ใน-การวิเคราะห์เชิงลึกของเทคโนโลยี OTN

โอทีเอ็น คืออะไร

OTN (เครือข่ายการขนส่งด้วยแสง)คือ-ระบบขนส่งทางแสงยุคถัดไปที่ได้มาตรฐานโดย ITU-T โดยมีมาตรฐานหลัก ได้แก่ G.709 (ข้อกำหนดอินเทอร์เฟซ), G.798 (ฟังก์ชันอุปกรณ์) และ G.872/873 (สถาปัตยกรรมเครือข่าย)ระบบโอทีเอ็นสร้างการห่อหุ้มเลเยอร์ดิจิทัลและเฟรมเวิร์กการจัดการเหนือการส่งผ่านเลเยอร์ออปติคัล ทำให้เกิดเครือข่ายการขนส่งแบบไฮบริดออปโต-อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพ

OTN ใช้โครงสร้างที่ซ้อนกันสาม-ชั้น โดยแต่ละชั้นจะรับผิดชอบฟังก์ชันการขนส่งที่แตกต่างกัน:

OPU (หน่วยน้ำหนักบรรทุกแสง)- Optical Payload Unit Layer: รับผิดชอบในการทำแผนที่และการปรับสัญญาณไคลเอ็นต์ โดยสรุปสัญญาณไคลเอนต์ประเภทต่างๆ (อีเธอร์เน็ต, FC, SDH ฯลฯ) ลงในเฟรม OPU ผ่านกลไกการทำแผนที่ (GFP, GMP, BMP) เลเยอร์ OPU จัดเตรียมอินเทอร์เฟซการปรับตัวระหว่างสัญญาณไคลเอ็นต์และเครือข่ายโอทีเอ็นรองรับการปรับแบนด์วิธที่ยืดหยุ่น

ODU (หน่วยข้อมูลออปติคอล)- Optical Channel Data Unit Layer: ชั้นการขนส่งหลักของ OTN ที่ให้มัลติเพล็กซ์ การเชื่อมต่อข้าม- การตรวจสอบประสิทธิภาพ และความสามารถในการสลับการป้องกัน เลเยอร์ ODU กำหนดระดับอัตราหลายระดับ (ODU0/1/2/2e/3/4/flex/Cn) รองรับ-บริการมัลติเพล็กซ์ความเร็วต่ำเป็น-ช่องสัญญาณความเร็วสูง แต่ละเฟรม ODU มี Path Overhead (PM OH) สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพ-ถึง{13}}สิ้นสุด รองรับการตรวจสอบแบบแบ่งส่วน TCM (Tandem Connection Monitoring) ซึ่งช่วยให้มีลำดับชั้น TCM ได้ถึง 6 ระดับเพื่อให้สามารถตรวจสอบได้อย่างอิสระผ่านผู้ให้บริการหลายรายหรือส่วนเครือข่าย

OTU (หน่วยขนส่งด้วยแสง)- Optical Transport Unit Layer: สอดคล้องกับอินเทอร์เฟซเลเยอร์กายภาพและมีฟังก์ชัน FEC (การแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า) เลเยอร์ OTU เพิ่มข้อมูล Section Overhead (SM OH) และข้อมูลซ้ำซ้อน FEC ไว้ด้านบนของ ODU ซึ่งใช้สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพระดับส่วนออปติคอล-และการแก้ไขข้อผิดพลาด รูปแบบ FEC ทั่วไป ได้แก่ RS(255,239) (โอเวอร์เฮด 7%, อัตราขยายประมาณ 6 dB) และ SD-FEC/oFEC (อัตราขยาย 10-12 dB เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณทางไกล)

จุดปวดที่สำคัญแก้ไขโดย OTN

บริการแบบแยกส่วน-หลายอัตราที่นำไปสู่การสิ้นเปลืองความยาวคลื่น

ในการรวมเมืองใหญ่ การรวมแกนหลัก การเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูล และสถานการณ์ที่คล้ายกัน อัตราบริการหลายรายการ เช่น 1G/10G/25G/100G มักจะอยู่ร่วมกัน เมื่อใช้ DWDM เท่านั้นสำหรับการขนส่งระดับความยาวคลื่น- บริการที่กระจัดกระจายมักจะประสบปัญหาในการ "เติมเต็ม" ความยาวคลื่นความเร็วสูง- ซึ่งส่งผลให้แบนด์วิดท์ว่าง

OTN ให้บริการการห่อหุ้มและมัลติเพล็กซ์บริการระดับความยาวคลื่นย่อย- ทำให้บริการความเร็วต่ำ-/ความเร็วปานกลาง-สามารถรวมเข้ากับช่องสัญญาณความเร็วสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงการใช้ความยาวคลื่น

สิ้นสุดไม่เพียงพอ-ถึง-สิ้นสุดการมองเห็นและความสามารถ O&M

DWDM มุ่งเน้นไปที่การส่งผ่านเลเยอร์แสงและมัลติเพล็กซ์มากขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับ "การส่งแสง" แต่โดยทั่วไปขาดการตรวจสอบตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง-ถึง-ที่ครอบคลุม ตำแหน่งข้อผิดพลาดแบบแบ่งส่วน สถิติประสิทธิภาพ และความสามารถในการรับผิดชอบ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบการขนส่งเลเยอร์ดิจิทัลที่ "ระดับบริการ"

เครือข่ายไฟเบอร์ OTNแนะนำกลไก O&M และการตรวจสอบประสิทธิภาพที่ได้มาตรฐานในโครงสร้างการขนส่ง ช่วยให้เลเยอร์การขนส่งมีการแจ้งเตือน การตรวจสอบ ตำแหน่งข้อบกพร่อง และการสนับสนุน SLA ที่ได้รับการปรับปรุง

ความกดดันที่เชื่อถือได้ภายใต้ระยะไกล-และเงื่อนไขชั้นแสงที่ซับซ้อน

ในระยะไกล- ขอบเขตคุณภาพลิงก์ หรือสถานการณ์การออกแบบเลเยอร์ออปติคัลที่ซับซ้อน ข้อกำหนดด้านความทนทานต่อข้อผิดพลาดและความเสถียรจะสูงกว่า

การขนส่งด้วยแสง OTNโดยทั่วไประบบจะรวมการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC) และความสามารถอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อข้อผิดพลาดของลิงก์และประสิทธิภาพการส่งข้อมูล เพิ่มระยะทางและเสถียรภาพในการเข้าถึง

ข้อกำหนดการให้บริการและการป้องกันที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

เมื่อเครือข่ายต้องการการจัดเตรียมบริการที่เร็วขึ้น กลยุทธ์การป้องกันที่ชัดเจน และพฤติกรรมการสวิตชิ่งที่เสถียร โซลูชันเลเยอร์ออปติคัลล้วนๆ มักจะต้องการการสนับสนุนจากภายนอกมากขึ้น กลไกการขนส่งและ O&M ของ OTN เหมาะสมกว่าเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดบริการขนส่งที่ "ใช้งานได้ จัดการได้ และรับประกัน"

เทคโนโลยีหลัก

เทคโนโลยีการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC)

FEC เป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับ OTN เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ ด้วยการเข้ารหัสซ้ำซ้อน ช่วยให้สามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด เพิ่มความทนทานต่อข้อผิดพลาดของลิงก์และระยะการส่งข้อมูล

อาร์เอส(255,239) FEC: รูปแบบ FEC พื้นฐานที่กำหนดโดยมาตรฐาน G.709 โดยมีค่าใช้จ่าย 7% (16 ไบต์ซ้ำซ้อนจาก 255 ไบต์) โดยให้ได้รับการเข้ารหัสประมาณ 6 dB เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณระยะสั้น-ถึง-ระยะกลาง (< 80 km) or scenarios with good OSNR.

SD-FEC (ซอฟต์-การตัดสินใจ FEC): FEC ที่ปรับปรุงตามการถอดรหัสการตัดสินใจแบบซอฟต์- โดยได้รับการเข้ารหัส 10-11 dB และโอเวอร์เฮด 20%-25% เหมาะสำหรับการส่งผ่านระยะไกล (80-1,000 กม.) หรือสถานการณ์ที่จำกัด OSNR

oFEC (FEC ที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ-): ใช้สำหรับสายเคเบิลใต้น้ำระยะไกล-ยาวพิเศษ-หรือสภาวะที่รุนแรง โดยมีการเข้ารหัสที่ได้รับเกิน 12 dB และโอเวอร์เฮด 25%-27% โดยทั่วไปจะรวมเข้ากับเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสงที่สอดคล้องกัน

หลักการคัดเลือก FEC: สถานการณ์ในระยะใกล้-จัดลำดับความสำคัญของ FEC โอเวอร์เฮดต่ำ- เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของสเปกตรัม ระยะไกล-หรือ OSNR-สถานการณ์ที่มีข้อจำกัด เลือก-รับ FEC สูงเพื่อให้มั่นใจในการเข้าถึงลิงก์ การประเมินที่ครอบคลุมควรพิจารณางบประมาณ OSNR ความทนทานต่อการกระจายตัว และระยะขอบของระบบ

การตรวจสอบประสิทธิภาพและตำแหน่งข้อผิดพลาด

OTN ใช้การตรวจสอบประสิทธิภาพทั่วทั้งเครือข่าย-และระบุตำแหน่งข้อบกพร่องอย่างรวดเร็วผ่านโอเวอร์เฮดไบต์:

BIP-8 (ความเท่าเทียมกันของบิตแทรก): กลไกการตรวจจับข้อผิดพลาดที่คำนวณการตรวจสอบพาริตีที่เลเยอร์ SM, PM และ TCM ตามลำดับ ส่วนรับจะเปรียบเทียบค่า BIP เพื่อนับบล็อกที่มีข้อผิดพลาด (BBE, ข้อผิดพลาดบล็อกพื้นหลัง)

BER (อัตราข้อผิดพลาดบิต): คำนวณตามสถิติ BIP เพื่อประเมินคุณภาพลิงก์ เกณฑ์ทั่วไป: BER < 10^-12 บ่งบอกถึงสถานะที่ดี 10^-9 ~ 10^-12 บ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพ > 10^-9 ต้องมีการแจ้งเตือน

ปัจจัยคิว: พารามิเตอร์ที่แสดงอัตราส่วนสัญญาณแสง-ต่อ-สัญญาณรบกวน ใช้ในการประเมินคุณภาพของชั้นแสง Q > 15 dB ดีเยี่ยม 12-15 dB ดี < 12 dB ต้องมีการปรับให้เหมาะสม

การตรวจสอบความล่าช้า: OTN รองรับการวัดความล่าช้าผ่านค่าใช้จ่าย PM หรือ TCM สำหรับสถิติความล่าช้าตั้งแต่ต้นทางถึง- หรือแบบแบ่งกลุ่ม ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด SLA สำหรับบริการที่มีเวลาแฝงต่ำ (เช่น การซื้อขายทางการเงิน การควบคุมทางอุตสาหกรรม)

การตรวจสอบแบบแบ่งส่วน TCM: แต่ละระดับ TCM สามารถครอบคลุมส่วนเครือข่ายหรือโดเมนของผู้ดำเนินการเฉพาะ โดยนับข้อผิดพลาด ความล่าช้า และการสูญเสียแพ็คเก็ตสำหรับส่วนนั้นโดยอิสระ เมื่อประสิทธิภาพตั้งแต่ต้น-ถึง-ลดลง ส่วนของข้อบกพร่องสามารถระบุตำแหน่งได้อย่างรวดเร็วผ่านระดับ-ต่อ-ระดับ TCM ซึ่งจะช่วยลด MTTR (เวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม)

กลไกการสลับการป้องกัน

OTN มีแผนการป้องกันที่หลากหลายเพื่อตอบสนองข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่แตกต่างกัน:

1+1 การป้องกันเชิงเส้น: บริการจะถูกส่งไปพร้อมกันทั้งเส้นทางการทำงานและเส้นทางการป้องกัน โดยฝ่ายรับจะเลือกเส้นทางที่มีคุณภาพดีกว่า เวลาในการสลับ < 50 ms (โดยทั่วไป < 10 ms) โดยไม่มีการหยุดชะงักของบริการ ข้อเสียเปรียบคือใช้แบนด์วิธสองเท่า

การป้องกันเชิงเส้น 1:1: ภายใต้สภาวะปกติ เฉพาะเส้นทางการทำงานเท่านั้นที่จะส่งบริการ ในขณะที่เส้นทางการป้องกันไม่ได้ใช้งานหรือให้บริการที่มีลำดับความสำคัญต่ำ- ในกรณีที่เกิดความล้มเหลว ให้สลับไปยังเส้นทางการป้องกันโดยมีเวลาสลับ < 50 ms เมื่อเปรียบเทียบกับ 1+1 จะช่วยประหยัดแบนด์วิธ แต่ต้องมีการเจรจาการส่งสัญญาณเพิ่มเติม

การป้องกันเชิงเส้น 1:N: เส้นทางการทำงาน N มี 1 เส้นทางการป้องกันร่วมกัน เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความน่าจะเป็นของความล้มเหลวต่ำและมีความอ่อนไหวต่อต้นทุน ในกรณีที่เกิดความล้มเหลว เส้นทางการป้องกันอาจถูกครอบครอง และอัตราความสำเร็จในการเปลี่ยนขึ้นอยู่กับค่า N และการกระจายความล้มเหลว

SNCP (การป้องกันการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อย): การป้องกันการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อย คล้ายกับ 1+1 แต่ทำงานบนเครือข่ายแบบวงแหวน บริการจะถูกส่งแบบสองทิศทางบนวงแหวน โดยฝ่ายรับจะเลือกเส้นทางคุณภาพสูง- เวลาในการสลับ < 50 ms เหมาะสำหรับวงแหวนรถไฟใต้ดินหรือวงแหวนภูมิภาค

PP (การป้องกันเส้นทาง): การป้องกันเส้นทาง คล้ายกับ 1:1 แต่ทำงานบนเครือข่ายแบบวงแหวน ส่งแบบทิศทางเดียวภายใต้สภาวะปกติ สลับไปยังเส้นทางย้อนกลับในกรณีที่เกิดความล้มเหลว เวลาในการสลับ < 50 ms พร้อมการใช้แบนด์วิธสูง

การป้องกันตาข่าย: กลไกการกำหนดเส้นทางและการกู้คืนแบบไดนามิกตาม ASON/GMPLS ในกรณีที่เกิดความล้มเหลว ระนาบควบคุมจะคำนวณเส้นทางสำรองและสร้างการเชื่อมต่อแบบไดนามิก โดยทั่วไปเวลาในการสลับจะเป็นวินาที ซึ่งเหมาะสำหรับโทโพโลยีที่ซับซ้อนและสถานการณ์การปรับทรัพยากรให้เหมาะสม

ความแตกต่างระหว่าง OTN และ DWDM คืออะไร

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) เป็นเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบเลเยอร์แสงซึ่งค่าหลักคือการส่งช่องสัญญาณความยาวคลื่นหลายช่องบนไฟเบอร์ตัวเดียวเพื่อเพิ่มความจุของไฟเบอร์OTN (เครือข่ายการขนส่งด้วยแสง)คือระบบการขนส่งเลเยอร์ดิจิทัลซึ่งคุณค่าหลักคือการห่อหุ้ม มัลติเพล็กซ์ การตรวจสอบ และการกำหนดเวลา โดยทั่วไปทั้งสองจะใช้ร่วมกันกับการขนส่งโอทีเอ็นบริการที่ดำเนินการผ่านความยาวคลื่น DWDM

สถาปัตยกรรมคอนเวอร์เจนซ์: เครือข่ายสมัยใหม่โดยทั่วไปจะใช้OTN บนสถาปัตยกรรม DWDMโดยที่ DWDM ให้ความจุความยาวคลื่น 40/80/96 หรือมากกว่านั้น โดยแต่ละความยาวคลื่นมีสัญญาณ OTN (เช่น OTU4 100G) เลเยอร์ OTN มีหน้าที่รับผิดชอบในการแมปบริการ มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น-ย่อย และ-การตรวจสอบสิ้นสุดถึง- ในขณะที่เลเยอร์ DWDM จัดการการส่งผ่านความยาวคลื่นและการจัดตารางเวลาเลเยอร์แสง (เช่น การกำหนดเส้นทางระดับความยาวคลื่น-ผ่าน ROADM)

สถาปัตยกรรมการปรับใช้และโซลูชันการใช้งานทางเทคนิค

การเลือกโทโพโลยีเครือข่าย

ชี้-ไปยัง-ชี้: โทโพโลยีที่ง่ายที่สุด เหมาะสำหรับการส่งข้อมูลความจุสูง-ระหว่างสองโหนด การปรับใช้ที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ แต่ขาดความสามารถในการป้องกัน สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: การเชื่อมต่อโครงข่ายศูนย์ข้อมูล (DCI), บริการสายเฉพาะ, การเชื่อมต่อโดยตรงของแกนหลัก

เครือข่ายวงแหวน: โหนดสร้างวงปิด รองรับการส่งผ่านแบบสองทิศทางและการป้องกันวงแหวน (SNCP, PP) ข้อดี ได้แก่ การสลับการป้องกันที่รวดเร็ว (< 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.

เครือข่ายตาข่าย: มีหลายเส้นทางระหว่างโหนด รองรับการกำหนดเส้นทางแบบไดนามิกและการปรับสมดุลโหลด อิงตามระนาบควบคุม ASON/GMPLS เพื่อใช้การคำนวณเส้นทางอัตโนมัติ การสำรองทรัพยากร และการกู้คืนข้อผิดพลาด ข้อดีได้แก่ ความยืดหยุ่นสูงและการใช้ทรัพยากร ข้อเสียได้แก่ ความซับซ้อนในการควบคุมสูงและเวลาในการสลับที่นานขึ้น (วินาที) สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: เครือข่ายแกนหลัก, การจัดกำหนดการบริการหลาย-, ข้อกำหนดการป้องกันที่ซับซ้อน

คำถามและคำตอบทางเทคนิคทั่วไป

ODU2e และ ODU2 แตกต่างกันอย่างไร?

ODU2 มีอัตรา 10.037 Gbit/s ใช้เพื่อให้บริการ TDM เช่น STM-64; ODU2e มีอัตรา 10.399 Gbit/s ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับบริการ 10GE โดยเฉพาะ ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำแผนที่ ทั้งสองไม่สามารถใช้แทนกันได้และต้องเลือกตามประเภทสัญญาณไคลเอนต์

จะเลือกระหว่าง GFP-F และ GMP ได้อย่างไร

GFP-F รักษาขอบเขตของเฟรม เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการประมวลผลระดับเฟรม- (เช่น QoS เลเยอร์ MAC) GMP ไม่ต้องการการซิงโครไนซ์นาฬิกา เหมาะสำหรับสถานการณ์อะซิงโครนัสหรือการปรับใช้แบบง่าย สำหรับข้อกำหนดในการส่งข้อมูล GMP จะดีกว่า สำหรับสถานการณ์ที่ต้องใช้ OTN layer QoS หรือการตรวจรักษาการรับส่งข้อมูล ให้เลือก GFP-F

OTN จะมาแทนที่ DWDM หรือไม่

ไม่ DWDM จัดการกับความจุของเลเยอร์ออปติคัลและการขนส่งความยาวคลื่น ในขณะที่ OTN จัดการกับการห่อหุ้มเลเยอร์ดิจิทัล การรวมกลุ่ม และการจัดการ O&M- ทั้งสองฟังก์ชันทำงานเสริมกัน โดยทั่วไปแล้วเครือข่ายสมัยใหม่จะใช้ระบบแบบหลอมรวมOTN บนสถาปัตยกรรม DWDMถึงรวมการขนส่งแบบออปติกเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่.

 

บทความแนะนำ

สายอีเธอร์เน็ตกับสายแพตช์

ดูเพิ่มเติม

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก SC/APC: คู่มือฉบับสมบูรณ์

ดูเพิ่มเติม

FDM, TDM และ WDM

ดูเพิ่มเติม