100G OTN：IDCバックボーンネットワーク構築の将来の傾向

IDCサービスの開発需要と組み合わせて,本稿は100G OTN(Optical Transport Network)開発の現状,主要技術,装置の運用と保守,その他の側面を分析した。 同社は、100G OTN ネットワーク構築が将来の放送バックボーン ネットワーク構築の重要な発展トレンドになると考えています。 

IDCの技術開発動向

今日、クラウド コンピューティングやモノのインターネットなどの新興テクノロジーが急成長しています。 さらに、固定アクセスのブロードバンド ユーザーの継続的な人気、HD ビデオ サービスの大規模な展開、および多数のブロードバンド アプリケーションの出現により、バックボーン伝送ネットワークの帯域幅需要は急速に増加し続けるでしょう。 OIF の統計によると、ネットワーク ブロードバンド オペレータの平均年間トラフィック増加率は、収益増加率よりもはるかに高いことが示されています。 通信事業者は、収益の圧迫を軽減するために、単位トラフィックあたりの伝送コストを削減する必要があります。 TCO削減にはシステムの伝送容量の向上が最も効果的です。 数年の努力を経て、100G規格が完成し、技術は画期的な進歩を遂げました。 主流の機器メーカーは100G製品をリリースし、100G時代が到来しました。

100の分析G OTNコアテクノロジーIES

• 100G OTN回線変調技術

 OTN の長距離伝送は、主に OSNR、分散、非線形効果、PMD という物理的な制限によって制限されます。 これらの物理的制約は、変調信号レートと密接に関係しています。 変調レートが高くなるほど、その影響はより顕著になります。

100G 信号のビット レートが 100Git/s 以上であるため、QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) は 112G 変調モードに最適です。 QPSK 変調が直接採用される場合、システムの光/電気コンポーネントに対して非常に高い技術要件が課せられます。 そこで、光偏波多重方式が導入される。 偏波多重化では、56 つの独立した光偏波状態を使用して 28 GHz サービスを伝送します。 各偏波状態は QPSK 変調を採用しており、ボーレートをさらに XNUMXGbit/s まで下げることができます。 したがって、光/電気デバイスの帯域幅要件を軽減でき、システムの消費電力とコストを削減できます。

具体的には、送信側で 100G 信号が 28 つの低速信号に分割されます。 OTN と FEC オーバーヘッドを含めると、各信号は 1Gbit/s になります。 レーザーから放射された光は、垂直偏光状態と水平偏光状態に分解されます。 同じ周波数の 4 つの偏波状態を使用して信号を搬送すると、レートが半分に低下し、帯域幅が減少し、よりコンパクトなチャネル間隔に適応できます。 QPSK は 100 つの送信位相を使用して、各偏波状態の光信号を変調します。 その後、XNUMX つの偏波状態の QPSK 変調光信号が結合されて出力されます。 偏波多重化 (PM) と QPSK により、変調レートが XNUMX/XNUMX に減少し、XNUMXG システムのコストが削減されます。

100G DWDMコヒーレント伝送方式

• コヒーレント受信とDSPテクノロジー

PM-QPSK光信号は長距離伝送後に偏波状態がランダムに変化するため、受信側の局部光発振器と受信光信号の間には周波数差や位相差が生じます。 成熟したソリューションは、高速電気信号処理 (DSP) テクノロジーを使用して受信信号を処理することです。 複雑で高度な電気信号処理と補償技術を使用することで、100G システムの PMD 耐性と CD 耐性は 10G システムよりも向上し、PMD と CD によって発生する伝送コストを削減し、高い光受信感度を実現できます。

NRZ 直接受信と比較して、DSP 補償技術により OSNR 耐性を 6dB 近くまで改善できます。 DSP 補償技術を使用すると、システム分散許容値は 40000 ～ 60000ps/nm、PMD 許容値は 25 ～ 30ps に達し、よりシンプルなネットワーク展開を実現できます。

• 100G顧客側 CFP モジュール技術

IEEE は 100GE の速度を 103.125Gb/s と定義しています。 IEEE と ITU-T は 100GE の 10 つの物理層インターフェイスを定義しています。 10x100G 顧客側の関連規格はまだ議論中ですが、OIF は 4G CFP 顧客側ホットプラグ対応光モジュールが 4 つの波長 (25x100G、4GBASE-LR4/ER10) と 10 の波長 (10x100G、 10GBASE-LR10/ER100）。 その中でも、4GBASE-LR100 CFP と 10GBASE-LR100 CFP は、高速ルーター、スイッチ、および WDM システムのクライアント側で広く使用されています。 さらに、XNUMXG CFP クライアント側モジュールはフォトニック インテグレーション テクノロジー (PIC) を採用し、小型、低消費電力を実現します。

ファイバーモール CFP100G LR4 モジュール

100G WDM/OTN システムでは、CFP カプセル化された顧客側モジュールが 100GE または OTU4 サービスにアクセスするために広く使用されています。 100GBASE-LR4 と 100GBASE-LR10 が最も広く使用されています。 ただし、100GBASE-ER4 および 100GBASE-ER10 テクノロジーは成熟していないため、さらに開発する必要があります。

100G OTN テクノロジーの利点

 

急速な発展から、 100G OTN 業界チェーンとテクノロジーの成熟したアプリケーションにより、放送システムに 100G OTN のバックボーン ネットワークを配置する時期が来ています。

-100G OTN技術により大規模パイプラインの微細な運用を実現

100G パイプラインを効率的に利用するための鍵は、パイプライン自体の優れた完全な OAM 機能です。 SDH/SONET ネットワークはレベル 1 の接続監視機能 (TCM) しか提供できませんが、WDM ネットワークにはチャネル レベルの監視および管理機能がないため、ネットワークの管理性とサービスのセキュリティが不十分です。 また、OTN は、監視アラームを波長/サブ波長にシンクするための豊富なオーバーヘッド バイトを提供し、サービスに対する波長チャネルのアクティブな認識を実現します。 さらに、OTN はレベル 6 の接続監視機能を提供し、複数のオペレータ、複数の機器メーカー、および複数のサブネットのアプリケーション シナリオに合わせて、階層的でセグメント化されたチャネル レベルの詳細な管理を実現できます。

–100G OTN テクノロジーには完璧な保護メカニズムがあります

100G OTN テクノロジーは、光層と電気層を完全に保護しており、100G の信頼性を大幅に向上させることができます。 OTN 標準では、光回線保護、光チャネル保護、SNCP 保護、ODUK1+1 保護、ODUk リング ネットワーク保護など、さまざまなネットワーク レベルの保護メカニズムが定義されています。

光層保護の観点からは、光チャネル 1+1 保護が一般的に使用されます。 OCP シングル ディスクの同時選択機能は、単一の OTU 障害によるサービスの中断を回避するために、顧客信号を異なる波長チャネルに並行させるために使用されます。

電気層保護の点では、100G OTN は通常 ODUK 1+1 保護を使用して、電気層交差による同時選択受信を実現し、保護切り替え時間は 50ms 未満です。

-100G OTNは複数のサービスの効率的な運用を実現できます

OTNは開発以来、ワイドボアベアリングの特性を十分に備えています。 パケットエンハンスド OTN 製品は、ODUk クロスオーバー、パケット スイッチング、VC クロスオーバー、och クロスオーバーなどの処理機能を備えており、TDM とパケット サービスの統合伝送を実現できます。

OTN は、SDH、OTUK、イーサネット サービス、FC サービス、CPRI サービス、PON サービスの統合容量と、これらのサービスをサポートするさまざまな顧客側インターフェイスを備えています。 したがって、業界では一般的に、100G OTN がさまざまなサービス ポートに適合し、マルチサービス伝送を解決するのに最適なテクノロジーであると考えられています。

要約すると、ネットワーク構築および運用保守に対する 100G OTN の利点は主に次のとおりです。

1. 伝送路上の光分散補償や偏波分離の設計が簡素化され、回線設計が簡素化されます。
2. 低 PMD 光ファイバへの依存を排除​​し、さまざまな仕様の伝送用光ファイバに適しており、光ファイバの回線速度の向上を容易にします。
3. 伝送路のDCF光ファイバ非線形効果の影響を排除し、回線増幅器の数とASEノイズの影響を減らし、回線コストを削減し、システムの長距離伝送容量を向上させます。

100G OTN デュアル トランスポンダー

4. 回線の伝送遅延が軽減されます。 1km の光ファイバー 5us の遅延計算によると、DCF 光ファイバーの除去による遅延の減少は非常に大きく、これは遅延に敏感なアプリケーション環境にとって非常に重要です。
5. 保護回復時間は 50ms 未満です (40G システムとは異なります) 100G デジタル信号処理適応分散補償アルゴリズムは迅速に収束し、キャリア レベルの回復遅延要件を完全に満たします。

ファイバ モールの100G OTN は IDC ネットワークの開発を支援します

2022年には、IDC事業者向けの100G OTNの調達規模はますます大きくなり、100G OTN産業チェーンは徐々に成熟すると予想されます。 10G/40Gと比較すると、構築コストはますます明らかになります。 さらに、100Gコア技術の成熟度、ネットワーク管理の卓越した利点、後の段階でのシステムの便利なメンテナンスにより、100G OTNネットワーク構築はラジオおよびテレビのバックボーンネットワーク構築の重要な発展トレンドとなるでしょう。