Podręcznik

5.3. Systemy i sieci OTH

Rozwój techniki światłowodowej i rosnące potrzeby transmisyjne spowodowały zmiany w sieciach transportowych. Opracowany został standard OTH (Optical Transport Hierarchy) stanowiący podstawę rozwiązań stosowanych w sieciach OTN (Optical Transport Network). W przeciwieństwie do sieci SDH, które również jako medium transmisyjne używają niemal wyłącznie światłowodów w sieciach OTN przesyłane sygnały optyczne w węzłach tranzytowych nie są konwertowane na sygnały elektryczne, jak to zawsze ma miejsce w urządzeniach sieci SDH. Dlatego w nazewnictwie urządzeń sieci OTN wprowadza się prefiks O (optical). I tak mamy: OMux – optyczne multipleksery, OADM – optyczne krotnice transferowe, OXC – optyczne przełącznice cyfrowe. 
Sygnały optyczne transmitowane we włóknie światłowodowym składają się z więcej niż jednej długości fali (może ich być nawet powyżej stu). W przypadku systemów DWDM używane jest trzecie okno optyczne w zakresie od 1530 nm do 1565 nm (czasami do 1625 nm). W tabeli 3.6 podano najważniejsze warianty sieci WDM i ich cechy.
Sieci OTH stanowią warstwę usługową dla innych sieci, np. SDH. Sygnały wejściowe/wyjściowe do sieci OTH są sygnałami elektrycznymi o przepływnościach binarnych wynoszących około 2,5 Gb/s. 10 Gb/s, 40 Gb/s i 100 Gb/s. Pierwsze trzy przepływności odpowiadają przepływnościom sygnałów w sieciach SDH (STM-16, STM-64 i STM-256). Łączna szybkość transmisji na wszystkich długościach fal w jednym włóknie może wynosić kilka, a nawet powyżej 10 Tb/s.

Tabela 3.6. Wybrane warianty systemów WDM

Struktura zwielokrotniania sygnałów optycznych w hierarchii OTH jest ścisłe określona, ale możliwe jest wykorzystywanie poszczególnych długości fal do przesyłania sygnałów o różnych przepływnościach binarnych. Warto podkreślić, że jedna długość fali jest używana do  zarządzania elementami sieci OTN i sygnał przesyłany na tej długości fali jest jako jedyny, zawsze konwertowany w elementach sieci na sygnał elektryczny. Informacje w nim przesyłane służą na przykład do sterowania przełączaniem sygnału optycznego, ale nie tylko.
Sygnały klienta sieci OTH przesyłane na danej długości fali są umieszczane w ramkach nazywanych optycznym jednostką transportową - OTU. Ramka OTU zawsze składa się z 4 wierszy i 4080 kolumn i całkowitej liczby bajtów wynoszącej 4x4080 bajtów, ale o czasie trwania zależnym od rzędu modułu. W standardzie SDH czas trwania ramek modułów STM był zawsze taki sam (125 µs), ale liczba bajtów ramki zależała od rzędu modułu. Tu jest inaczej.  Ogólną strukturę ramki OTU pokazano na rys. 3.18. W jej skład wchodzą jednostki OPU – optyczna jednostka pola użytkowego i ODU – optyczna jednostka danych.
 

 Rys. 3.18. Struktura ramki jednostki OTU; FAS – wzór fazowania ramki, OH – nagłówek OTU, OH-ODU – nagłówek ODU, OH-OPU – nagłówek OPU, Klient – sygnał klienta, FEC – bity korekcji błędów

Rys. 3.19. Tworzenie sygnałów OTM; OMS – optyczna sekcja multipleksacji, OTS – optyczna sekcja transportowa, OSC – optyczny kanał nadzoru
 

Sygnał klienta, a dokładniej kolejne jego fragmenty w kolejnych ramkach, jest umieszczany w polu użytkowym. Elementem ramki jest nagłówek ze wzorem fazowania i między innymi sygnałami alarmowymi oraz bajty korekcji błędów FEC. W ramce musi być również możliwość dynamicznego dopasowania przepustowości kanału transmisyjnego utworzonego z pól użytkowych do przepływności binarnej sygnału transportowanego (sygnału klienta), a to dlatego, że sieć OTN i urządzenia sieci klienta nie są i nie muszą być zsynchronizowane. Problem ten jest dokładniej omówiony w następnym module podręcznika. 

Tabela 3.6. Jednostki OTU, ODU, ich przepływności binarne  i przykładowe zastosowania (niektóre jednostki zostały pominięte)

Optyczna sekcja multipleksacji OMS jest odpowiednikiem sekcji multipleksacji w sieciach SDH, a optyczna jednostka transportowa OTU opdpowiednikiem sekcji regeneracji.
W sieciach OTN oprócz wspomnianych wcześniej urządzeń: OMUX, OXC i OADM stosuje się konwertery długości fali, wzmacniacze optyczne i regeneratory 3R. Określenie 3R wynika z tego, że elementy te elementy sieci wzmacniają sygnał optyczny (reamplification), odtwarzają jego kształt (reshaping) i odtwarzają sygnał zegarowy (retiming). Używając tej nomenklatury wzmacniacze optyczne mogą być oznaczane jako 1R.