ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ OTN-OTH С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ АСПЕКТОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Введение

В последние годы повышаются требования к качеству сервиса и общей пропускной способности сетей.  Технология SDH наиболее полно отвечала запросам операторов. На лидирующие позиции данную технологию выводили факторы высокой надежности и управляемости, возможность передачи разнородного трафика. Появление уплотняющей технологии DWDM в оптоволоконной сети позволило увеличить один из ключевых параметров существующих волокон -  полосу пропускания. Однако появилась другая проблема -  управляемость трафика.

Появление Оптической Транспортной Сети (OTN) позволило успешно совместить гибкость и надежность технологии SDH с широкой пропускной способностью, гарантируемой системами DWDM. Этот стандарт переносит технологию SONET/SDH, работающую на одной длине волны к волновой многоканальности, а предлагаемый режим FEC (Forward Error Correction) открывает возможность для уменьшения числа регенераторов сигнала и, как следствие, снижение затрат на внедрение и обслуживание сети.

Технология OTN

Оптическая транспортная сеть OTN (Optical Transport Network) на основе технологии мультиплексирования оптической транспортной иерархии OTH предназначена для построения транспортных магистралей с пропускной способностью до десятков Тбит/с. Это достигается сочетанием гибкого цифрового мультиплексирования стандартных циклических блоков, с одной стороны, и гибким построением оптических каналов и их мультиплексированием в управляемые оптические модули, с другой стороны.

Структура сети описана в Рекомендации МСЭ-Т G.709 Network Node Interface for the Optical Transport Network (OTN).

Разработанная специально для OTN функция добавления заголовков к транспортным структурам, называемая Wraped Overhead (WOH) , является по сути адаптированной к DWDM версией строительства транспортных модулей STM. WOH сделала реальной возможность контроля и управления клиентской сигнальной информацией.

Рис. 1 – Формирование структуры транспортного потока OTN

Аспекты информационной безопасности

Наиболее важными аспектами информационной безопасности являются

• конфиденциальность
• целостность
• доступность

Конфиденциальность – состояние информации, при котором доступ к ней осуществляют только субъекты, имеющие на него право.

Целостность – актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения. 

Доступность – возможность за приемлемое время получить требуемую информационную услугу.

Исследование технологии OTN с точки зрения конфиденциальности

Технология OTN – технология передачи информации. Поэтому обеспечение конфиденциальности не предусмотрено. Для обеспечения конфиденциальности необходимо применение криптографических или иных методов защиты информации.

Исследование технологии OTN с точки зрения целостности

Целостность информации обеспечивается за счет проверочных битов в разных блоках.

Формирование блоков нагрузки оптических каналов OPU

Блоки нагрузки оптических каналов OPU предназначены для упаковки цифровых информационных данных с синхронным по битам или асинхронным согласованием скоростей. Заголовок OPU не содержит битов индикации ошибки.

Блок данных оптического канала ODU

Блок ODU - информационная циклическая структура, используемая в оптическом канале для поддержки тракта из конца в конец. Информационная циклическая структура ODU представлена двумя частями: полем нагрузки OPU и полем заголовка ODU. В заголовке ODU содержится информация о функциях эксплуатации и управления при поддержке оптического канала OCh.

В этом блоке биты контроля ошибок находятся в байтах наблюдения тракта PM (Path Monitoring) и тандемного соединения ТСМ:

• BIP-8, Bit Interleaved Parity-8 -  контроль ошибок методом битового паритетного сравнения восьми битов, производимый аналогично в SDH, но с передачей контрольного слова через цикл.
• Байт сообщения обратного канала, содержащий биты:

• BEI/BIAE, Backward Error Indication/Backward Incoming Alignment Error  - индикация ошибки в обратное направление; используется с системой контроля BIP-8 для оповещения удаленной стороны об ошибках / индикация ошибки выравнивания входящего сигнала в обратное направление (используется только в полях ТСМ1–ТСМ6);
• BDI, Backward Defect Indication — индикация дефекта (повреждения) в обратное направление. Информация передается одним битом, если число обнаруженных ошибок BIP-8 превысит 8;
• STAT, Status — состояние тракта ODU

Оптический транспортный блок OTU

Оптический транспортный блок OTU является основным цифровым транспортным средством оптической сети OTN, передаваемым с определенной цикличностью в оптическом канале. В структуру OTU помещаются блоки ODU.

Блок OTU перед отправкой в оптический канал проходит процедуру скремблирования, с целью повышения надежности синхронизации устройств, подключенных к линии связи и уменьшения уровня помех, излучаемых на соседние линии многожильного кабеля. Байты заголовка ОН (FAOH, OTU OH) не скремблируются.

Проверочными битами в структуре заголовка блока OTU являются: 

• BIP-8, Bit Interleaved Parity — битовое паритетное сравнение по 8 битам;
• BEI, Backward Error Indication — индикатор ошибки в обратное направление;
• BIAE, Backward Incoming Alignment Error — ошибка согласования на входе для передачи в обратном направлении;
• BDI, Backward Defect Indication — индикация дефекта в обратное направление;
• IAE, Incoming Alignment Error — ошибка согласования на входе.

Битами BIAE производится оповещение об ошибочном состоянии упаковки данных в OTU при мониторинге секции OTU.

Таблица 1

Состояния битов BEI/ BIAE и их интерпретация

Поле FEC OTU предназначено для обнаружения и исправления ошибок в цикле OTU. Для обнаружения и исправления ошибок чаще всего используются циклические блочные коды: коды Хэмминга, коды Боуза-Чоудхури-Хоквенгема (БЧХ), коды Рида-Соломона (RS).

Для исправления ошибок в OTU применяется 16-символьный код RS (255, 239), который относится к классу линейных циклических блочных кодов.

RS (255, 239) может корректировать до восьми символьных ошибок. При этом число обнаруживаемых ошибок составляет 16 в подстроке с FEC. Практическая эффективность кодирования RS (255, 239) может составить от 5 до 8 дБ, т.е. FEC позволяет увеличивать длины участков передачи по сравнению с системами без FEC.

Блок группирования оптических несущих частот порядка n OCG-n

Блок группирования оптических несущих частот порядка n OCG-n, (Optical Carrier Group of order n) предназначен для мультиплексирования/демультиплексирования до 16-и частот. Предусмотрено две разновидности группирования: OCG-n.m и OCG-nr.m.

Благодаря группированию OCG-n создается оптическая секция мультиплексирования OMS-n, в которой образуются блоки оптического мультиплексирования OMU-n (Optical Multiplex Union-n, n > 1). Для поддержки уровня оптической секции мультиплексирования создается заголовок секции мультиплексирования OMS-nOH, транспортируемый в сервисном канале OOS.

В OMS-nOH определены функциональные блоки данных обслуживания:

• FDI-P, Forward Defect Indication-Payload — индикация дефекта нагрузки «вперед», т.е. в прямом направлении передачи сигнала OMS-n (состояние: нормально или повреждено);
• FDI-O, Forward Defect Indication-Overhead — индикация дефекта заголовка «вперед», т.е. в прямом направлении передачи сигнала OMS-n (состояние: нормально илиповреждено);
• BDI-P, Backward Defect Indication-Payload — индикация дефекта нагрузки в обратном направлении передачи сигнала OMS-n от места обнаружения;
• BDI-O, Backward Defect Indication-Overhead — индикация повреждения (дефекта) заголовка OMS-n в обратное направление от места обнаружения;
• PMI, Payload Missing Indication — индикация пропадания информационной нагрузки в упаковках ОССр сигналов оптических каналов.

Блок оптического транспортного модуля OTM-n.m

Блок оптического транспортного модуля OTM-n.m поддерживает оптическую секцию передачи OTS-n в оптической транспортной сети OTN. Модуль OTM-n.m создается в OTS-n и состоит из оптических частот нагрузки OMS-n и отдельного заголовка OTS-n OH, передаваемого в OOS.

В OTS-n OH определены функциональные блоки данных обслуживания (мониторинга): TTI, BDI-P, BDI-O и PMI.

Исследование технологии OTN с точки зрения доступности

Технология OTN позволяет передавать по транспортной сети данные разных типов внутри стандартных контейнеров с фиксированным временем доставки. Таким образом, пользователю гарантировано получение нужной ему услуги за приемлемое время.

Полный перечень стандартизированных контейнеров на уровнях OTU и ODU и точные значения скоростей можно найти в документах ITU-T.

Заключение

Из проведенного исследования мы можем сделать вывод, что технология OTN не обеспечивает конфиденциальности передаваемой информации. Однако благодаря проверочным битам в заголовках и использованию режима FEC обеспечивается целостность информации. Также, благодаря высокой скорости передачи информации, обеспечивается ее доступность.

Список литературы:

1. Власов И.И., Сладких. Д.В.  Что такое OTN? // Вестник связи. — 2008.—№ 1.— С. 81-85
2. Оптоволоконные линии и связь [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://www.diagram.com.ua/list/communication/optovolokno.shtml (дата обращения: 10.09.2016)
3. Сети OTN — Optical Transport Network [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://www.evileg.ru/baza-znanij/tehnologii-peredachi-dannyh/seti-otn-optical-transport-network.html (дата обращения: 25.08.2016)
4. Технология DWDM [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://www.prointech.ru/kb/uplotnenie-vols/dwdm-tehnologiya.html (дата обращения: 07.09.2016)
5. Технология SDH. Синхронная цифровая иерархия [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://www.linkc.ru/article.php?id=259 (дата обращения: 09.09.2016)
6. Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети: Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению «Телекоммуникации» — Москва: Эко - Трендз, 2008. —271. с.
7. Цифровая кросс-коммутация OTN [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://t8.ru/?page_id=6338 (дата обращения: 10.09.2016)
8. DWDM Технология [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://www.evileg.ru/baza-znanij/tehnologii-peredachi-dannyh/dwdm-tehnologiya.html (дата обращения: 07.09.2016)
9. DWDM – технология уплотнения оптических каналов [электронный ресурс] — Режим доступа —URL: http://shop.nag.ru/catalog/article/id/19/catalog_id/71 (дата обращения: 07.09.2016)
10. OTN – это не только FEC [электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http://modultech.ru/node/240 (дата обращения: 10.09.2016)