WDM/OTN: 네트워크 데이터의 대용량 전송 기술

우리는 매일 휴대폰과 컴퓨터를 사용하여 Facebook에 게시하고 비디오를 시청합니다. 이러한 간단한 일상 활동에는 대용량 운송 시스템의 지원이 필요합니다. 그렇지 않으면 Facebook의 콘텐츠와 동영상이 휴대폰이나 컴퓨터 모니터에 정확하게 전달되지 않습니다. 이러한 대용량 운송 시스템에서 중요한 기술은 WDM/OTN입니다.

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WDM(Wavelength Division Multiplexing)은 서로 다른 광파를 사용하여 서로 다른 서비스를 전달하고 동일한 광섬유에서 여러 서비스를 동시에 전송하는 기술입니다. OTN(Optical Transport Network)은 WDM의 최적화되고 업그레이드된 버전이라고 볼 수 있습니다. 아래에서 이 두 가지 기술에 대해 이야기해 봅시다.

 

WDM이란 무엇입니까?

광섬유가 고속도로에 비유된다면 WDM 시스템에서 서비스를 전송하는 데 사용되는 광파는 트럭에 비유된다. Facebook 및 비디오와 같은 다른 전송 서비스는 운송할 패키지와 동일하며 다른 트럭에 직접 배치됩니다. 이러한 트럭들이 차선에 관계없이 광섬유 전송에 모두 몰려들면 고속도로 전체에 혼란과 무질서가 발생하여 전송 효율에 영향을 미칩니다. WDM을 사용하면 동일한 광섬유에서 서로 다른 전송 서비스를 동시에 전송할 수 있습니다. 이는 고속도로에서 서로 다른 차량의 차선을 나누어 서로 다른 차량이 동시에 서로 다른 차선에서 주행할 수 있도록 하여 전송 효율을 향상시킵니다.

광섬유의 시뮬레이션 다이어그램

동시에 원활한 교통을 위해서는 서로 다른 차량이 각자의 길을 갈 수 있도록 차선을 구분할 필요가 있습니다. 고속도로의 대차로와 소차로의 구분과 유사하게 WDM 시스템의 차선은 두 가지 유형으로 나뉩니다. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) 및 DWDM (조밀한 파장 분할 다중화). 전자는 레인 간격(파장 간격)이 일반적으로 20nm로 더 크고, 후자는 레인 간격이 일반적으로 0.8nm 미만으로 작습니다.

 

WDM 시스템은 무엇으로 구성되어 있습니까?

WDM을 사용하면 레인이 분할되는 한 동시에 하나의 파이버에서 서로 다른 서비스를 전송할 수 있습니까? 일이 그렇게 간단하지 않습니다. WDM이 어떻게 하는지 살펴보겠습니다!

전문적으로 WDM 시스템은 일반적으로 OTU(Optical Transponder Unit), MUX/DEMUX 장치, 모니터링 채널, 광 증폭기 장치로 구성됩니다.

의 시뮬레이션 다이어그램 WDM 시스템

그렇다면 WDM의 다양한 부분이 어떻게 함께 작용하여 서비스 전달을 완성할까요? WDM에서 서비스의 전송 과정을 살펴보자.

1. WDM에서 서비스를 전송하기 위해서는 먼저 WDM 전용 차량(ieOTU 유닛)으로 서비스를 보내고, 이러한 서비스 신호를 WDM이 인식하는 표준 파장 광신호로 변환해야 한다.
2. 서비스를 운반하는 표준파 광 신호 차량은 검문소(즉, 다중화 장치)로 이동하고 검문소를 통해 다른 차선에 배치됩니다. 각 차량은 고속도로의 한 차선에서 동시에 운행합니다.
3. 차량의 주행 상태는 순양함, 즉 모니터링 채널에서 감독해야 정상적인 서비스 전송이 가능합니다.
4. 운송거리가 길다면 동일한 주유소에 차량을 진입시키는 것, 즉 광증폭부를 통해 서비스 신호를 재생·증폭시켜 장거리 운송 시 서비스가 손상되지 않도록 하는 것도 필요하다.
5. 서비스가 터미널 역으로 운송되면 차량은 검사 스테이션(즉, 역다중화 장치)에서 나와 수신 고객 터미널의 해당 출구로 전환됩니다. 서비스는 차량에서 언로드, 즉 OTU 장치를 통해 고객 서비스 신호(즉, 파장 정보가 없는 서비스 신호)로 변환되어 고객에게 전송됩니다.

OTN이란 무엇입니까?

위의 소개에서 우리는 WDM 기술의 가장 큰 장점은 광섬유의 자원을 잘 활용하고 대용량 데이터 전송을 제공할 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그러나 WDM에는 다음과 같은 단점도 있습니다.

• WDM 차량의 서비스 "패키지"에 운송 중 오류가 발생하면 이를 식별할 방법이 없습니다. 즉, WDM 시스템은 서비스를 모니터링, 관리, 운영 및 유지하는 능력이 취약합니다.
• WDM 시스템의 지정된 채널에서 서비스를 전송하면 다른 서비스에서 해당 채널을 사용할 수 없으므로 자원 낭비가 발생합니다. 마치 고속도로에서 각 차량의 차선이 고정되어 있어 차선이 비어 있어도 다른 차량은 이 차선을 사용할 수 없습니다.

통신망의 발달로 데이터망의 데이터 양이 급격히 증가했고 전문가들은 계속해서 WDM의 잠재력을 개발하고 WDM의 능력을 향상시켜야 했기 때문에 새로운 기술인 OTN이 탄생했습니다.

앞서 언급했듯이 WDM 시스템은 고속도로 교통 시스템과 유사하며 OTN은 이를 업그레이드한 버전입니다. 업그레이드된 기능은 주로 다음 두 가지 측면에 반영됩니다.

• 운영 및 유지 관리 규칙을 추가합니다. 구체적인 방안은 프레임 구조를 높여 서비스의 모니터링, 관리, 운영 및 유지보수 능력을 향상시키는 것이다.

WDM과 OTN 시스템의 비교 다이어그램

위의 단순화된 WDM 및 OTN 시스템 비교 다이어그램에서 다음을 확인할 수 있습니다.

WDM 시스템에서 WDM 시스템에 들어오는 파장 정보가 없는 서비스는 단지 파장 정보가 있는 서비스로 변환되어 전송을 위해 시스템에 배치된다. 즉, WDM 시스템에는 전송된 서비스에 대한 모니터링 메커니즘이 없으며 서비스가 수신측으로 전송될 수 있는지만 확인합니다.

OTN 시스템에서는 OTN 시스템에 서비스를 제공하기 위한 일련의 규칙, 즉 프레임 구조 요구 사항이 제공됩니다. OTN 시스템에 들어가는 서비스는 OTN 프레임 구조 요구 사항에 따라 패키지화됩니다. 즉, 모니터링, 관리, 운영 및 유지 관리 정보가 추가됩니다. 그런 다음 서비스는 파장 정보가 포함된 서비스로 변환되어 전송을 위해 OTN 시스템으로 전송됩니다.

• 전기 크로스오버 기능이 추가되어 OTN 시스템 고객 서비스 신호와 WDM 신호를 각각 처리할 수 있습니다.

전기적 크로스오버 기능

앞서 언급한 바와 같이 WDM 시스템이 고객 서비스를 전달하기 위해서는 고객 서비스 신호를 파장 분할 신호로 변환해야 한다. 기존 WDM 시스템에서 이 기능을 처리할 때 동일한 단일 보드를 통해 직접 구현되며 각 고객 서비스는 하나의 광파 캐리어를 점유해야 합니다. 네트워크에 점점 더 많은 유형의 고객 서비스가 있을 때 WDM 시스템에서 이러한 서비스를 전송하려면 이러한 서비스를 전달하기 위해 새로운 보드를 개발해야 하며 이는 네트워크 구축 비용을 증가시킵니다.

반면에 이러한 서비스는 더 많은 광파를 차지하여 자원 부족을 초래합니다. 따라서 OTN 시스템은 기존의 WDM 운송 시스템에 화물 배차 센터를 추가한 것과 같은 전기적 교차 기능을 도입합니다. 화물 발송 센터는 OTN 운송 시스템에 들어가는 서로 다른 상품(즉, 서로 다른 서비스)을 포장하여 서로 다른 차량으로 발송합니다(즉, 서로 다른 광파로 운반).

화물배차센터

화물 발송 센터의 장점은 새로운 고객 서비스가 네트워크에 추가되면 새로운 서비스에 액세스하는 고객 측 단일 카드만 추가하면 된다는 것입니다. 그리고 회선 측의 기존 단일 카드 운송 서비스를 차용하여 네트워크 구축 비용을 절감합니다. 한편, 특정 차선의 트럭이 유휴 상태일 때 화물 발송 센터는 언제든지 고객 서비스를 트럭에 실을 수 있으므로 트럭이 차선에서 빈 상태로 달리고 자원을 낭비하는 것을 방지할 수 있습니다.

요약하면 OTN은 WDM 시스템의 운영 및 유지 관리 기능과 유연한 리소스 스케줄링 기능을 더욱 향상시키는 WDM의 최적화입니다.

한마디로 WDM/OTN 기술은 오늘날 데이터 네트워크의 대용량 운송 시스템 역할을 합니다. 더 높은 신뢰성, 더 높은 유연한 스케줄링 기능 및 더 높은 자원 활용률로 이러한 정보 데이터 "상품"을 지속적으로 전송합니다.

다음으로 OTN 기술의 발전과 진화 추세에 대해 논의하겠습니다.

400G 기술

여러 주요 제조업체가 400G 관련 테스트에 참여하여 완료했습니다. 테스트 환경에는 G.652D 및 G.654E 광섬유와 EDFA 및 라만 증폭기를 사용하는 네트워크가 포함됩니다. 테스트 패턴은 400G 16QAM, B2B OSNR 허용 오차는 17db 미만으로 달성되었으며 전송 속도는 약 91입니다.

채널 속도	변조 형식	전송 속도 (그보드)	예상 간격 (GHz)
400G	64QAM	39.09	50
	PCS16QAM	68	75
	PCS16QAM	85	100
	PCS16QAM	91.6	100
400G	PCS16QAM	120	137.5
	16QAM	59.03	75
	QPSK	119.08

400G 관련 테스트

400G 16QAM은 전송 거리에 의해 제한되며 백본 장거리 네트워크에 실용적이지 않습니다. 따라서 제조업체는 400G QPSK를 시연하도록 권장됩니다. 일부 제조업체는 올해 말까지 400G QPSK의 상업적 사용을 지원했거나 실현할 것입니다. 주파수 대역의 경우 C++ 대역이 대규모로 상용화되었으며 향후 C+L의 전개 제안을 검토하고 있다.

800G 기술

800G 기술에 대한 관련 연구는 몇 년 전에 시작되었으며 일부 제조업체는 이미 800G 64QAM의 실험실 검증 테스트를 완료했으며 이미 800G의 상용 배포를 지원했습니다. 다른 제조업체가 1.2T에 노력하는 동안.

채널 속도	변조 형식	전송 속도 (그보드)	예상 간격 (GHz)
800G	64QAM	78.18	87.5
	PCS64QAM	95	112.5
	PCS64QAM	91.6	100
	16QAM	118.06

800G 관련 테스트

한편, 800G 애플리케이션으로 인해 C+L이 80파 전송 요구 사항을 충족하지 못할 가능성이 매우 높습니다. S-밴드에 대한 관련 연구가 시작되었습니다.

플렉스E technology

FlexE 서비스는 고객 서비스로 액세스됩니다. OTUk(V)에 대한 50G/100G/200G FlexE 서비스를 지원하는 표준 매핑 및 다중화 방법은 다음과 같습니다.

• 방법 XNUMX: 인식하지 못하는 방법

FlexE 그룹의 50G/100G/200G PHY는 BMP를 통해 OPUFlex에 매핑된 다음 ODU4 채널 신호에 매핑되고 마지막으로 OTU4(V)/OTUCn 라인 인터페이스에 매핑됩니다. 디스큐 처리 방법을 사용하여 각 이더넷 채널의 지연 차이를 줄일 수 있습니다.

방법 XNUMX: 인식하지 못하는 방법

• 방법 XNUMX: 종료

IMP(Idle Mapping Procedure)는 FlexE 클라이언트 신호에서 Idle 코드를 추가하거나 삭제하여 클라이언트 신호와 ODUflex 컨테이너 간의 속도 차이를 일치시키는 클라이언트 신호에서 ODUFlex로의 매핑을 실현하는 데 사용됩니다.

방법 XNUMX: 종료

전송 네트워크는 FlexE 하위 서비스를 인식하지 않고 매핑/디매핑을 위해 n*100GE/200GE/400GE로 취급합니다.

• 방법 XNUMX: 인식

사용되지 않는 시간 슬롯을 제거하고 부분적으로 채워진 FlexE 신호를 다중화하여 BGMP를 통해 OPUflex에, GMP를 통해 ODTU4.ts/ODTUCn.ts에 매핑합니다. 그런 다음 ODU4/Cn 채널 신호로 다중화되고 마지막으로 OTU4(V)/OTUCn 라인 인터페이스로 다중화됩니다.

방법 XNUMX: 인식

 

OSU technology

• VC는 OSU에서 수행됩니다.

SDH 인터페이스의 다른 VC는 서비스 특성에 따라 다른 OSU 파이프에 매핑됩니다. 서비스 스케줄링이 유연하고 대역폭 활용도가 높습니다. 단일 또는 다중 VCns에 의해 하나의 OSU에 매핑될 수 있으며 VC<>OSU 처리 노드는 클록 동기화에 의해 달성됩니다.

다른 VC는 다른 OSU 파이프에 매핑됩니다.

이 솔루션은 STM-N 인터페이스에서 VC 복구를 지원하고 이를 OSU 파이프라인에 매핑하고 종단 간 스케줄링 전송을 수행해야 합니다. 서비스 그래뉼은 OSU에 대한 VC12, VC3 및 VC4 서비스 그래뉼의 매핑을 지원합니다. 다음 두 가지 시나리오로 나뉩니다.

 

시나리오 1 : 단일 VCn(VC4/VC3/VC12)은 단일 OSU에 매핑됩니다.

(1) VC 신호는 먼저 AU/TU에 매핑됩니다.

(2) AU/TU는 CBR과 유사한 방식으로 OSU에 매핑되고 PTR 포인터는 AU/TU의 시작 위치를 가리킨다.

단일 VCn(VC4/VC3/VC12)은 단일 OSU에 매핑됩니다.

 

시나리오 2 : 여러 VCn(VC4/VC3/VC12)이 단일 OSU에 매핑됩니다.

(1) M-채널 VC를 M-채널 정렬 AU/TU에 매핑한 다음 바이트 인터리빙을 통해 OSU에 매핑합니다.

(2) AU/TU는 CBR과 유사한 방식으로 OSU에 매핑되고 PTR 포인터는 첫 번째 AU/TU의 시작 위치를 가리킨다.

여러 VCn(VC4/VC3/VC12)이 단일 OSU에 매핑됩니다.

 

• OSU는 채널로 GCC 기능을 지원합니다.

전통적인 OTN GCC는 ASON 복구, 자동 검색 및 포트 확인에 사용할 수 있습니다. 제어 정보의 분리 및 전송에 사용할 수 있습니다. 를 기반으로 OTN 표준 시스템에서는 경로 계층 기능의 완전성으로 인해 각 계층에 GCC가 필요합니다. 따라서 OSU는 OSU 서브넷 연결을 설정하기 위해 자체 GCC 구성 계층 네트워크도 필요합니다.

OSU는 채널로 GCC 기능을 지원합니다.

OSU GCC 복구를 기반으로 각 OSU 채널과 협력하여 연결된 통신 채널을 구축하고 OSU 기반 재라우팅을 구현할 수 있습니다. GCC 바인딩을 소유할 수 있으며 고품질 서비스 시그널링을 우선시할 수 있습니다.

 

• OSU 및 ODU 혼합 전송 기능

현재 OSU는 네트워크 대역폭 계획에 일부 제한을 두는 XNUMX단계 멀티플렉싱 방식을 지원합니다. 운영자는 네트워크를 설계할 만큼 유연하지 못하여 시간 슬롯 대역폭 조각화 문제가 발생합니다.

앞으로 ODTU는 OSU와 ODU의 혼합 다중화를 지원할 수 있습니다. 또한 유연한 시간 슬롯 할당을 지원하여 대역폭 공유 및 유연한 대역폭 계획을 실현합니다.

ODTU는 OSU와 ODU의 혼합 멀티플렉싱을 지원할 수 있습니다.

 

광학 레이어 기술

광학 레이어 OAM 기술은 광전자 융합 교차 연결 장치의 송신단에 있습니다. 각 OTU의 출력단에는 저주파 상단 변조 신호가 로드됩니다. 서로 다른 파장의 서비스 신호의 경우 탑 튜닝 신호의 주파수가 다르며 파장이 일대일로 대응됩니다. 오버헤드 정보 로드는 동기식으로 구현됩니다.

XNUMX점 변조, 다점 감지

동시에, 상위 변조 신호의 검출이 실현될 수 있고, 각각의 후속 검출 포인트에서 검출될 수 있다. 광학 레이어 기술은 또한 채널의 오버헤드 정보와 각 파장의 다양한 주요 특성 정보를 감지할 수 있습니다.