OTN คืออะไร? เลเยอร์, ​​OTN กับ DWDM และเมื่อคุณต้องการ

OTN ย่อมาจากเครือข่ายการขนส่งด้วยแสงซึ่งเป็นกรอบการขนส่งดิจิทัลที่ได้มาตรฐานซึ่งกำหนดโดยคำแนะนำของ ITU-T G.709. ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานมีวิธีที่มีโครงสร้างในการห่อหุ้ม มัลติเพล็กซ์ สวิตช์ ตรวจสอบ และจัดการสัญญาณไคลเอนต์ที่หลากหลาย - เช่น อีเธอร์เน็ต, IP, ที่เก็บข้อมูล และ SONET/SDH ดั้งเดิม - ผ่านโครงสร้างพื้นฐานใยแก้วนำแสง

OTN คือเลเยอร์การขนส่งดิจิทัลที่ล้อมรอบการรับส่งข้อมูลไคลเอ็นต์ในรูปแบบเฟรมมาตรฐาน เพิ่มการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้าและการตรวจสอบประสิทธิภาพ และดำเนินการผ่านเครือข่ายแบบออปติกได้อย่างน่าเชื่อถือ

ต่างจากลิงก์ออปติคอลเปล่าๆ ที่เพียงแค่เคลื่อนแสงจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง OTN เพิ่มชั้นการจัดการและการป้องกันที่ด้านบนของการส่งผ่านไฟเบอร์ นี่คือเหตุผลที่ผู้ให้บริการโทรคมนาคม ผู้ให้บริการศูนย์ข้อมูล และองค์กรขนาดใหญ่พึ่งพา OTN เมื่อใดก็ตามที่พวกเขาต้องการการแยกข้อผิดพลาด -การมองเห็นระดับบริการ และการขนส่งที่ปรับขนาดได้ข้ามแกนหลัก รถไฟใต้ดิน หรือเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงสภาพแวดล้อม
 

OTN ทำงานอย่างไร: เลเยอร์ โครงสร้างเฟรม และการไหลของสัญญาณ

OTN เป็นไปตามแบบจำลองการห่อหุ้มแบบชั้น สัญญาณไคลเอนต์ที่เข้าสู่เครือข่ายต้องผ่านหลายขั้นตอนก่อนจะถูกส่งผ่านช่องสัญญาณออปติคัล สามารถสรุปกระบวนการได้ดังนี้:

• สัญญาณไคลเอ็นต์ (Ethernet, IP, Fibre Channel หรือโปรโตคอลอื่นๆ) จะถูกแมปลงในโอพียู(Optical Channel Payload Unit) ซึ่งทำหน้าที่เป็นคอนเทนเนอร์น้ำหนักบรรทุก
• OPU ถูกห่อหุ้มด้วยโอดียู(หน่วยข้อมูลช่องสัญญาณออปติคัล) ซึ่งเพิ่มค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบเส้นทาง การตรวจสอบการเชื่อมต่อแบบคู่ และการจัดการ-ถึง-ปลายทาง
• ODU ถูกสรุปเพิ่มเติมเป็นสอท(Optical Channel Transport Unit) ซึ่งเพิ่มการจัดตำแหน่งเฟรมและการแก้ไขข้อผิดพลาดในการส่งต่อ (FEC) เพื่อการส่งสัญญาณที่เชื่อถือได้
• OTU ถูกส่งผ่านช่องแสงผ่านระบบ DWDM และกู้คืนที่ปลายสุด

สรุปฟังก์ชันเลเยอร์ OTN

เฟรม OTN นั้นถูกจัดระเบียบเป็น 4 แถว x 4,080 คอลัมน์ไบต์ โดยรวมไบต์ FEC ที่ส่วนท้ายของแต่ละแถว ขนาดเฟรมคงที่ - ซึ่งตรงข้ามกับอัตราเฟรมคงที่ที่ใช้ใน SONET/SDH - เป็นตัวเลือกการออกแบบโดยเจตนาซึ่งช่วยให้ OTN สามารถปรับขนาดได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านอัตราบิตที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ OTU1 ที่ประมาณ 2.7 Gbps ไปจนถึง OTUCn ที่ทวีคูณของ 100 Gbps ที่ITU-T ได้อัปเดตซีรี่ส์ G.709 อย่างต่อเนื่องเพิ่มการรองรับ 25G, 50G และอินเทอร์เฟซที่ยืดหยุ่นเกินกว่า-อินเทอร์เฟซ 100G เพื่อให้ทันกับการขนส่ง 5G และข้อกำหนด DCI ความจุสูง
 

ประโยชน์หลักของ OTN สำหรับผู้ให้บริการเครือข่าย

การปรับใช้ OTN ที่ด้านบนของโครงสร้างพื้นฐานแบบออปติกนำมาซึ่งข้อได้เปรียบที่เป็นรูปธรรมหลายประการ ซึ่งการขนส่งความยาวคลื่นเปล่าไม่ได้ให้:

การแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC)กก-Solomon FEC ที่กำหนดใน G.709 สามารถส่งสัญญาณได้มากถึง 6.2 dB-ถึง-การปรับปรุงอัตราส่วนเสียงรบกวน ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้หมายถึงการขยายระยะเวลาระหว่างไซต์การสร้างใหม่ ข้อกำหนดส่วนประกอบที่ผ่อนคลาย และความสามารถในการรองรับเครือข่ายออปติกแบบโปร่งใสผ่านฮอปของแอมพลิฟายเออร์ที่มากขึ้น

การตรวจสอบประสิทธิภาพในหลายเลเยอร์โอเวอร์เฮดของ ODU ให้ผู้ปฏิบัติงานต่อ-การตรวจสอบอัตราข้อผิดพลาดบิตของเส้นทาง การตรวจสอบการเชื่อมต่อแบบคู่ข้ามโดเมนระดับกลางสูงสุดหกโดเมน และตัวบ่งชี้ข้อผิดพลาด (AIS, BDI) ที่ช่วยแยกปัญหาได้อย่างรวดเร็ว - แทนที่จะแก้ไขปัญหาความยาวคลื่นทั้งหมดตั้งแต่ต้นจนจบ

ลูกค้า-การขนส่งแบบไม่เชื่อเรื่องพระเจ้าOTN สามารถรองรับการรับส่งข้อมูล Ethernet, IP/MPLS, Fibre Channel, วิดีโอ และ SONET/SDH แบบเดิมภายในโครงสร้างเฟรมเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้ใช้งานได้จริงสำหรับเครือข่ายที่รองรับปริมาณงานแบบผสมแทนที่จะเป็นโปรโตคอลเดียว

บริการกรูมมิ่งและมัลติเพล็กซ์สัญญาณ ODU-ที่มีอัตราต่ำกว่าสามารถมัลติเพล็กซ์ลงในคอนเทนเนอร์ที่มีอัตราสูงกว่า-ได้ (เช่น สัญญาณ ODU1 สี่สัญญาณเป็น ODU2 เดียว หรือสัญญาณ ODUflex หลายสัญญาณเป็น OPUCn) ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเติมความจุความยาวคลื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แทนที่จะทุ่มเท lambda ทั้งหมดให้กับลูกค้ารายเล็ก

OAM ที่ได้มาตรฐานต่างจากโอเวอร์เลย์การจัดการที่เป็นกรรมสิทธิ์ ค่าใช้จ่าย OTN ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน ITU-T ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการหลายราย-สามารถทำงานร่วมกันได้ที่ชั้นการขนส่งและแบ่งเขตบริการที่สะอาดยิ่งขึ้นระหว่างโดเมนของผู้ให้บริการ

OTN กับ DWDM: อะไรคือความแตกต่าง?

หนึ่งในประเด็นที่ทำให้เกิดความสับสนบ่อยที่สุดคือความสัมพันธ์ระหว่าง OTN และ DWDM มันไม่เหมือนกันและทำงานในระดับการทำงานที่แตกต่างกัน

ในเครือข่ายการผลิตส่วนใหญ่ DWDM และ OTN ทำงานร่วมกัน DWDM ให้ความจุแสงดิบ - ความยาวคลื่นจำนวนมากในหนึ่งเดียวไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-- ในขณะที่ OTN มอบระบบอัจฉริยะดิจิทัลที่ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานจัดการสิ่งที่ขี่ในแต่ละช่วงคลื่นได้ คุณสามารถเรียกใช้ DWDM โดยไม่ต้องใช้ OTN (ตัวอย่างเช่น ในบริการความยาวคลื่นแบบจุด-ถึง-จุด) แต่คุณสูญเสียความสามารถในการตรวจสอบที่มีโครงสร้าง, FEC และการดูแลเป็นอย่างดีที่ OTN มอบให้ เพื่อดูรายละเอียดวิธีการอย่างละเอียดเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์ WDMเกี่ยวข้องกับกรอบงานการขนส่ง ดูคู่มือมัลติเพล็กซ์ของเรา
 

OTN กับ SONET/SDH: เหตุใดอุตสาหกรรมจึงก้าวไปข้างหน้า

SONET/SDH ให้บริการแก่อุตสาหกรรมโทรคมนาคมมานานหลายทศวรรษ แต่การออกแบบมีรากฐานมาจากการขนส่งเสียง TDM แบบซิงโครนัส เมื่อการรับส่งข้อมูล IP และอีเธอร์เน็ตมีความโดดเด่น จึงมีข้อจำกัดหลายประการเกิดขึ้น OTN ได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นเพื่อแก้ไขช่องว่างเหล่านี้

ปรัชญาการออกแบบเฟรมSONET/SDH ใช้อัตราการทำซ้ำเฟรมคงที่ที่ 8,000 เฟรมต่อวินาที โดยขนาดเฟรมจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราบิตเพิ่มขึ้น OTN กลับรายการ: ใช้ขนาดเฟรมคงที่ (4 แถว × 4,080 คอลัมน์) และลดระยะเวลาเฟรมเมื่ออัตราเพิ่มขึ้น ตามคุณลักษณะของ Ciena-โดย-การเปรียบเทียบคุณลักษณะวิธีการกำหนดขนาด-เฟรม-คงที่นี้เป็นหนึ่งในความแตกต่างทางโครงสร้างที่สำคัญที่สุดระหว่างเทคโนโลยีทั้งสอง

FEC และการเข้าถึงSONET/SDH ไม่มีกลไก FEC มาตรฐาน OTN กำหนด FEC เป็นส่วนหนึ่งของกรอบ OTU ซึ่งขยายขอบเขตการส่งข้อมูลโดยตรง และลดความจำเป็นในการฟื้นฟูที่มีค่าใช้จ่ายสูง

ความสามารถในการขยายขนาดมาตรฐาน SONET/SDH อยู่ที่ OC-768 (ประมาณ 40 Gbps) OTN รองรับ 100G (OTU4) ขึ้นไปโดยกำเนิด โดยปรับขนาด OTUCn เป็น 400G, 800G และสูงกว่าผ่าน Building Block แบบโมดูลาร์ 100G

การตรวจสอบการเชื่อมต่อแบบ TandemOTN รองรับ TCM ได้ถึงหกระดับ เมื่อเทียบกับการตรวจสอบที่จำกัดมากกว่าใน SONET/SDH เรื่องนี้สำคัญในสภาพแวดล้อมแบบหลาย-โอเปอเรเตอร์หรือหลาย-โดเมน ซึ่งแต่ละกลุ่มต้องการการมองเห็นประสิทธิภาพที่เป็นอิสระ

อย่างไรก็ตาม SONET/SDH ไม่ได้หายไปในชั่วข้ามคืน ผู้ให้บริการหลายรายยังคงใช้บริการ TDM แบบเดิม และ OTN ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณเหล่านั้นอย่างโปร่งใสภายในเพย์โหลด - ทำให้นักวางแผนเครือข่ายมีเส้นทางการย้ายข้อมูล แทนที่จะบังคับริป-และ-แทนที่

แอปพลิเคชัน OTN ในเครือข่ายโทรคมนาคม, DCI และองค์กร

ความเกี่ยวข้องของ OTN ขยายออกไปมากกว่าแกนหลัก-ของผู้ให้บริการขนส่งทางไกลแบบดั้งเดิม ต่อไปนี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ให้คุณค่าสูงสุด:

แกนหลักโทรคมนาคมและการขนส่งรถไฟใต้ดินผู้ให้บริการที่สร้างเครือข่ายแกนหลักระดับภูมิภาคหรือระดับประเทศพึ่งพา OTN ในการดูแลบริการในช่วงความยาวคลื่นหลายร้อยช่วง การแยกข้อผิดพลาดระหว่างวงจรของลูกค้า และการส่งมอบมาตรฐานระหว่างผู้ให้บริการที่เชื่อมต่อถึงกัน

การเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูล (DCI)เมื่อองค์กรเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูลระหว่างเมืองใหญ่ ภูมิภาค หรือระยะไกล- โดยปกติแล้วพวกเขาต้องการมากกว่าแบนด์วิดท์ดิบ พวกเขาต้องการการแยกบริการระหว่างผู้เช่า ขยายการขยายผ่าน FEC และความสามารถในการดูแลวงจรไคลเอนต์ 10G/100G หลายวงจรบนความยาวคลื่นที่ใช้ร่วมกัน OTN ที่รวมกับ DWDM เป็นตัวเลือกการออกแบบทั่วไปสำหรับลิงก์ DCI ที่ต้องมีการจำลองพื้นที่เก็บข้อมูล - การประมวลผลคลัสเตอร์ระหว่างกัน และการจัดการ - ในลักษณะเดียวกันโครงสร้างพื้นฐานใยแก้วนำแสง.

การเชื่อมต่อระดับองค์กรและวิทยาเขตองค์กรขนาดใหญ่ที่มีหลายไซต์และ-ข้อกำหนดแบนด์วิธสูง - สถาบันการเงิน โรงพยาบาล ห้องปฏิบัติการวิจัย - ใช้การขนส่งที่มีความสามารถของ OTN- มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อรับคุณลักษณะการตรวจสอบและการป้องกันที่ลิงก์อีเทอร์เน็ตแบบธรรมดา-ถึง-ขาดหายไป

การขนส่ง 5GITU-T ได้กำหนดอินเทอร์เฟซ OTU25 และ OTU50 โดยเฉพาะเพื่อส่งสัญญาณอีเทอร์เน็ต 25GBASE-R และ 50GBASE-R ที่ใช้ในเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ 5G ทำให้ OTN มีความเกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานมือถือรุ่นใหม่ล่าสุด
 

ความเข้าใจผิด OTN ทั่วไป

"OTN และ DWDM คือสิ่งเดียวกัน"พวกเขาไม่ได้ DWDM เป็นวิธีมัลติเพล็กซ์แบบออพติคอล OTN คือกรอบการทำงานการขนส่งแบบดิจิทัลที่อยู่เหนือมัน เครือข่ายจำนวนมากใช้ทั้งสองอย่างร่วมกัน แต่สามารถแก้ไขปัญหาที่แตกต่างกันได้

"OTN มีไว้สำหรับผู้ให้บริการรายใหญ่เท่านั้น"แม้ว่าผู้ให้บริการจะเป็นผู้ใช้ในช่วงแรกๆ แต่ปัจจุบันมีการใช้ OTN ในสถานการณ์การขนส่ง DCI, องค์กร และ 5G สภาพแวดล้อมใดๆ ที่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบแบบมีโครงสร้างและการจัดการบริการผ่านใยแก้วนำแสงจะได้รับประโยชน์

"คุณต้องเข้าใจทุกโอเวอร์เฮดไบต์เพื่อใช้ OTN"ตัวย่อ - OPU, ODU, OTU, OCh, OMS, OTS - อาจมีมากเกินไป ในทางปฏิบัติ แนวคิดหลักนั้นตรงไปตรงมา: OTN จัดทำแพ็คเกจการรับส่งข้อมูลไคลเอนต์ เพิ่มการตรวจสอบและ FEC และขนส่งในรูปแบบมาตรฐาน ฟิลด์ค่าโสหุ้ยโดยละเอียดมีความสำคัญต่อนักออกแบบอุปกรณ์และวิศวกรทดสอบ แต่นักวางแผนเครือข่ายสามารถทำงานอย่างมีประสิทธิภาพกับโมเดลเลเยอร์และประโยชน์การใช้งานที่ได้รับ

"OTN มาแทนที่ DWDM"OTN เสริม DWDM แทนที่จะแทนที่ คุณยังต้องการชั้นแสงสำหรับความจุความยาวคลื่น OTN เพิ่มเลเยอร์การจัดการและการป้องกันดิจิทัลไว้ด้านบน

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ OTN

OTN แก้ปัญหาอะไรได้บ้าง?

OTN แก้ปัญหาในการจัดการ ตรวจสอบ และปกป้องบริการลูกค้าที่หลากหลายผ่านใยแก้วนำแสง หากไม่มี OTN ผู้ปฏิบัติงานจะมีความจุความยาวคลื่นดิบ แต่ไม่มีเครื่องมือที่ได้มาตรฐานสำหรับ-การตรวจจับข้อบกพร่องของบริการ การแก้ไขข้อผิดพลาด และการดูแลการรับส่งข้อมูลที่เลเยอร์การขนส่ง

OTN เป็นเทคโนโลยีชั้นกายภาพหรือชั้นการขนส่งหรือไม่

OTN ทำงานที่ดิจิทัลเลเยอร์ 1- ชั้นการขนส่งเหนือชั้นแสงทางกายภาพ โดยอาศัยเลเยอร์ทางกายภาพ (ไฟเบอร์, แอมพลิฟายเออร์, DWDM) สำหรับการส่งผ่านแสง แต่เพิ่มการห่อหุ้มแบบดิจิทัล การตรวจสอบ และ FEC นอกเหนือจากนั้น สถาปัตยกรรม ITU-T G.872 กำหนด OTN ว่าครอบคลุมเลเยอร์ย่อยทั้งออปติคอล (OCh, OMS, OTS) และดิจิทัล (OPU, ODU, OTU)

คุณสามารถใช้ DWDM โดยไม่มี OTN ได้หรือไม่

ใช่. DWDM สามารถทำงานได้อย่างอิสระเพื่อส่งความยาวคลื่นข้ามไฟเบอร์ อย่างไรก็ตาม หากไม่มี OTN ผู้ปฏิบัติงานจะสูญเสีย FEC ที่เป็นมาตรฐาน การตรวจสอบประสิทธิภาพต่อ-เส้นทาง การตรวจสอบการเชื่อมต่อแบบคู่ และการจัดการเลเยอร์ของบริการ- สำหรับลิงก์แบบจุดต่อจุดแบบง่าย-ถึง- จุดนี้อาจยอมรับได้ สำหรับเครือข่ายบริการหลาย-ที่ซับซ้อน มักจะไม่เป็นเช่นนั้น

อัตราบิต OTN มาตรฐานคือเท่าใด

มาตรฐาน G.709 กำหนดคอนเทนเนอร์ที่มีอัตราคงที่-หลายรายการ: OTU1 (~2.7 Gbps), OTU2 (~10.7 Gbps), OTU3 (~43 Gbps) และ OTU4 (~112 Gbps) นอกเหนือจาก 100G แล้ว กรอบงาน OTUCn ยังมอบความจุแบบโมดูลาร์ n × 100 Gbps G.709.4 รุ่นใหม่เพิ่ม OTU25 และ OTU50 สำหรับแอปพลิเคชันการขนส่ง 5G ODUflex ให้การจัดสรรแบนด์วิธที่ยืดหยุ่นซึ่งปรับให้เหมาะกับอัตราไคลเอนต์ที่แน่นอน

ความแตกต่างระหว่าง OTN และช่องสัญญาณ?

ทรานสปอนเดอร์คืออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่แปลงสัญญาณไคลเอ็นต์เป็นความยาวคลื่นแบบเฟรม OTN- (และในทางกลับกัน) OTN คือโปรโตคอลและโครงสร้างเฟรมที่ช่องสัญญาณใช้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทรานสปอนเดอร์คืออุปกรณ์ OTN เป็นมาตรฐานดังต่อไปนี้

บทสรุป

OTN เป็นเลเยอร์การขนส่งดิจิทัลที่ได้มาตรฐาน ซึ่งทำให้เครือข่ายออปติกสามารถจัดการได้มากขึ้น ยืดหยุ่นมากขึ้น และเหมาะสมกว่าสำหรับการให้บริการแบบผสมผสานในวงกว้าง มันทำงานร่วมกับ DWDM - ไม่ใช่แทน - และจัดให้มีการห่อหุ้มที่มีโครงสร้าง การแก้ไขข้อผิดพลาด การตรวจสอบประสิทธิภาพ และมัลติเพล็กซ์การบริการที่ลิงก์ออปติคอลดิบขาด

สำหรับนักวางแผนเครือข่ายที่ประเมินตัวเลือกการขนส่ง คำถามสำคัญคือคุณต้องการ-การมองเห็นบริการต่อหรือไม่ การเข้าถึงแบบขยายของ FEC- มีความสำคัญหรือไม่ และส่วนประสมการรับส่งข้อมูลและรูปแบบการปฏิบัติงานของคุณนั้นเหมาะสมกับความอัจฉริยะด้านการขนส่งที่เพิ่มเข้ามาหรือไม่ หากคำตอบสำหรับคำถามเหล่านั้นคือใช่ OTN ก็อยู่ในสถาปัตยกรรมของคุณ

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของไฟเบอร์ที่สนับสนุนการขนส่งแบบออปติก โปรดอ่านคำแนะนำของเราในOS1 กับ OS2 ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-, การสูญเสียการแทรกเทียบกับการสูญเสียผลตอบแทน, และการวิเคราะห์เทคโนโลยี OTN แบบเจาะลึกของเรา-.

แหล่งที่มา

• ITU-T คำแนะนำ G.709/Y.1331, "อินเทอร์เฟซสำหรับเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง (OTN)" -itu.int/rec/T-บันทึก-G.709
• ITU-T คำแนะนำ G.872, "สถาปัตยกรรมสำหรับเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง (OTN)"
• ข่าว ITU, "มาตรฐาน ITU เพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง" (2021) -itu.int
• Ciena, "OTN กับ SONET/SDH: การเปรียบเทียบความแตกต่าง" -ciena.com
• ITU-T กลุ่มการศึกษา 15, บทช่วยสอน OTN -itu.int (PDF)
• โซลูชัน VIAVI เอกสารไวท์เปเปอร์ "G.709 – The Optical Transport Network (OTN)" -viavisolutions.com (PDF)