-Analiza aprofundată a tehnologiei OTN

Ce este OTN

OTN (rețea de transport optică)este următoarea-generație de sistem de transport optic standardizat de ITU-T, cu standarde de bază inclusiv G.709 (specificații de interfață), G.798 (funcții de echipament) și G.872/873 (arhitectură de rețea).sisteme OTNconstruiți un cadru de încapsulare și gestionare a stratului digital deasupra transmisiei stratului optic, realizând o rețea de transport hibrid opto-eficientă.

OTN adoptă o structură imbricată cu trei-straturi, fiecare strat responsabil pentru diferite funcții de transport:

OPU (Unitate de încărcare utilă optică)- Unitatea de încărcare utilă optică: responsabil pentru maparea și adaptarea semnalelor clientului. Acesta încapsulează diferite tipuri de semnale client (Ethernet, FC, SDH etc.) în cadre OPU prin mecanisme de mapare (GFP, GMP, BMP). Stratul OPU oferă o interfață de adaptare între semnalele clientului șiRețeaua OTN, care acceptă ajustarea flexibilă a lățimii de bandă.

ODU (Unitate de date optice)- Stratul de unitate de date al canalului optic: stratul de transport de bază al OTN, oferind capabilități de multiplexare, conexiune transversală, monitorizare a performanței și comutare de protecție. Stratul ODU definește mai multe niveluri de frecvență (ODU0/1/2/2e/3/4/flex/Cn), care acceptă multiplexarea serviciului cu viteză redusă-în canale-de viteză mare. Fiecare cadru ODU conține Path Overhead (PM OH) pentru monitorizarea performanței de la -la-termină; acceptă monitorizarea segmentată TCM (Tandem Connection Monitoring), permițând până la 6 niveluri de ierarhie TCM pentru a permite monitorizarea independentă pe mai mulți operatori sau segmente de rețea.

OTU (Unitate de transport optic)- Stratul de unitate de transport optic: corespunde interfeței stratului fizic și include funcționalitatea FEC (Forward Error Correction). Stratul OTU adaugă Section Overhead (SM OH) și informații de redundanță FEC peste ODU, utilizate pentru monitorizarea performanței la nivel de secțiune optică-și corectarea erorilor. Schemele FEC obișnuite includ RS(255.239) (7% supraîncărcare, aproximativ 6 dB câștig) și SD-FEC/oFEC (10-12 dB câștig, potrivit pentru transmisia pe distanțe lungi).

Puncte cheie de durere abordate de OTN

Servicii fragmentate cu mai multe rate-care duc la pierderi de lungime de undă

În agregarea metroului, agregarea backbone, interconectarea centrelor de date și scenarii similare, coexistă adesea rate de servicii multiple, cum ar fi 1G/10G/25G/100G. Atunci când se utilizează numai DWDM pentru transportul la nivel de-lungime de undă, serviciile fragmentate se luptă adesea să „umple” o lungime de undă de-înaltă viteză, ceea ce duce la lipsa lățimii de bandă.

OTN furnizează servicii de încapsulare și multiplexare sub-la nivel de lungime de undă, permițând ca serviciile de-viteză joasă/medie-să fie agregate mai eficient pe canale de-viteză mare, îmbunătățind utilizarea lungimii de undă.

Vizibilitate și capacități de operare și operare

DWDM se concentrează mai mult pe transmisia și multiplexarea stratului optic, potrivite pentru „livrarea luminii”, dar de obicei îi lipsește monitorizarea cuprinzătoare{0}}la-de la capăt la capăt, locația segmentată a defecțiunii, statisticile de performanță și capabilitățile de responsabilitate în comparație cu sistemele de transport de nivel digital la „nivelul de serviciu”.

Rețea de fibră OTNintroduce mecanisme standardizate de O&M și de monitorizare a performanței în structura de transport, oferind stratului de transport capabilități îmbunătățite de alarmă, monitorizare, localizare a erorilor și suport SLA.

Presiune de fiabilitate în condiții de-lungă distanță și strat optic complex

În scenariile de-distanță lungă, limite de calitate a conexiunii sau scenarii complexe de proiectare a stratului optic, cerințele de toleranță la erori și stabilitate sunt mai mari.

Transport optic OTNsistemele combină în mod obișnuit Forward Error Correction (FEC) și alte capacități pentru a îmbunătăți toleranța la erori de legătură și performanța transmisiei, crescând distanța accesibilă și stabilitatea.

Cerințe mai stricte de furnizare a serviciilor și protecție

Atunci când rețelele necesită o furnizare mai rapidă a serviciilor, strategii clare de protecție și un comportament stabil de comutare, soluțiile de nivel optic pur au adesea nevoie de mai mult suport extern. Mecanismele de transport și O&M ale OTN sunt mai potrivite pentru a îndeplini cerințele de servicii de transport „operabile, gestionabile și garantate”.

Tehnologii de bază

Tehnologia de corectare a erorilor înainte (FEC).

FEC este o tehnologie cheie pentru OTN pentru a îmbunătăți performanța transmisiei. Prin codificare redundantă, permite detectarea și corectarea erorilor, îmbunătățind toleranța la erori și distanța de transmisie.

RS(255.239) FEC: Schema FEC de bază definită de standardul G.709, cu 7% supraîncărcare (16 octeți redundanți din 255 octeți), oferind un câștig de codare de aproximativ 6 dB. Potrivit pentru transmisii la distanță scurtă-și-medie (< 80 km) or scenarios with good OSNR.

SD-FEC (Soft-Decision FEC): FEC îmbunătățit bazat pe decodificarea soft-decizională, cu un câștig de codare de 10-11 dB și 20%-25% overhead. Potrivit pentru transmisii pe distanțe lungi (80-1000 km) sau scenarii limitate de OSNR.

oFEC (FEC ultra-puternic): Folosit pentru cabluri submarine de ultra--distanță sau condiții extreme, cu un câștig de codare care depășește 12 dB și 25%-27% supraîncărcare. În mod obișnuit, este combinat cu o tehnologie de comunicare optică coerentă.

Principiile de selecție FEC: Scenariile de-distanțe scurte acordă prioritate-FEC de supraîncărcare redusă pentru a îmbunătăți eficiența spectrală; Scenariile de lungă-distanță sau OSNR-limitate aleg FEC-cu câștig mare pentru a asigura accesibilitatea legăturii. Evaluarea cuprinzătoare ar trebui să ia în considerare bugetul OSNR, toleranța la dispersie și marja sistemului.

Monitorizarea performanței și localizarea defecțiunilor

OTN implementează monitorizarea-performanței la nivel de rețea și localizarea rapidă a erorilor prin octeți de supraîncărcare:

BIP-8 (Bit Interleaved Parity): mecanism de detectare a erorilor care calculează verificările de paritate la straturile SM, PM și, respectiv, TCM. Capătul de recepție compară valorile BIP pentru a număra blocurile cu erori (BBE, erori de bloc de fundal).

BER (rată de eroare de biți): Calculat pe baza statisticilor BIP pentru a evalua calitatea legăturii. Praguri tipice: BER < 10^-12 indică starea sănătoasă, 10^-9 ~ 10^-12 indică degradare, > 10^-9 necesită alarmă.

Factorul Q: un parametru care reprezintă raportul semnal optic-la-zgomot, utilizat pentru a evalua calitatea stratului optic. Q > 15 dB este excelent, 12-15 dB este bun, < 12 dB necesită optimizare.

Monitorizare întârziere: OTN acceptă Măsurarea întârzierilor prin PM sau TCM overhead pentru statistici de întârziere-la-segmentate sau segmentate, îndeplinind cerințele SLA pentru servicii cu latență redusă-(cum ar fi comerțul financiar, controlul industrial).

Monitorizare segmentată TCM: Fiecare nivel TCM poate acoperi anumite segmente de rețea sau domenii ale operatorului, contorând în mod independent erorile, întârzierea și pierderea de pachete pentru acel segment. Când performanța de la-la-termină se degradează, segmentele de defecțiune pot fi localizate rapid prin TCM nivel-cu-nivel, reducând MTTR (Timpul mediu de reparare).

Mecanisme de comutare de protecție

OTN oferă mai multe scheme de protecție pentru a îndeplini diferite cerințe de fiabilitate:

1+1 Protecție liniară: Serviciile sunt trimise simultan atât către căile de lucru, cât și către căile de protecție, capătul receptor selectând calea cu o calitate mai bună. Timp de comutare < 50 ms (de obicei < 10 ms), fără întrerupere a serviciului. Dezavantajul este consumul de lățime de bandă dublă.

Protecție liniară 1:1: În condiții normale, numai calea de lucru transmite servicii, în timp ce calea de protecție este inactivă sau transportă servicii cu prioritate -scăzută. În caz de defecțiune, comută pe calea de protecție cu timp de comutare < 50 ms. În comparație cu 1+1, economisește lățime de bandă, dar necesită negociere suplimentară de semnalizare.

Protecție liniară 1:N: N căi de lucru împărtășesc 1 cale de protecție, potrivită pentru scenarii cu probabilitate scăzută de defecțiune și sensibilitate la costuri. În caz de defecțiune, calea de protecție poate fi ocupată, iar rata de succes a comutării depinde de valoarea N și distribuția eșecului.

SNCP (Protecția conexiunii la subrețea): Protecția conexiunii la subrețea, similară cu 1+1, dar care funcționează pe rețele de apel. Serviciile sunt trimise bidirecțional pe inel, cu capătul de recepție selectând calea de-înaltă calitate, timp de comutare < 50 ms. Potrivit pentru inele de metrou sau inele regionale.

PP (Protecția căii): Protecție a căii, similară cu 1:1, dar care funcționează pe rețele de inel. Transmite unidirecțional în condiții normale, comută pe calea inversă în caz de defecțiune. Timp de comutare < 50 ms, cu utilizare mare a lățimii de bandă.

Protecție cu plasă: Mecanism dinamic de rutare și recuperare bazat pe ASON/GMPLS. În caz de defecțiune, planul de control calculează căile de rezervă și stabilește dinamic conexiunile. Timpul de comutare este de obicei în secunde, potrivit pentru topologii complexe și scenarii de optimizare a resurselor.

Care este diferența dintre OTN și DWDM

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) este o tehnologie de multiplexare a stratului optic a cărei valoare de bază este transportarea mai multor canale de lungimi de undă pe o singură fibră pentru a crește capacitatea fibrei.OTN (rețea de transport optică)este un sistem digital de transport layer a cărui valoare de bază este încapsularea, multiplexarea, monitorizarea și programarea serviciilor. Cele două sunt de obicei folosite în combinație, cutransport OTNservicii transportate pe lungimi de undă DWDM.

Arhitectura de convergență: Rețelele moderne adoptă de obicei unArhitectura OTN peste DWDM, unde DWDM oferă 40/80/96 sau chiar mai multă capacitate de lungime de undă, fiecare lungime de undă purtând un semnal OTN (cum ar fi OTU4 100G). Stratul OTN este responsabil pentru maparea serviciului, multiplexarea sub-lungimii de undă și monitorizarea de la-la-capăt, în timp ce stratul DWDM se ocupă de transmisia lungimii de undă și de programarea stratului optic (cum ar fi rutarea-la nivel de lungime de undă prin ROADM).

Arhitectură de implementare și soluții tehnice de implementare

Selectarea topologiei rețelei

Punct-la-Punct: cea mai simplă topologie, potrivită pentru transmisie de{0}}capacitate mare între două noduri. Implementare simplă, cost redus, dar nu are capacitatea de protecție. Scenarii aplicabile: interconectarea centrului de date (DCI), servicii de linie dedicată, conexiune directă backbone.

Ring Network: Nodurile formează o buclă închisă, care acceptă transmisia bidirecțională și protecția inelului (SNCP, PP). Avantajele includ comutarea rapidă a protecției (< 50 ms) and high bandwidth utilization; disadvantage is ring capacity limited by the most congested segment. Applicable scenarios: metro aggregation, regional backbone, distributed site interconnection.

Rețea Mesh: Există mai multe căi între noduri, care acceptă rutarea dinamică și echilibrarea sarcinii. Bazat pe planul de control ASON/GMPLS pentru a implementa calculul automat al căii, rezervarea resurselor și recuperarea erorilor. Avantajele includ flexibilitate ridicată și utilizarea resurselor; dezavantajele includ complexitatea ridicată a controlului și timpul de comutare mai lung (secunde). Scenarii aplicabile: rețele backbone, programare cu mai multe-servicii, cerințe complexe de protecție.

Întrebări și răspunsuri tehnice comune

Care este diferența dintre ODU2e și ODU2?

ODU2 are o rată de 10,037 Gbit/s, folosită pentru a transporta servicii TDM precum STM-64; ODU2e are o rată de 10,399 Gbit/s, optimizată special pentru serviciile 10GE, reducând supraîncărcarea de cartografiere. Cele două nu sunt interschimbabile și trebuie selectate în funcție de tipul de semnal al clientului.

Cum să alegi între GFP-F și GMP?

GFP-F menține limitele cadrelor, potrivite pentru scenariile care necesită procesare la nivel-cadru (cum ar fi QoS layerul MAC); GMP nu necesită sincronizare a ceasului, potrivit pentru scenarii asincrone sau implementare simplificată. Pentru cerințele de transmisie pură, GMP este mai bun; pentru scenariile care necesită QoS layer OTN sau controlul traficului, alegeți GFP-F.

OTN va înlocui DWDM?

Nu. DWDM abordează capacitatea stratului optic și transportul lungimii de undă, în timp ce OTN abordează încapsularea stratului digital, agregarea și gestionarea O&M-cele două funcții sunt complementare. Rețelele moderne adoptă de obicei un convergentArhitectura OTN peste DWDMlasă integreze transportul optic în infrastructura de rețea existentă.

 

Articole recomandate

Cablu Ethernet vs cablu patch

vezi mai multe

Cablu de fibră optică SC/APC: un ghid complet

vezi mai multe

FDM, TDM și WDM

vezi mai multe