当传送第2个时隙时，序列数为1；当传送第X时隙时，序列数为（X－1）．
对于需要固定带宽的应用场合，序列数是固定分配的，一般不可配置．这允许OPUk－Xv的结构要么在不使用踪迹标识的情况下被检查，要么通过一系列具有路径终端功能的ODUk信号来传送．
（3）控制字（CTRL）
OPUk－Xv链路容量调整方案（LCAS）CTRL用来传递虚级联组源宿之间每一成员的状态信息，并实现宿与源信息的同步．
（4）成员状态域（MST）
OPUk－Xv LCAS成员状态域报告了OPUk－Xv中各个OPUk的状态，每个OPUk用一位来报告其从宿端到源端的状态．从VCOH2［0］到VCOH2［31］共256位，分别用来表示256个成员的状态，即成功或失败．
所有256个成员的状态在1 567μs（k＝1）、390μs（k＝2）、97μs（k＝3）内可以传送完毕．
（5）组识别（GID）
OPUk－Xv LCASGID用于收端验证所有到达的虚容器是否同源．GID给接收机提供了一种检验所有到达的信道是否来源于一个发射机的手段．其内容是伪随机的，而且可以进行组识别，即组内所有具有相同MFI的帧具有相同的GID．
（6）反向序列响应（RS－Ack）
RS－Ack是一种从宿到源的指示，说明接收端检测到了序号的增加或减小．如果在宿端检测到了虚级联组组员顺序编号的任何改变，都将通过RS－Ack报告给源端，RS－Ack比特只有在所有的组员状态都计算过后才能触发．VCOH1［5］的第6位用于RS－Ack．
2 客户信号的虚级联映射
2．1 固定比特率（CBR）信号到OPUk－4v的映射
CBR信号（STM－64、STM－256）可以按照异步和比特同步两种方式映射到OPUk－4v中．OPUk－4v的帧结构如图3所示．（注：对于OPU2－4v，需在第1 904×4～1 920×4列加入4×64个固定填充字节（FS））．
按照这种映射方案，OPUk－4v和客户信号时钟之间能调节的最大比特率容差为±65 ppm．由于OPUk－4v时钟的比特率容差为±20 ppm，所以客户信号的比特率容差是±45 ppm．
提供这些映射的OPUk开销除了PSI和VCOH外，每行还有3个JC和一个NJO．JC字节由2个调整比特和6个预留比特构成．
OPUk－4v净荷区由4×4×3 808个字节构成．每行包括1个正的调整机会字节（PJO）、1个NJO字节和3个JC字节．其中，JC的第7位和第8位用来控制该行的NJO和PJO．由于OPUk－4v净荷区的容量是OPUk的4倍，因此10 Gbit／s信号可装入OPU1－4v中，40 Gbit／s的信号可装入OPU2－4v中．在装入的过程中，每一行都可以作一个字节的正／负码速调整；在OPUk－4v帧中，可作4次共4个字节的正／负码速调整．
异步映射和比特同步映射过程分别按照表1来产生JC、NJO、PJO字节．在解映射过程中应该根据择多判决的原则来读取JC，以决定是否处理NJO和PJO中的内容．
当NJO和PJO用作调整字节时，其值为全“0”．不管它们什么时候用作调整字节，接收端都应该忽略这两个字节的值．
在输入的CBR客户信号失效的条件下（比如输入信号丢失），这些失效的输入信号应该由通用的告41警指示信号（AIS）代替，然后映射到OPUk－4v中．
在输入的ODUk／OPUk－4v失效的情况下，比如出现ODUk－AIS、ODUk－LCK、ODUk－OCI告警的情况下，将会产生通用AIS图案来代替丢失的CBR信号．
2．2 CBR信号到OPUk－16v的映射
CBR信号（如STM－256）可以按照异步和比特同步两种方式映射到OPUk－16v．OPUk－16v的帧结构在OPUk－4v帧结构的基础上进行了修改，如图4所示．修改后的OPUk－16v帧结构有一部分开销（JC、NJO和PJO）分布在整个帧中，但是（15X＋5）～16X列却在OPUk－16v的净荷区内，这与OPUk－4v的帧结构是有一些区别的．
提供给这种映射的开销由16个包括PT和vcPT的PSI、16套VCOH、每行4×3＝12个JC字节和4套正／负调整机会字节构成．
OPUk－16v净荷区由4块区域构成，每块区域为4行15 232列，与OPUk－4v的净荷区大小相同．其映射原理也与OPUk－4v的映射原理相同．
目前ITU－T只定义了CBR 40 Gbit／s信号到OPU1－16v的映射．以CBR40 Gbit／s信号的8个连续位（并非必须是一个字节）为单位所构成的40 Gbit／s信号被映射到OPU1－16v的数据字节（D），对于每一个OPU1－16v行，最多能完成4次正的或者负的调整动作；对于一个OPU1－16v帧，最多能完成16次正的或者负的调整动作．
2．3 GFP帧到OPUk－Xv的映射
一个GFP帧由一个GFP头和一个GFP净荷区构成．由于GFP帧的长度是可变的，GFP帧可能跨越OPUk帧的边界．GFP帧的映射是通过把GFP帧字节结构与OPUk－Xv净荷的字节结构对齐放置来完成的．
由于在GFP的封装阶段可插入空闲帧，所以GFP帧可以具有与OPUk净荷区相同容量的连续比特流输入，因此在映射阶段不必进行速率适配．又由于GFP帧在封装时就进行了扰码，所以在映射阶段也不必扰码．
3 结束语
本文介绍了OTN中虚级联的概念、虚级联所用的容器、开销信息和客户信号到虚容器的映射技术．由于笔者水平有限，文中谬误之处，请批评指正．
参考文献：
［1］ ITU－TRecommendation G．709（issue 2．0）Y．1331－2003，Interface for the opticaltransport network（OTN）［S］．
［2］ ITU－TRecommendation G．7042／Y．1305－2001，Link capacity adjustmentscheme forvirtualconcate－nated signals［S］．
摘自 北极星电技术网
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