B100G OTUCn背景

2016年，ITU-T發布了G.709 OTN標準的重大更新，覆蓋了100Gbit/s,OTU4以外的速率。這種新的“beyond 100G”（B100G）接口系列正式稱為“OTUCn”，定義為n×100Gbit/s模塊化結構，OTUCn信號在很大程度上重用了現有的OTN。受IEEE 802.3以太網FlexE的影響，ITU-T也引入新的靈活的OTN（FlexO）接口，以配合OTUCn。

我們知道傳統標準的SDH和OTN速率是以四倍為基準的，比如說STM-1到STM4，再到STM-16，又比如ODU1到ODU2再到ODU3，可能有同學會問為什么不從ODU0開始說，其實這個速率也是在后面才加入進來的。但在這里，我們想說的是另一個例外是ODU4（ODU:光數據單元）。為什么用它承載100GbE以太網客戶信號，而不是通過160Gbit/s速率來承載四個40Gbit/s ODU3信號。

一個是因為以太網已經成為OTN傳輸中越來越重要的客戶側信號。另外，相對于160Gbit/s，112Gbit/s左右的速率對于帶寬來說更具成本效益，特別是考慮到當時可用的光學元件技術。同時OTU4也可以重用以太網100GbE光接口模塊。

最后一個考慮因素，在當時來說OTU4有可能成為100GbE的默認長距離廣域網接口，而這種考慮已成為現實。當然還有其他方面的原因，比如說調制、波特率等。因此，ITU-T也使用類似的推理方法來處理超100Gbit/s速率的相關問題。

首先要考慮的下一個Beyond 100G以太網速率是多少，現在來看應該是400GE無疑了。

因此ITU-T需要對400GbE傳輸和再利用技術的速率進行平衡優化，以及更加模塊化的速率需求。最初的設想是將有限數量的IrDI(域間接口:比如說電信與聯通之間互通的接口)速率標準化，這些速率主要與新的以太網速率相匹配，并定義一個模塊化結構，該結構還允許構造域內接口（IaDI）信號以匹配信道特性/質量。

但是，在這個時間段，出現了一種新的靈活定義以太網物理層的模塊化方法，稱為“Flexible Ethernet”（簡稱FlexE）。它是在光網絡互聯論壇（OIF）實施協議（IA）中指定的。

借用FlexE概念，ITU-T為OTN的B100G接口提供了一種類似的方法，稱為“Flexible OTN”（簡稱FlexO）。

在最開始的版本里面，G.709對FlexO的短距離OTN B100G的物理層PHY指定了一組n 100Gbit/s PHY，并由這些組合來承載n X 100Gbit/s OTN信號。這樣每個100Gbit/s光信號就可以復用100GE/OTU4光模塊。

OTUCn幀結構

在開始講B100G幀結構之前，我們先回顧一下SDH和OTN的幀結構特點。如我們所熟悉的，SONET/SDH是通過復用映射其基本速率信號的整數倍（SONET STS-1或SDH STM-1）來達到更高速率的信號。

而對于OTN幀來說，ODUk速率的幀是相同的，是通過提高發幀速率來增加的。

對于超100Gbit/s速率，ITU-T使用了這兩種方法的組合。在100Gbit/s左右建立了一個新的基本信號幀，并將該基本幀的倍數交織以產生更高速率的信號，這個基本幀稱為ODUC（100gbit/s ODU slice片），然后由n×ODUC片構造ODUCn信號，其中“C”在羅馬數字中表示100。如下圖所示，基本信號幀ODUC幀使用與ODU4相同的幀結構。

圖-基本信號ODUC幀構成的OTUC1結構

圖-OTUCn幀結構

OTUCn信號的物理層將取決于其接口。這句話怎么理解呢？比如說它可以作為單個串行信號流、光域中的n 100Gbit/s信號流或n/2 200Gbit/s信號流，也可以作為具有電域接口的25Gbit/s或50Gbit/s的倍數來傳輸。

也就是說，它不是以串行交織格式（類似于SONET/SDH的格式）定義OTUCn數據流，而是由單獨的接口指定。而對于OTUC slice則以定義的方式進行交織，使得OPUCn子支時隙具有已知的順序。

對于傳輸，每個OTUC被單獨視為100Gbit/s實體。一種情況是，OTUC可以通過OTUCn接口的4個25Gbit/s通道或2個50Gbit/s通道來傳輸。

在這種情況下，每個OTUC使用電層PHY通道中的特定子集，獨立于其他OTUC使用的PHY通道。

另外，在“FlexO”接口中，我們可以使用100GbE/OTU4光模塊將每個OTUC作為單獨的100Gbit/s光信號傳輸，因此也不需要在PHY層中進行OTUC交織。

還有一種場景是將兩個OTUC組合成200Gbit/s數據流以在光通道（波長）上傳輸，在這種情況下，只要光發射端和接收器同意達成一致，怎么進行OTUC交織則是任意的。

或者說，200Gbit/s接口可以使用組合調制來復用兩個OTUC數據流（比如說每個OTUC可以采用不同線路編碼在單獨偏振模式在線路上傳輸）。

除了模塊化的幀結構之外，B100G信號在另一個重要方面也不同于當前的OTN信號。為了簡化網絡，ODUCn信號只在網絡節點之間點對點傳輸。

也就是說節點之間如果要傳輸較低速率的ODUk信號，則需要在ODUk級別交叉完成。即，沒有客戶側信號可以直接映射到OPUCn中，它們必須首先映射到一個ODUk（包括ODUflex），然后再映射或復用到OPUCn中。

下面我們來看看OTUCn和OTUk幀格式的一點區別。OTUCn幀沒有用于FEC的專用區域，也就是說從OTUk的3825列到4008列，OTUCn是沒有的。

這意味著，OTUCn也只有3824列，除了OTUCn中特定開銷字節不一樣，其他部分與ODUCn幀一樣的了，至少都是3824列。至于為什么沒有FEC開銷，主要是基于OTUCn需要滿足不同的接口，而每種接口的FEC要求不一樣。

另外，基本OTUC信號的選擇需要滿足以下需求：

OPUC1必須能夠承載ODU4客戶業務；

OPUC4必須能夠承載400GE客戶業務。

OTN的B100G信號速率和開銷速率如下表所示：

OPUC、ODUC和OTUC幀結構下圖所示：

如下所述，與OTN幀結構一樣，OTUC和ODUC的開銷列幾乎是一致的，但是OTUC中沒有用于FEC的保留區域。

OTUC的開銷如上圖所示A和B，該字段包含幀對齊信號（FAS）和復用幀對齊信號（MFAS）。

MFAS字段是一個二進制計數器，顯示某些開銷使用的256幀復用幀中當前幀的相位。比如說，E區域所示的有效負載結構標識符（PSI）的開銷就可以使用MFAS來確定該期間幀字節的含義。

MFAS還用于消除通過不同波長或不同FlexO接口PHY在傳輸OTUCn信號部分之間產生的偏移。

其中的B區域如下圖所示，則提供了OTUCn的通用通信信道（GCC）和段監控（SM）信息。SM開銷包括路徑跟蹤標識符（TTI）、用于錯誤檢測的BIP-8、向后錯誤指示（BEI）、向后缺陷指示（BDI）、接收對齊錯誤（IAE）指示和后向IAE（BIAE）指示。

與OTN幀一樣，TTI用于連接故障的檢測，由OTUCn接收端向OTUCn源發送BEI作為先前BIP-8檢測到的錯誤數的（二進制）計數，由接收端使用BDI通知源端它看到了信號故障。IAE表示在接入信號上檢測到幀對齊錯誤，BIAE則通知源看到了IAE。IAE和BIAE用于在幀對齊丟失情況下禁用各自方向上的錯誤計數。

那么這些開銷字節的作用范圍又是怎樣的。在這些開銷中，像TTI、BDI和STAT這樣的開銷屬于整個接口，所以它們只需要出現一次。

而幀對齊則需要在所有OTUC片中重復，以加快幀恢復時間，并使其可用于多個通道接口的所有通道上的幀恢復。另外，BIP-8和BEI在所有OTUC中都是激活的，以便提供更好的（和模塊化的）錯誤檢測能力。歸納如下表所示。

ODUCn幀結構

接著說，與OTN幀結構類似，ODUCn也是由OPUCn和ODUCn開銷兩部分組成。下表顯示了每個ODUC片的激活區域。

它包含用于路徑性能監視（PM）、兩個通用通信信道（GCC）、一個自動保護切換和保護通信信道（APS/PCC）的開銷，以及為實驗目的保留的一組字節。

上面的PM開銷由Trail Trace Identifier（TTI，用于連接故障檢測）、BIP-8（用于錯誤檢測）、狀態信息（用于指示這是正常信號還是維護信號）和BEI組成。

PM開銷還包括在路徑級執行往返延遲測量的延遲測量功能。對于OTUCn，BEI由ODUCn接收端發送到ODUCn源，作為先前BIP-8檢測到的錯誤數的（二進制）計數。請注意，以前的故障類型和故障定位（FTFL）開銷已從所有OTN信號中刪除，字節的狀態更改為“Experimental”。

OTUC和ODUC開銷就先介紹到這了，關于OPUC的幀格式改期再聊。最后放一張大圖來展示整個復用映射的層級關系。

審核編輯：劉清