Page 34 - 网络电信2022年3月刊

光通信中信号的多通路适配研究

顾艳丽，孙科学，肖 建
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院

摘要:光传送网（OTN）发展迅速，用较低的部署成本实现较高的传输速率是开发人员的研究焦
点，因此文中开展了对光传输中信号适配功能的研究。以光通路传送单元 4（OTU4）信号为研究对
象，设计了多通路并行接口，将 OTU4 帧分发到 20条逻辑通道上，之后进行比特交织，最终复用到光
模块的物理通道上。在多通道并行接口设计部分，重点研究了发送方向循环分布的多通道分发方式和
在帧中加入逻辑通道标识（LLM）的方法；阐述了接收方向帧对齐、通道标识恢复和多通道对齐的具体
实现方法、过程和实现状态机；并将整个设计在可编程门阵列（FPGA）上进行实现。简单介绍了逻辑
通道与物理通道之间比特复用和解复用的方法。结果表明，多通路并行接口结合FlexE、FlexO等技术
可以将传输信号自适应配置到不同的光模块。
关键词：多通路适配；光通信；信号适配功能；多通路并行接口；比特复用；

一、引 言 高速化的基础上进行多通道复用，可以在成本较低的情况下获
光传送网（Optical Transport Network，OTN）作为新 得更高的传输速率，满足用户更高的传输需求 [5-6] 。由于目前全
一代光传输技术，从试用到现在，经历了长期的现网验证，其 球主要为100Gb/s骨干光传输网，所以下面以100Gb/s光传输网
凭借诸多技术优势已经成为干线传输网的主要技术。随着通 络为例进行多通道并行接口的设计分析。
信行业日新月异的变化，各类通信产品从无到有，从简单到复
杂，数据通信业务不断增大，对网络通信容量的需求也急剧增 二、多通路并行接口实现
长，这对网络功能提出了更大的挑战。目前干线传输网的传输 用于支持OTN接口的信息有电信号和光信号两种。其中电
速率主要为100Gb/s，400Gb/s的传输速率也已出现。在应对不 信号包括光通路传送单元OTUk、光通路数据单元（Optaical
断增大的数据传输要求时，几种传输速率并存的情况会持续一 Channel Data Unit-k，ODUk）和光通路净荷单元（Optaical
段时间[1]。现有的传输网络设备成熟、价格稳定，若能继续 Channel Payload Unit-k，OPUk）。OTU4是100Gb/s光传输技术
[7]
使用现有设备实现几种速率的混传是经济、最有效的解决方 客户侧的光传送单元 。多通路并行接口在OTU4信号底层传输
法。以100Gb/s传输速率为例，IEEE 802.3ba标准中规定了物 系统中的位置如图1所示。
理层接口规范，100Gb/s信号可以在4条或10条物理通路上并行 图1 光发送、接收流程
承载传输，即可以在每个波道为25Gb/s或10Gb/s的光模块上使
用 [2-3] 。G.709标准中规定光通路传送单元4（Optical Channel
Transport Unit 4，OTU4）是采用100Gb/s信号进行映射复用 [3-
4] ，但OTU4接口是否可以重用于基于IEEE 802.3ba的信号开发
的光模块有待研究。为了能实现重用，将收到的100Gb/s信号进
行映射，形成OTU4帧后分发到多通路并行接口上，同时能满足 当100 Gb/s信号经过 Mapper/Framer后，输出数据格式为
IEEE 802.3ba物理层接口规范即可。 一个通道的并行数据。通过某种方式将这一个通道的并行数据
通过提高单模带宽来提高以太网速率，并减小开发难度， 变成多个通路的并行接口信号，这样可以降低对系统时钟频率
是改进网络问题的有效办法。但这个发展过程需要时间，在技 的要求。选择合适的通道数量，可以将多通道复用到不同光模
术还未成熟之前，会有一段过渡时期。在这个期间，能有一个 块的物理通道从而将信号传输出去。设计中考虑该多通路并行
合适的方式很好地衔接发展前后的设备使用和技术变化有着重 接口须能消除传输中的通道延时、便于对齐，并保证在接收方
要的意义。多通道的复用就是其中一个有效的办法。在单通道 向能够正确恢复和易于恢复。下面阐述多通路并行接口的具体

网络电信 二零二二年三，四月 69