用于在光学部件上传输异步传送信号的方法和装置的制造方法
用于在光学部件上传输异步传送信号的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电信领域，更具体地，设及用于在光传送网络中传输光学信号的方法 和相关装置。
【背景技术】
[000引ITU已经在ITU-TG. 709中定义信号格式和光传送网络（cyra)的接口。基本帖结构 是大小为k(OTUk)的光传送模块，其中k可W是1、2、26、3、362或4。其包含成帖（化31111叫） 和分段（section)开销加上尺寸为k的称为光数据单元（ODUk)的位同步映射的传送实体。 0孤k包含有效载荷区域加上0孤k开销。光有效载荷单元（OPUk)被映射到有效载荷区域， 携带客户机信号或正被时分多路复用的其他低阶（lowerorder)0DU。（yrak信号在通常 ±20ppm的某些规定限制内是异步的。
[0003] 为了创建OUT帖，客户机信号速率首先在0PU层被适配。该适配包含将客户机信 号速率调整到0PU速率。0PU开销包含用于支持客户机信号的适配的信息。然后经适配的 0PU被映射到0DU。0DU开销包含允许端对端监管和串联连接监控的开销字节。最后，0DU 被映射到0TU，其提供成帖W及分段监控和前向纠错（FEC)。
[0004] 在光传送网络中，连接在0DU级被交换。因此，0DU是沿着网络路径行进的可交换 传送实体。0TN的特有特征是异步操作和0孤k到(yrak的位同步映射，该导致W下事实，即 被连接到网络节点的另一个输出的被接收的〇〇化，确定在该输出处的(yrak信号的时钟。
[0005]OTOk帖的开始是通过扫描帖对准信号（FA巧而被检测的。一旦发现FAS，接收网 络元件就与到来的信号的时钟和帖相位对准，并停止扫描到来的信号。在该状态，网络元件 检查FAS是否处于到来的帖的期望位置。转发帖的网络元件将接收的信号的FAS在出口处 重写，W补偿在到来的该FAS中的可能的位错误。
[0006] 在网络操作期间，可能发生的是，相位偏移例如由于连接切换、维护信号的插入或 移除等而发生。该些相位偏移被网络元件检测到，因为其在到来的信号中的期望位置未找 到FAS。当对于六个连续帖在期望位置未发现FAS时，网络元件开始扫描新的FAS位置，并 使其本身在两个帖内对准新的帖位置。因此需要8个帖直到网络元件使其本身对准到来的 信号的相位偏移。0TN标准要求在该8个帖周期期间，网络元件继续在期望的帖开始位置处 将FAS写入输出信号中。
【发明内容】
[0007] 在0TU/0DU帖和时钟的帖和/或相位瞬变的情况下，相位或者帖瞬变将通过网络 传播，迫使一连串的不同节点随后在帖和频率对准方面重新同步。原因是OTOk到0孤k帖 的固定对准。至于0D化到(yrak的位同步映射，光传输过程和同步也将受到频率/相位瞬 变的影响。该将导致产生业务的瞬时中断化it)，并且在瞬变结果的每个节点重新同步时间 将增加。
[000引特别地，对于在相位偏移的情况下网络元件需要用来重新对准的8个帖而言，下 游网络元件仍将在期望位置查找FAS,并将只在上游网络元件已经使其本身对准新相位之 后才开始检测相位偏移。该需要另外8个帖。因此相位偏移沿着路径加强，并且在该路径 中的每个网络元件需要8个帖。
[0009] 发明人已经考虑到，随着引入相干光传输，由于相干光接收器对相位和频率瞬变 非常敏感的事实，该问题严重地增加。尽管OTN成帖器需要8个帖用W重新对准新的相位 和频率，该相当于在40G和更高速率时大约25微秒或更少，相干光接收器将需要更长时间 (即在毫秒范围中）用W调整到相位和频率瞬变。对网络的影响因此可W在几十毫秒的范 围内，该是无法容忍的。因此，需要一种消除对OTN网络的相位和频率偏移影响的方法和相 关网络元件。
[0010] W下出现的该些和其他目标是通过在光传送网络的光纤部件上传输异步传送信 号的方法实现。异步传送信号具有被称为光传送单元的帖结构，其中每个光数据单元包含 帖对准信号和具有开销分段和有效载荷分段的高阶光数据单元。光数据单元表示在光传送 网络内的可切换传送实体并且被同步地映射到对应的光传送单元中。异步传送信号将被封 装到外部传送帖中，该外部传送帖提供比异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速 率。输出光信号W本地产生的时钟速率产生，并通过光纤部件传输，该输出光信号包含具有 封装的异步传送信号的外部传送帖。
[0011] 为了封装异步传送信号，其比特速率被通过码速调整和填充过程适配到从本地产 生的时钟获取的外部传送帖的有效载荷速率。该消除偶尔出现在所接收的异步传送信号中 的任意帖相位或频率瞬变。速率适配后的传送信号然后W本地产生的时钟的速率被同步地 映射到外部传送帖。
【附图说明】
[0012] 现在将参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
[0013] 图1示出被封装到外部传送帖结构中的(yrak信号；
[0014] 图2示出用于将(yrak信号封装到外部传送帖中的发射机；
[0015] 图3示出用于终止被封装到外部传送帖中的(yrak信号的接收机；
[0016] 图4示出在外部帖结构的开销字段中传送的码速率调整信息拟及
[0017] 图5示出使用异步封装的信息流图。
【具体实施方式】
[001引在OTN传输中，在OTU/ODU帖和时钟瞬变的情况下，帖相位或频率瞬变将通过网络 传播，迫使一连串的不同节点随后在帖和频率对准方面重新同步。原因是OTOk与0孤k帖 的固定对准。至于0D化到(yrak的位同步映射，光传送过程和同步也将受到频率或相位瞬 变的影响。该将产生流量的瞬时中断，在瞬变经过的每个节点重新同步时间将增加。该影 响在ITU-T Rec. G. 798中在G. 798修正2 (04/2012)中目前公开的第14. 5. 1. 1. 2节的注解 中也被描述。
[0019] 在部件受到保护开关的影响和/或受到切换到代替信号传送或从代替信号传送 诸如AIS或0CI清除的影响之后，网络中会出现该样的瞬变。如先前所述，该导致0TN网络 中累积的瞬时中断。
[0020] 在非常高的传输速率的情况下，该样的频率或帖相位跃变确实还导致与光学模块 的接口中的信号的并行处理和例如DSP设备中的数字信号处理相关的定时恢复电路的锁 定的丢失，该锁定对于进行相干传送使需要的。重新同步时间更长，因此比先前所述的普通 OTN帖对准瞬时中断化it)的干扰更大。该信号瞬时中断时间明显比由级联成帖器重新同 步产生的信号瞬时中断更长。
[0021] 根据本发明的实施例，通过将口URec.G. 709兼容(yrak/0孤k帖异步传送映射到 支持略高速率的外部传送格式，该信号中断得W避免。独立码速调整和填充机制被应用于 将(yrak/0孤k信号同步到外部传送帖的有效载荷数据速率，其封装本机G. 709兼容的(yrak/ 0孤k信号。
[0022] 得到的输出信号的信号线时钟独立于传送的OTUk/OD化时钟，并且用于适配到不 同传送格式，如TDM(时分多路复用）、基于蜂窝的灵活填充方法或分组报文PDU可W被使 用。
[002引例如从0TNITU-TRec.G. 709格式已知的诸如AMP(异步映射过程）或GMP(通用 映射过程）的方法、或从ITU-TRec.G. 707中描述的SDH已知的基于指针的方法，或者还有 在基于分组或基于蜂窝的服务器层实施的情况下剩余时间标记（RT巧，可W被用作填充和 速率适配机制。
[0024] 填充和速率适配机制，当W高速率和合适的码速调整粒度使用时，确保相位噪声 的总最大值将被限于1yS或更小。该确保附加的抖动/漂移幅度小，W致于OTOk/ OD化服 务还可W被用于同步服务，而不降低性能。
[0025] 所述的封装将避免积聚经过网络的相位或频率不连续。作为结果，相位/频率瞬 变对相干高速光学器件的重新同步不会产生影响，并且在相干接收器中不需要信号处理的 重新对准，因为那些定时域已经被解禪。
[0026] 要在相干链路上传送的信号的0孤k被封装到链路相关的帖结构中，其允许服务 器帖中的册0DU的异步传送，该服务器帖同步到相干传送的并且不受(yrak帖噪声和跃变 的影响。实际上，所封装的是所接收的0孤k，包括所接收的FAS，但是不包括任意FEC。因而 信号还可W被称为移除阳C的OTUk，因为在接收(yrak信号的输入处阳C将被终止并且任意 误差被纠正。
[0027] 封装到外部传送帖中的0孤k的传送实施例在附图1中示出。0孤k20包含0DU开 销字段21、用于帖对准信号22的字段、用于0TU开销的字段23和具有0PU开销24和有效 载荷区域25的0PU。客户机信号26被映射到0PU有效载荷区域25中。客户机信号26可 W是利用AMP或GMP映射进行映射的信号，或如ITU-TG. 709中所定义的可W由低阶0DU 组成，ITU-TG. 709的最新版本02/12在此通过引用被并入本文。
[002引 G. 709要求为了传输0孤k20网络节点将帖对准信号FAS和OUT开销重新插入字 段22和23中，并增加FEC字节，W创建输出信号，该输出信号然后通过光学部件发送。然 而，根据本实施例，新的外部传送帖30W本地时钟被创建W携带0DU20。
[0029] 传送帖30包含有效载荷区域31、帖对准信号32、具有码速调整控制字节JC1-JC6 的开销字段33和FEC字段34。本实施例也利用众外部传送帖的所周知的(yrak帖结构。因 此，附加的开销字段35可用，其可W留置不用保留用于其他用途。
[0030] 帖对准信号32是携带字0A1和0A2的6字节字段，每个S遍，其中0A1 = "11110110"并且0A2 ="00101000"。在字节7中，如果用于其他开销处理，可w增加多帖 对准信号MFS。
[0031] 在该实施例中，传送帖30是4行3824列加上用于阳C的256个附加列的面向8 位字节的组织的结构。要传送的高阶0孤k，例如标称大约40, 319, 218. 983化it/s±20ppm 的ODU3或标称大约104, 794, 445. 815化it/s±20ppm的0DU4被封装到传送帖30的3808 个字节中。
[0032] 传送帖30总共具有4080列乘4行的结构。行1的列1-5表示开销字段并且包含 FAS32。列15和16,通常被称为OPU开销，携带码速调整控制字节JC1-JC6,列17-3824传 送封装的高阶0孤k20,，并且列3825-4080可用于阳C字节。
[003引由于传送帖30W本地未同步的时钟产生，所WOD化信号20的映射是异步的。码 速调整和速率适配机制被用于将0孤k的速率调整到传送帖30的有效载荷数据速率。在本 实施例中，G. 709中所定义的众所周知的通用映射过程（GM巧被用于码速调整和速率适配。
[0034] 作为W本地时钟速率异步映射到外部帖结构的结果，0孤k20的FAS没有被重新写 入，而是按照所接收的从输入到输出透明地传递。
[0035] 图2示出发射机的功能构建模块。该些块可W被布置在例如OTN网络节点的线卡 上。GMP映射器/处理器41接收要被发射的异步0孤k数据信号45和其时钟信号46。GMP 处理后的输出信号47和调整后的时钟48被馈送到0孤k映射器和成帖器42,其将信号47 同步映射到要发射的传送帖中。成帖的输出信号49和对应的时钟50被馈送到光学发射机， 其将信号49调制到光学载体上，并使其发射到输出光纤51上。自由运转的时钟发生器44 提供本地产生的时钟信号给GMP映射器/处理器41和ODU映射器/成帖器42。
[0036] GMP映射器/处理器41执行恒定比特率仰R)映射，该映射与ITU-TRec.G. 709 中定义的CBR映射到opu/ODU/crrak帖相似。
[0037] GMP是用于适应客户机和服务器层之间的标称比特率差异、W及可能出现在客户 机层信号和服务器层信号之间的时钟变化的机制。在固定和可变填充位置之间不加区分。 服务器帖（或多帖）被划分成一定数量的GMP字，其中每个字可W包含数据或填充物。利用 sigma/delta分配算法，包含数据的字跨服务器帖被尽可能均匀地分布上，量化到字大小。 [003引合适的操作只取决于已知被填充到每个帖（或多帖）中的数据字的数量的映射 器和解映射器。更大的GMP字大小被用于更高比特率的客户机，W避免对大的桶形移位器 的需求。必要时，附加的定时信息可W从映射器传输到解映射器，W满足客户机的定时需 求。该允许解映射器获知在每个服务器帖周期期间要由解映射器发射多少客户机字节（或 位）。
[0039] 控制Sigma/Delta算法的公式如下；
[0040] 每个有效荷载位置的内容是
[0041] -数据，如果（有效载荷位置X数据字节计数）mod(Pw"J<数据字计数，和
[0042] -填充，如果（有效载荷位置X数据字节计数）mod(Pw"J>数据字计数，
[0043] 其中是服务器帖有效载荷中的字位置的总数。
[0044] Pwtwt总是已知和固定的。相似地，正被估算的有效载荷位置也是固有地已知的。 最终变量、数据字计数从一帖到另一帖变化，W匹配正被映射的客户机的速率。对于每个帖 而言，合适的计数被映射器确定并且在0P化开销中利用JC1/2/3字节用信令通知给解映射 器。
[0045] 正被用信令通知的计数是14位，W支持OP化帖中的15232个有效载荷字节，并且 跨越JC1和JC2。为了确保在存在比特误差时接收器处的健壮性，JC3包含CRC-8,其允许 误差检测和一定量的纠错。还有对于计算增量或减量的编码，并且接收器中的状态机被用 于管理所接收的值W及比特误差的防护。在出现第一有效载荷位置之前，解映射器要求计 数，所W它需要在先前的帖中被确定和用信令通知。
[0046] 传送帖30,由于其重用与G. 709中定义的结构相似的结构，将在W下被称为 (yraat-k，传送帖的有效载荷单元被称为0P化t-k并且数据单元被称为0孤at-k。
[0047] 在本实施例中，0孤at-k的有效载荷区域被结构化为32-字节（256-位）块。在 0孤at-k的行1中，第一 32-字节将标记为1，下一个32-字节将被标记为2,W此类推。 0孤at-k帖有效载荷区域中的32个字节的组被从1到476编号。在GMP映射处理器的控 制下，利用G. 709附录D中定义的GMP码速调整控制0H，来自信号48的0孤k帖的256-位 (32字节等效）的块被映射到(yraat-k化=4或3)的32字节块中，G. 709附录D在此通过 引用并入本文。
[0048] 在该方面，0孤at-k有效载荷区域的每个32字节块可W携带填充信息或要被传送 的0孤k帖的数据的256位。该意味着，在GMP数据/填充控制机制的控制下，客户机信号 48的256个连续位的组被映射到0P化t-k有效载荷区域的32个连续字节的组中。0P化t-k 有效载荷区域中的32字节的组可W携带256个客户机位或携带256个填充位。填充位被 设定为零。
[0049] 传送的0孤k的映射解映射的码速调整信息被映射并且在列15和16中的码速调 整位置中被传送。为此，要根据G. 709附录D编码该信息。该码速调整信息的映射在附图 4中示出。
[0化日]对JC1至IjJC6位置中的 信号的信号编码是根据ITU-T建议G. 709的附录D执行的。 可适用的成帖是0P化t-k等效的，并且对于0孤at-k使用的m是256。
[0化1] 当每个服务器帖的客户机n-位数据实体的数目C。不是整数时，每个服务器帖t的 客户机n-位数据实体的数目化(t)将在最大值（上限）和最小值（下限）之间变化。在 该情况中，该些值被给定用于0DU3和0DU4的映射，如W下表格1中所示。
[0化引如ITU-T G. 709中定义的，对于k=3, 4, 0孤k的速率是；
[0053]孤U3:239/236x39813120化it/s±20卵m[0化4]孤U4:239/227x99532800化it/s±20卵m [0 化 5]
[0057] 表1 ;Cm(m= 256)用于将0孤k透明传送到OPUat-k化=3, 4)
[0058] 下限Cm，mh(m= 256)和上限Cm，m"(m= 256)值都表示客户机/0P化pm偏置组合的 边界（即，min.客户机信号/max. 0PU和max.客户机信号/min. 0PU)。在稳定状态，客户机 /0PU偏置组合的给定实例不应当导致产生在该范围的Cm值而是应当在尽可能小的范围内。 在瞬变ppm偏置条件下，例如正常信号的AIS或由于保护开关的帖跃变，产生在范围到 外的Cm值是可能的，并且GMP解映射器应当容忍该样的事件。总计块的最大数目是 每个帖476个。
[0059] k= 3, 4的夕F部传送帖OTUat-k的速率如下；
[0060] 0P化t-3 ;238/255X243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[006UOP化t-4 ;240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[006引标称0孤at-k的速率大约是：对于OP化t-3是41611131. 87化bit/s并且对于 0P化t-4 是 105, 232, 916. 29956化it/s。
[006引孤化t-3 ;239/255X243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[0064]孤化t-4 ;239/238X240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[00化]标称0孤at-k速率是大约；对于0孤at-3是41，785, 968. 560化it/s并且对于 孤化t-4 是 105, 675, 071. 41006化it/s。
[0066] OTUat-3 ;243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[0067] OTUat-4 ;255/238X240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[0068] 标称(yraat-k速率是大约；对于（yraat-3是44, 583, 355. 576化it/s并且对于 OTUat-4 是 112, 749, 553. 178化bit/s。
[0069] 在如W上所示在OTOat-k帖的定义之后的规则还可W用于其他速率。基本条件 是，当传送0P化t-k(或其他类型的容器）W最低速率运行时传送容器的速率需要大于要W 最大速率被传送的信号的速率。
[0070] 对于任意其他和未来速率，例如可能约400抓it/s的0D呪，该原理也适用。该原理 的最优实施的精确帖就位的数目而言也是优化的问题，并且本领域的普通技术人员可W容 易地选择。
[007U 对于0孤at-3、OTUat-4的速率，由于结合可用实施和高宽带效率，值256是优选 值。对于其他速率，不同值可能由于分频器振荡器实施的简洁性和帖映射带宽效率而是合 适的。
[0072] 光学接收器在附图3中示出。其包含相干光接收器61、用于终止所接收的传送 帖的分段开销的解帖器62、用于从所接收的传送帖的有效载荷单元中异步地提取映射的 0D化信号的解映射器63、时钟数据恢复电路64W及用于提取的0孤k帖的成帖器和开销处 理器65。
[0073] 像该样的相干光接收器在本领域是众所周知的。光相干接收器的原理和设计在 IE邸期刊SelectedTopicsinQuantumElectronics, 2010 年 9/10 月第 16 卷第 5 期 第 1227-1234 页A.Leven等人的文章"Real-TimeImplementationofDigitalSignal ProcessingforCoherentOpticalDigitalCommunicationSystems" 中被描述，其公开 内容在此通过引用被并入本文。
[0074] 相干光接收器的主要构建模块是自由运行的本地振荡器（L0)激光器、用于混合 传输的光学信号和LO激光器信号的光学混合、两对平衡光电探测器、可变增益放大器、模 拟数字转换器（ADC)、和数字信号处理器值S巧单元，其对数字化的模拟信号执行数字信号 处理，W恢复传输的符号值。
[0075] 数字处理包括色散补偿、时钟恢复和重新定时、偏振去旋转和偏振模色散的补偿 (PMD)、载波相位和频率估计、W及最终的符号值估计。
[0076] 该些数字信号处理步骤需要滤波器参数的适配，其需要盲适配并且花时间收敛。 因此，输入信号中的帖或频率瞬变将干扰相干检测，且将需要新的适配过程直到信号可W 被正确地接收到。因此，通过利用传输网络节点将要传送的信号封装到外部帖结构中，本实 施例避免了帖和频率瞬变，外部帖结构W只对于特定光纤部件有效且不需要来自任何同步 源的同步的本地时钟产生，其是要传送的信号的输入时钟或内部或外部网络元件时钟。
[0077] 光学接收器61的输出是时钟和数据信号66、67,其被馈送到帖终止单元62。该解 帖器终止所接收的传送帖的开销，并执行FEC处理，用W纠正可能的传送误差。
[007引解帖器62的输出被发送到GMP解映射器63,其提取异步嵌入的0孤k信号。结果 是最初被封装到所接收的传送帖中的本机0孤k信号。该信号70被馈送到时钟数据恢复 (CDR)块64,该块具有300化带宽化L，W消除源自GMP映射和填充机制的相位抖动。滤波 后的时钟72和数据信号71被馈送到0DU成帖器，其实施标准0DU开销处理，并提供0孤k 帖73和时钟74给接收网络元件的标准0孤k互连功能（未示出）。
[0079] 最基本的互连功能将是将附图3的连接光学接收器（数据和时钟输出73、74)连 续地连接到附图2的光学发射机（数据和时钟输入46, 45)，因此实施3R再生器（3R;重新 放大-重新整形-重新定时）。其他更灵活的互连功能可W通过空间或空间/时间转换矩 阵实施，因而在具有多个输入和输出（I/O)接口或线卡的网络元件中实施交叉连接功能。
[0080] 图5示出利用OTUat-k封装传送0孤k信号的口U-T型网络和信息流程图。功能 81是标准0孤k/(yrak适配功能，并且功能82是源端(yrak终止功能。该发生在0孤k/OTUk 时钟域97内。在点83,要传送的0孤k/OOTk进入本地时钟44的(yraat-k时钟域98,并且 被作为恒定比特速率（CBR)信号处理。功能84是(yrak/OTUat-k适配功能，并且功能85是 源端(yraat-k终止功能。（yrak/OTUat-k适配功能84包括GMP映射和填充过程。
[OOW] 然后信号通过0TN80连接。在中间网络元件处，OTUat-k信号进入信宿端(yraat-k终止功能86和适配功能87。然后信号可W在OTOat-k子层连接点80或在CBR信号连接点 80'被适配。因此，适配功能87是0T化t-k子层适配功能或0T化/OTUat-k适配功能。
[0082]通过连接 点80, 80'，信号进入新的本地时钟(yraat-k域99,并且受到包括映射和 填充操作的OTOat-k适配功能的支配。功能90执行，然后源端(yraat-k终止功能，并且信 号通过0TN80连接到目的地网络元件。
[0083] 在目的地，信号受到信宿端(yraat-k终止功能91和OUT/(yraat-k适配功能的支 配，用W提取传送的OTOk作为CBR信号93,其中其被馈送回原始(yrak时钟域97,并且经历 传统的OTOk终止94和0孤k/(yrak适配95功能。
[0084] 附图中所示的各个元件的功能可W通过使用专用硬件和与合适的软件关联的能 够执行软件的硬件提供。当由处理器提供时，功能可W由单个专用处理器、单个共享处理 器、或由多个独立处理器提供，多个独立处理器中的一些处理器可W是共享的。而且，术语 "处理器"或"控制器"的显式使用不应当解释为专口指能够执行软件的硬件，并且可W隐式 地包括但不限于，数字信号处理器值S巧硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC)、场可编 程口阵列（FPGA)、用于存储软件的只读存储器（ROM)、随机存取存储器（RAM)和非易失性存 储器。还可W包括其他传统的和/定制硬件。
[0085] 说明书和附图仅仅图示本发明的原理。因此本领域的普通技术人员将能够信道不 同布置，该布置尽管未在本文中显式描述或示出，但是体现本发明的原理，且被包括在本发 明的精神和范围内。而且，本文中阐述的所有示例都是旨在于明确为只用于教学目的W帮 助读者理解本发明的原理和发明人为进一步发展本领域而贡献的概念，从而，所有示例都 应被解释为不限于该样具体阐述的示例和条件。而且，本文中阐述本发明的原理、方面和实 施例W及本发明的具体示例的所有陈述都旨在于涵盖本其等价物。
【主权项】
1. 一种在光学传送网络的光纤部件上传输异步传送信号的方法，所述方法包括： -接收所述异步传送信号（45)，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元的帧结 构，每个光学传送单元包括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段（25)的 高阶光学数据单元（20);所述光学数据单元（20)表示在所述光学传送网络内的可交换传 送实体并且被同步地映射到对应的光学传送单元； _将所述异步传送信号（45)封装到外部传送帧（30)中，所述外部传送帧提供比所述异 步传送信号（45)的标称比特速率更高的有效载荷速率； -利用本地产生的时钟（44)生成输出光信号（51)，所述输出光信号（51)包括具有所 述封装的异步传送信号（45)的所述外部传送帧（30);以及 _在所述光纤部件上传输所述输出光信号； 其中所述封装包括： -通过码速调整和填充过程使所述异步传送信号（45)的比特速率适配到从所述本地 生成的时钟获取的所述外部传送帧（30)的所述有效载荷速率，以及 -将速率适配后的传送信号（47)以所述本地生成的时钟（44)的速率同步地映射到所 述外部传送帧（30)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述本地生成的时钟是自由运行的未同步的时钟 (44)〇3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述码速调整和填充过程使用固定字大小，其中 每个字可以包含数据或填充物，以及用于确定包含数据的字和包含填充物的字的分布的 Signma/Delta算法。4. 根据权利要求3所述的方法，其中码速调整和填充过程包括在ITU-TG. 709附录D 中所定义的通用映射过程。5. 根据权利要求3所述的方法，其中所述固定块大小是256位。6. 根据权利要求1所述的方法，包括增加前向纠错字节至所述外部传送帧。7. 根据权利要求1所述的方法，其中在封装所述异步传送信号之前，在所述异步信号 被接收时包含在所述异步信号中的前向纠错字节被移除并且错误被纠正。8. -种用于在光学传送网络中使用的发射机，其包括： -用于接收异步传送信号（45)的输入，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元 的帧结构，每个光学传送单元包括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段 (25)的高阶光学数据单元（20);所述光学数据单元（20)表示在所述光学传送网络内的可 切换传送实体并且被同步地映射到对应的光学传送单元； -用于生成本地时钟的本地时钟发生器（44); _用于将所述异步传送信号封装到外部传送帧中的电路，所述外部传送帧提供比所述 异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速率； 其中所述电路包括： -用于通过码速调整和填充过程使所述异步传送信号（45)的比特速率适配到从所述 本地生成的时钟（44)获取的所述外部传送帧（30)的所述有效载荷速率的映射器（41);以 及 _用于以所述本地时钟（44)的速率将速率适配后的传送信号同步地映射到所述外部 传送帧的成帧器（42); 所述发射机进一步包括用于生成输出光学信号（51)的光学发射机（43)，所述输出光 学信号（51)包括具有所述封装的异步传送（45)的所述外部传送帧（30)。9. 根据权利要求8所述的发射机，其中所述电路包括GMP处理器（41)。10. 根据权利要求8所述的发射机，其中所述时钟发生器（44)包括自由运行的振荡器。11. 根据权利要求10所述的发射机，其中所述振荡器具有±20ppm的精确性。12. -种用于在光学传送网络中使用的接收器，其包括： -用于电恢复所接收的光学信号（60)的时钟（67)和数据（66)的相干光接收器（61); -用于终止传送帧（30)的帧终止单元（62)，所述传送帧（30)携带被异步地映射的异 步传送信号，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元的帧结构，每个光学传送单元包 括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段（25)的高阶光学数据单元（20); 所述光学数据单元表示在所述光学传送网络内的可切换传送实体并且被同步地映射到对 应的光学传送单元； -用于从所述传送帧（30)的有效载荷区域（31)提取所述被异步地映射的异步传送信 号的解映射器（63);和 -用于滤波所提取的异步传送信号（68)的时钟（69)的时钟数据恢复电路（64);以及 -用于处理包含在所述异步传送信号中的所述高阶光学数据单元（20)的ODU开销的ODU开销处理器（65)。13. 根据权利要求12所述的接收器，其中所述时钟数据恢复电路（64)具有300Hz或更 小的带宽。14. 一种用于在光学传送网络中使用的网络元件，其包括一个或多个根据权利要求8 所述的发射机和一个或多个根据权利要求12所述的接收器和执行互连功能的一个或多个 元件。
【专利摘要】描述了一种用于在光学传送网络的光纤部件上传输异步传送信号的方法和相关装置。要被传输的异步传送信号的高阶光学数据单元(20)将被封装到外部传送帧(30)中，该外部传送帧(30)提供比异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速率。包含具有封装的异步传送信号的外部传送帧(30)的外部光学信号以本地生成的时钟速率(44)产生并在光纤部件上传输。为了封装异步传送信号，其比特速率被通过码速调整和填充过程适配到从本地生成的时钟(44)获取的外部传送帧(30)的有效载荷速率。这消除在接收的异步传送信号中偶尔出现的任意帧相位或频率瞬变。然后速率适配后的传送信号以本地生成的时钟(44)的速率被同步地映射到外部传送帧(30)。
【IPC分类】H04J3/16, H04J3/07
【公开号】CN104904148
【申请号】CN201380063084
【发明人】K-D·弗里奇, G·迈尔, J·拉恩, W·托玛斯
【申请人】阿尔卡特朗讯
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月22日
【公告号】EP2738964A1, US20150288538, WO2014086592A1
【技术领域】
[0001] 本发明设及电信领域，更具体地，设及用于在光传送网络中传输光学信号的方法 和相关装置。
【背景技术】
[000引ITU已经在ITU-TG. 709中定义信号格式和光传送网络（cyra)的接口。基本帖结构 是大小为k(OTUk)的光传送模块，其中k可W是1、2、26、3、362或4。其包含成帖（化31111叫） 和分段（section)开销加上尺寸为k的称为光数据单元（ODUk)的位同步映射的传送实体。 0孤k包含有效载荷区域加上0孤k开销。光有效载荷单元（OPUk)被映射到有效载荷区域， 携带客户机信号或正被时分多路复用的其他低阶（lowerorder)0DU。（yrak信号在通常 ±20ppm的某些规定限制内是异步的。
[0003] 为了创建OUT帖，客户机信号速率首先在0PU层被适配。该适配包含将客户机信 号速率调整到0PU速率。0PU开销包含用于支持客户机信号的适配的信息。然后经适配的 0PU被映射到0DU。0DU开销包含允许端对端监管和串联连接监控的开销字节。最后，0DU 被映射到0TU，其提供成帖W及分段监控和前向纠错（FEC)。
[0004] 在光传送网络中，连接在0DU级被交换。因此，0DU是沿着网络路径行进的可交换 传送实体。0TN的特有特征是异步操作和0孤k到(yrak的位同步映射，该导致W下事实，即 被连接到网络节点的另一个输出的被接收的〇〇化，确定在该输出处的(yrak信号的时钟。
[0005]OTOk帖的开始是通过扫描帖对准信号（FA巧而被检测的。一旦发现FAS，接收网 络元件就与到来的信号的时钟和帖相位对准，并停止扫描到来的信号。在该状态，网络元件 检查FAS是否处于到来的帖的期望位置。转发帖的网络元件将接收的信号的FAS在出口处 重写，W补偿在到来的该FAS中的可能的位错误。
[0006] 在网络操作期间，可能发生的是，相位偏移例如由于连接切换、维护信号的插入或 移除等而发生。该些相位偏移被网络元件检测到，因为其在到来的信号中的期望位置未找 到FAS。当对于六个连续帖在期望位置未发现FAS时，网络元件开始扫描新的FAS位置，并 使其本身在两个帖内对准新的帖位置。因此需要8个帖直到网络元件使其本身对准到来的 信号的相位偏移。0TN标准要求在该8个帖周期期间，网络元件继续在期望的帖开始位置处 将FAS写入输出信号中。
【发明内容】
[0007] 在0TU/0DU帖和时钟的帖和/或相位瞬变的情况下，相位或者帖瞬变将通过网络 传播，迫使一连串的不同节点随后在帖和频率对准方面重新同步。原因是OTOk到0孤k帖 的固定对准。至于0D化到(yrak的位同步映射，光传输过程和同步也将受到频率/相位瞬 变的影响。该将导致产生业务的瞬时中断化it)，并且在瞬变结果的每个节点重新同步时间 将增加。
[000引特别地，对于在相位偏移的情况下网络元件需要用来重新对准的8个帖而言，下 游网络元件仍将在期望位置查找FAS,并将只在上游网络元件已经使其本身对准新相位之 后才开始检测相位偏移。该需要另外8个帖。因此相位偏移沿着路径加强，并且在该路径 中的每个网络元件需要8个帖。
[0009] 发明人已经考虑到，随着引入相干光传输，由于相干光接收器对相位和频率瞬变 非常敏感的事实，该问题严重地增加。尽管OTN成帖器需要8个帖用W重新对准新的相位 和频率，该相当于在40G和更高速率时大约25微秒或更少，相干光接收器将需要更长时间 (即在毫秒范围中）用W调整到相位和频率瞬变。对网络的影响因此可W在几十毫秒的范 围内，该是无法容忍的。因此，需要一种消除对OTN网络的相位和频率偏移影响的方法和相 关网络元件。
[0010] W下出现的该些和其他目标是通过在光传送网络的光纤部件上传输异步传送信 号的方法实现。异步传送信号具有被称为光传送单元的帖结构，其中每个光数据单元包含 帖对准信号和具有开销分段和有效载荷分段的高阶光数据单元。光数据单元表示在光传送 网络内的可切换传送实体并且被同步地映射到对应的光传送单元中。异步传送信号将被封 装到外部传送帖中，该外部传送帖提供比异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速 率。输出光信号W本地产生的时钟速率产生，并通过光纤部件传输，该输出光信号包含具有 封装的异步传送信号的外部传送帖。
[0011] 为了封装异步传送信号，其比特速率被通过码速调整和填充过程适配到从本地产 生的时钟获取的外部传送帖的有效载荷速率。该消除偶尔出现在所接收的异步传送信号中 的任意帖相位或频率瞬变。速率适配后的传送信号然后W本地产生的时钟的速率被同步地 映射到外部传送帖。
【附图说明】
[0012] 现在将参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
[0013] 图1示出被封装到外部传送帖结构中的(yrak信号；
[0014] 图2示出用于将(yrak信号封装到外部传送帖中的发射机；
[0015] 图3示出用于终止被封装到外部传送帖中的(yrak信号的接收机；
[0016] 图4示出在外部帖结构的开销字段中传送的码速率调整信息拟及
[0017] 图5示出使用异步封装的信息流图。
【具体实施方式】
[001引在OTN传输中，在OTU/ODU帖和时钟瞬变的情况下，帖相位或频率瞬变将通过网络 传播，迫使一连串的不同节点随后在帖和频率对准方面重新同步。原因是OTOk与0孤k帖 的固定对准。至于0D化到(yrak的位同步映射，光传送过程和同步也将受到频率或相位瞬 变的影响。该将产生流量的瞬时中断，在瞬变经过的每个节点重新同步时间将增加。该影 响在ITU-T Rec. G. 798中在G. 798修正2 (04/2012)中目前公开的第14. 5. 1. 1. 2节的注解 中也被描述。
[0019] 在部件受到保护开关的影响和/或受到切换到代替信号传送或从代替信号传送 诸如AIS或0CI清除的影响之后，网络中会出现该样的瞬变。如先前所述，该导致0TN网络 中累积的瞬时中断。
[0020] 在非常高的传输速率的情况下，该样的频率或帖相位跃变确实还导致与光学模块 的接口中的信号的并行处理和例如DSP设备中的数字信号处理相关的定时恢复电路的锁 定的丢失，该锁定对于进行相干传送使需要的。重新同步时间更长，因此比先前所述的普通 OTN帖对准瞬时中断化it)的干扰更大。该信号瞬时中断时间明显比由级联成帖器重新同 步产生的信号瞬时中断更长。
[0021] 根据本发明的实施例，通过将口URec.G. 709兼容(yrak/0孤k帖异步传送映射到 支持略高速率的外部传送格式，该信号中断得W避免。独立码速调整和填充机制被应用于 将(yrak/0孤k信号同步到外部传送帖的有效载荷数据速率，其封装本机G. 709兼容的(yrak/ 0孤k信号。
[0022] 得到的输出信号的信号线时钟独立于传送的OTUk/OD化时钟，并且用于适配到不 同传送格式，如TDM(时分多路复用）、基于蜂窝的灵活填充方法或分组报文PDU可W被使 用。
[002引例如从0TNITU-TRec.G. 709格式已知的诸如AMP(异步映射过程）或GMP(通用 映射过程）的方法、或从ITU-TRec.G. 707中描述的SDH已知的基于指针的方法，或者还有 在基于分组或基于蜂窝的服务器层实施的情况下剩余时间标记（RT巧，可W被用作填充和 速率适配机制。
[0024] 填充和速率适配机制，当W高速率和合适的码速调整粒度使用时，确保相位噪声 的总最大值将被限于1yS或更小。该确保附加的抖动/漂移幅度小，W致于OTOk/ OD化服 务还可W被用于同步服务，而不降低性能。
[0025] 所述的封装将避免积聚经过网络的相位或频率不连续。作为结果，相位/频率瞬 变对相干高速光学器件的重新同步不会产生影响，并且在相干接收器中不需要信号处理的 重新对准，因为那些定时域已经被解禪。
[0026] 要在相干链路上传送的信号的0孤k被封装到链路相关的帖结构中，其允许服务 器帖中的册0DU的异步传送，该服务器帖同步到相干传送的并且不受(yrak帖噪声和跃变 的影响。实际上，所封装的是所接收的0孤k，包括所接收的FAS，但是不包括任意FEC。因而 信号还可W被称为移除阳C的OTUk，因为在接收(yrak信号的输入处阳C将被终止并且任意 误差被纠正。
[0027] 封装到外部传送帖中的0孤k的传送实施例在附图1中示出。0孤k20包含0DU开 销字段21、用于帖对准信号22的字段、用于0TU开销的字段23和具有0PU开销24和有效 载荷区域25的0PU。客户机信号26被映射到0PU有效载荷区域25中。客户机信号26可 W是利用AMP或GMP映射进行映射的信号，或如ITU-TG. 709中所定义的可W由低阶0DU 组成，ITU-TG. 709的最新版本02/12在此通过引用被并入本文。
[002引 G. 709要求为了传输0孤k20网络节点将帖对准信号FAS和OUT开销重新插入字 段22和23中，并增加FEC字节，W创建输出信号，该输出信号然后通过光学部件发送。然 而，根据本实施例，新的外部传送帖30W本地时钟被创建W携带0DU20。
[0029] 传送帖30包含有效载荷区域31、帖对准信号32、具有码速调整控制字节JC1-JC6 的开销字段33和FEC字段34。本实施例也利用众外部传送帖的所周知的(yrak帖结构。因 此，附加的开销字段35可用，其可W留置不用保留用于其他用途。
[0030] 帖对准信号32是携带字0A1和0A2的6字节字段，每个S遍，其中0A1 = "11110110"并且0A2 ="00101000"。在字节7中，如果用于其他开销处理，可w增加多帖 对准信号MFS。
[0031] 在该实施例中，传送帖30是4行3824列加上用于阳C的256个附加列的面向8 位字节的组织的结构。要传送的高阶0孤k，例如标称大约40, 319, 218. 983化it/s±20ppm 的ODU3或标称大约104, 794, 445. 815化it/s±20ppm的0DU4被封装到传送帖30的3808 个字节中。
[0032] 传送帖30总共具有4080列乘4行的结构。行1的列1-5表示开销字段并且包含 FAS32。列15和16,通常被称为OPU开销，携带码速调整控制字节JC1-JC6,列17-3824传 送封装的高阶0孤k20,，并且列3825-4080可用于阳C字节。
[003引由于传送帖30W本地未同步的时钟产生，所WOD化信号20的映射是异步的。码 速调整和速率适配机制被用于将0孤k的速率调整到传送帖30的有效载荷数据速率。在本 实施例中，G. 709中所定义的众所周知的通用映射过程（GM巧被用于码速调整和速率适配。
[0034] 作为W本地时钟速率异步映射到外部帖结构的结果，0孤k20的FAS没有被重新写 入，而是按照所接收的从输入到输出透明地传递。
[0035] 图2示出发射机的功能构建模块。该些块可W被布置在例如OTN网络节点的线卡 上。GMP映射器/处理器41接收要被发射的异步0孤k数据信号45和其时钟信号46。GMP 处理后的输出信号47和调整后的时钟48被馈送到0孤k映射器和成帖器42,其将信号47 同步映射到要发射的传送帖中。成帖的输出信号49和对应的时钟50被馈送到光学发射机， 其将信号49调制到光学载体上，并使其发射到输出光纤51上。自由运转的时钟发生器44 提供本地产生的时钟信号给GMP映射器/处理器41和ODU映射器/成帖器42。
[0036] GMP映射器/处理器41执行恒定比特率仰R)映射，该映射与ITU-TRec.G. 709 中定义的CBR映射到opu/ODU/crrak帖相似。
[0037] GMP是用于适应客户机和服务器层之间的标称比特率差异、W及可能出现在客户 机层信号和服务器层信号之间的时钟变化的机制。在固定和可变填充位置之间不加区分。 服务器帖（或多帖）被划分成一定数量的GMP字，其中每个字可W包含数据或填充物。利用 sigma/delta分配算法，包含数据的字跨服务器帖被尽可能均匀地分布上，量化到字大小。 [003引合适的操作只取决于已知被填充到每个帖（或多帖）中的数据字的数量的映射 器和解映射器。更大的GMP字大小被用于更高比特率的客户机，W避免对大的桶形移位器 的需求。必要时，附加的定时信息可W从映射器传输到解映射器，W满足客户机的定时需 求。该允许解映射器获知在每个服务器帖周期期间要由解映射器发射多少客户机字节（或 位）。
[0039] 控制Sigma/Delta算法的公式如下；
[0040] 每个有效荷载位置的内容是
[0041] -数据，如果（有效载荷位置X数据字节计数）mod(Pw"J<数据字计数，和
[0042] -填充，如果（有效载荷位置X数据字节计数）mod(Pw"J>数据字计数，
[0043] 其中是服务器帖有效载荷中的字位置的总数。
[0044] Pwtwt总是已知和固定的。相似地，正被估算的有效载荷位置也是固有地已知的。 最终变量、数据字计数从一帖到另一帖变化，W匹配正被映射的客户机的速率。对于每个帖 而言，合适的计数被映射器确定并且在0P化开销中利用JC1/2/3字节用信令通知给解映射 器。
[0045] 正被用信令通知的计数是14位，W支持OP化帖中的15232个有效载荷字节，并且 跨越JC1和JC2。为了确保在存在比特误差时接收器处的健壮性，JC3包含CRC-8,其允许 误差检测和一定量的纠错。还有对于计算增量或减量的编码，并且接收器中的状态机被用 于管理所接收的值W及比特误差的防护。在出现第一有效载荷位置之前，解映射器要求计 数，所W它需要在先前的帖中被确定和用信令通知。
[0046] 传送帖30,由于其重用与G. 709中定义的结构相似的结构，将在W下被称为 (yraat-k，传送帖的有效载荷单元被称为0P化t-k并且数据单元被称为0孤at-k。
[0047] 在本实施例中，0孤at-k的有效载荷区域被结构化为32-字节（256-位）块。在 0孤at-k的行1中，第一 32-字节将标记为1，下一个32-字节将被标记为2,W此类推。 0孤at-k帖有效载荷区域中的32个字节的组被从1到476编号。在GMP映射处理器的控 制下，利用G. 709附录D中定义的GMP码速调整控制0H，来自信号48的0孤k帖的256-位 (32字节等效）的块被映射到(yraat-k化=4或3)的32字节块中，G. 709附录D在此通过 引用并入本文。
[0048] 在该方面，0孤at-k有效载荷区域的每个32字节块可W携带填充信息或要被传送 的0孤k帖的数据的256位。该意味着，在GMP数据/填充控制机制的控制下，客户机信号 48的256个连续位的组被映射到0P化t-k有效载荷区域的32个连续字节的组中。0P化t-k 有效载荷区域中的32字节的组可W携带256个客户机位或携带256个填充位。填充位被 设定为零。
[0049] 传送的0孤k的映射解映射的码速调整信息被映射并且在列15和16中的码速调 整位置中被传送。为此，要根据G. 709附录D编码该信息。该码速调整信息的映射在附图 4中示出。
[0化日]对JC1至IjJC6位置中的 信号的信号编码是根据ITU-T建议G. 709的附录D执行的。 可适用的成帖是0P化t-k等效的，并且对于0孤at-k使用的m是256。
[0化1] 当每个服务器帖的客户机n-位数据实体的数目C。不是整数时，每个服务器帖t的 客户机n-位数据实体的数目化(t)将在最大值（上限）和最小值（下限）之间变化。在 该情况中，该些值被给定用于0DU3和0DU4的映射，如W下表格1中所示。
[0化引如ITU-T G. 709中定义的，对于k=3, 4, 0孤k的速率是；
[0053]孤U3:239/236x39813120化it/s±20卵m[0化4]孤U4:239/227x99532800化it/s±20卵m [0 化 5]
[0057] 表1 ;Cm(m= 256)用于将0孤k透明传送到OPUat-k化=3, 4)
[0058] 下限Cm，mh(m= 256)和上限Cm，m"(m= 256)值都表示客户机/0P化pm偏置组合的 边界（即，min.客户机信号/max. 0PU和max.客户机信号/min. 0PU)。在稳定状态，客户机 /0PU偏置组合的给定实例不应当导致产生在该范围的Cm值而是应当在尽可能小的范围内。 在瞬变ppm偏置条件下，例如正常信号的AIS或由于保护开关的帖跃变，产生在范围到 外的Cm值是可能的，并且GMP解映射器应当容忍该样的事件。总计块的最大数目是 每个帖476个。
[0059] k= 3, 4的夕F部传送帖OTUat-k的速率如下；
[0060] 0P化t-3 ;238/255X243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[006UOP化t-4 ;240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[006引标称0孤at-k的速率大约是：对于OP化t-3是41611131. 87化bit/s并且对于 0P化t-4 是 105, 232, 916. 29956化it/s。
[006引孤化t-3 ;239/255X243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[0064]孤化t-4 ;239/238X240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[00化]标称0孤at-k速率是大约；对于0孤at-3是41，785, 968. 560化it/s并且对于 孤化t-4 是 105, 675, 071. 41006化it/s。
[0066] OTUat-3 ;243/217X39, 813, 120化it/s±20卵m
[0067] OTUat-4 ;255/238X240/227X99, 532, 800化it/s±20卵m
[0068] 标称(yraat-k速率是大约；对于（yraat-3是44, 583, 355. 576化it/s并且对于 OTUat-4 是 112, 749, 553. 178化bit/s。
[0069] 在如W上所示在OTOat-k帖的定义之后的规则还可W用于其他速率。基本条件 是，当传送0P化t-k(或其他类型的容器）W最低速率运行时传送容器的速率需要大于要W 最大速率被传送的信号的速率。
[0070] 对于任意其他和未来速率，例如可能约400抓it/s的0D呪，该原理也适用。该原理 的最优实施的精确帖就位的数目而言也是优化的问题，并且本领域的普通技术人员可W容 易地选择。
[007U 对于0孤at-3、OTUat-4的速率，由于结合可用实施和高宽带效率，值256是优选 值。对于其他速率，不同值可能由于分频器振荡器实施的简洁性和帖映射带宽效率而是合 适的。
[0072] 光学接收器在附图3中示出。其包含相干光接收器61、用于终止所接收的传送 帖的分段开销的解帖器62、用于从所接收的传送帖的有效载荷单元中异步地提取映射的 0D化信号的解映射器63、时钟数据恢复电路64W及用于提取的0孤k帖的成帖器和开销处 理器65。
[0073] 像该样的相干光接收器在本领域是众所周知的。光相干接收器的原理和设计在 IE邸期刊SelectedTopicsinQuantumElectronics, 2010 年 9/10 月第 16 卷第 5 期 第 1227-1234 页A.Leven等人的文章"Real-TimeImplementationofDigitalSignal ProcessingforCoherentOpticalDigitalCommunicationSystems" 中被描述，其公开 内容在此通过引用被并入本文。
[0074] 相干光接收器的主要构建模块是自由运行的本地振荡器（L0)激光器、用于混合 传输的光学信号和LO激光器信号的光学混合、两对平衡光电探测器、可变增益放大器、模 拟数字转换器（ADC)、和数字信号处理器值S巧单元，其对数字化的模拟信号执行数字信号 处理，W恢复传输的符号值。
[0075] 数字处理包括色散补偿、时钟恢复和重新定时、偏振去旋转和偏振模色散的补偿 (PMD)、载波相位和频率估计、W及最终的符号值估计。
[0076] 该些数字信号处理步骤需要滤波器参数的适配，其需要盲适配并且花时间收敛。 因此，输入信号中的帖或频率瞬变将干扰相干检测，且将需要新的适配过程直到信号可W 被正确地接收到。因此，通过利用传输网络节点将要传送的信号封装到外部帖结构中，本实 施例避免了帖和频率瞬变，外部帖结构W只对于特定光纤部件有效且不需要来自任何同步 源的同步的本地时钟产生，其是要传送的信号的输入时钟或内部或外部网络元件时钟。
[0077] 光学接收器61的输出是时钟和数据信号66、67,其被馈送到帖终止单元62。该解 帖器终止所接收的传送帖的开销，并执行FEC处理，用W纠正可能的传送误差。
[007引解帖器62的输出被发送到GMP解映射器63,其提取异步嵌入的0孤k信号。结果 是最初被封装到所接收的传送帖中的本机0孤k信号。该信号70被馈送到时钟数据恢复 (CDR)块64,该块具有300化带宽化L，W消除源自GMP映射和填充机制的相位抖动。滤波 后的时钟72和数据信号71被馈送到0DU成帖器，其实施标准0DU开销处理，并提供0孤k 帖73和时钟74给接收网络元件的标准0孤k互连功能（未示出）。
[0079] 最基本的互连功能将是将附图3的连接光学接收器（数据和时钟输出73、74)连 续地连接到附图2的光学发射机（数据和时钟输入46, 45)，因此实施3R再生器（3R;重新 放大-重新整形-重新定时）。其他更灵活的互连功能可W通过空间或空间/时间转换矩 阵实施，因而在具有多个输入和输出（I/O)接口或线卡的网络元件中实施交叉连接功能。
[0080] 图5示出利用OTUat-k封装传送0孤k信号的口U-T型网络和信息流程图。功能 81是标准0孤k/(yrak适配功能，并且功能82是源端(yrak终止功能。该发生在0孤k/OTUk 时钟域97内。在点83,要传送的0孤k/OOTk进入本地时钟44的(yraat-k时钟域98,并且 被作为恒定比特速率（CBR)信号处理。功能84是(yrak/OTUat-k适配功能，并且功能85是 源端(yraat-k终止功能。（yrak/OTUat-k适配功能84包括GMP映射和填充过程。
[OOW] 然后信号通过0TN80连接。在中间网络元件处，OTUat-k信号进入信宿端(yraat-k终止功能86和适配功能87。然后信号可W在OTOat-k子层连接点80或在CBR信号连接点 80'被适配。因此，适配功能87是0T化t-k子层适配功能或0T化/OTUat-k适配功能。
[0082]通过连接 点80, 80'，信号进入新的本地时钟(yraat-k域99,并且受到包括映射和 填充操作的OTOat-k适配功能的支配。功能90执行，然后源端(yraat-k终止功能，并且信 号通过0TN80连接到目的地网络元件。
[0083] 在目的地，信号受到信宿端(yraat-k终止功能91和OUT/(yraat-k适配功能的支 配，用W提取传送的OTOk作为CBR信号93,其中其被馈送回原始(yrak时钟域97,并且经历 传统的OTOk终止94和0孤k/(yrak适配95功能。
[0084] 附图中所示的各个元件的功能可W通过使用专用硬件和与合适的软件关联的能 够执行软件的硬件提供。当由处理器提供时，功能可W由单个专用处理器、单个共享处理 器、或由多个独立处理器提供，多个独立处理器中的一些处理器可W是共享的。而且，术语 "处理器"或"控制器"的显式使用不应当解释为专口指能够执行软件的硬件，并且可W隐式 地包括但不限于，数字信号处理器值S巧硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC)、场可编 程口阵列（FPGA)、用于存储软件的只读存储器（ROM)、随机存取存储器（RAM)和非易失性存 储器。还可W包括其他传统的和/定制硬件。
[0085] 说明书和附图仅仅图示本发明的原理。因此本领域的普通技术人员将能够信道不 同布置，该布置尽管未在本文中显式描述或示出，但是体现本发明的原理，且被包括在本发 明的精神和范围内。而且，本文中阐述的所有示例都是旨在于明确为只用于教学目的W帮 助读者理解本发明的原理和发明人为进一步发展本领域而贡献的概念，从而，所有示例都 应被解释为不限于该样具体阐述的示例和条件。而且，本文中阐述本发明的原理、方面和实 施例W及本发明的具体示例的所有陈述都旨在于涵盖本其等价物。
【主权项】
1. 一种在光学传送网络的光纤部件上传输异步传送信号的方法，所述方法包括： -接收所述异步传送信号（45)，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元的帧结 构，每个光学传送单元包括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段（25)的 高阶光学数据单元（20);所述光学数据单元（20)表示在所述光学传送网络内的可交换传 送实体并且被同步地映射到对应的光学传送单元； _将所述异步传送信号（45)封装到外部传送帧（30)中，所述外部传送帧提供比所述异 步传送信号（45)的标称比特速率更高的有效载荷速率； -利用本地产生的时钟（44)生成输出光信号（51)，所述输出光信号（51)包括具有所 述封装的异步传送信号（45)的所述外部传送帧（30);以及 _在所述光纤部件上传输所述输出光信号； 其中所述封装包括： -通过码速调整和填充过程使所述异步传送信号（45)的比特速率适配到从所述本地 生成的时钟获取的所述外部传送帧（30)的所述有效载荷速率，以及 -将速率适配后的传送信号（47)以所述本地生成的时钟（44)的速率同步地映射到所 述外部传送帧（30)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述本地生成的时钟是自由运行的未同步的时钟 (44)〇3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述码速调整和填充过程使用固定字大小，其中 每个字可以包含数据或填充物，以及用于确定包含数据的字和包含填充物的字的分布的 Signma/Delta算法。4. 根据权利要求3所述的方法，其中码速调整和填充过程包括在ITU-TG. 709附录D 中所定义的通用映射过程。5. 根据权利要求3所述的方法，其中所述固定块大小是256位。6. 根据权利要求1所述的方法，包括增加前向纠错字节至所述外部传送帧。7. 根据权利要求1所述的方法，其中在封装所述异步传送信号之前，在所述异步信号 被接收时包含在所述异步信号中的前向纠错字节被移除并且错误被纠正。8. -种用于在光学传送网络中使用的发射机，其包括： -用于接收异步传送信号（45)的输入，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元 的帧结构，每个光学传送单元包括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段 (25)的高阶光学数据单元（20);所述光学数据单元（20)表示在所述光学传送网络内的可 切换传送实体并且被同步地映射到对应的光学传送单元； -用于生成本地时钟的本地时钟发生器（44); _用于将所述异步传送信号封装到外部传送帧中的电路，所述外部传送帧提供比所述 异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速率； 其中所述电路包括： -用于通过码速调整和填充过程使所述异步传送信号（45)的比特速率适配到从所述 本地生成的时钟（44)获取的所述外部传送帧（30)的所述有效载荷速率的映射器（41);以 及 _用于以所述本地时钟（44)的速率将速率适配后的传送信号同步地映射到所述外部 传送帧的成帧器（42); 所述发射机进一步包括用于生成输出光学信号（51)的光学发射机（43)，所述输出光 学信号（51)包括具有所述封装的异步传送（45)的所述外部传送帧（30)。9. 根据权利要求8所述的发射机，其中所述电路包括GMP处理器（41)。10. 根据权利要求8所述的发射机，其中所述时钟发生器（44)包括自由运行的振荡器。11. 根据权利要求10所述的发射机，其中所述振荡器具有±20ppm的精确性。12. -种用于在光学传送网络中使用的接收器，其包括： -用于电恢复所接收的光学信号（60)的时钟（67)和数据（66)的相干光接收器（61); -用于终止传送帧（30)的帧终止单元（62)，所述传送帧（30)携带被异步地映射的异 步传送信号，所述异步传送信号具有被称为光学传送单元的帧结构，每个光学传送单元包 括帧对准信号（22)和具有开销分段（21)和有效载荷分段（25)的高阶光学数据单元（20); 所述光学数据单元表示在所述光学传送网络内的可切换传送实体并且被同步地映射到对 应的光学传送单元； -用于从所述传送帧（30)的有效载荷区域（31)提取所述被异步地映射的异步传送信 号的解映射器（63);和 -用于滤波所提取的异步传送信号（68)的时钟（69)的时钟数据恢复电路（64);以及 -用于处理包含在所述异步传送信号中的所述高阶光学数据单元（20)的ODU开销的ODU开销处理器（65)。13. 根据权利要求12所述的接收器，其中所述时钟数据恢复电路（64)具有300Hz或更 小的带宽。14. 一种用于在光学传送网络中使用的网络元件，其包括一个或多个根据权利要求8 所述的发射机和一个或多个根据权利要求12所述的接收器和执行互连功能的一个或多个 元件。
【专利摘要】描述了一种用于在光学传送网络的光纤部件上传输异步传送信号的方法和相关装置。要被传输的异步传送信号的高阶光学数据单元(20)将被封装到外部传送帧(30)中，该外部传送帧(30)提供比异步传送信号的标称比特速率更高的有效载荷速率。包含具有封装的异步传送信号的外部传送帧(30)的外部光学信号以本地生成的时钟速率(44)产生并在光纤部件上传输。为了封装异步传送信号，其比特速率被通过码速调整和填充过程适配到从本地生成的时钟(44)获取的外部传送帧(30)的有效载荷速率。这消除在接收的异步传送信号中偶尔出现的任意帧相位或频率瞬变。然后速率适配后的传送信号以本地生成的时钟(44)的速率被同步地映射到外部传送帧(30)。
【IPC分类】H04J3/16, H04J3/07
【公开号】CN104904148
【申请号】CN201380063084
【发明人】K-D·弗里奇, G·迈尔, J·拉恩, W·托玛斯
【申请人】阿尔卡特朗讯
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月22日
【公告号】EP2738964A1, US20150288538, WO2014086592A1
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