WDM/OTN: технология передачи сетевых данных с большой пропускной способностью

Мы используем мобильные телефоны и компьютеры, чтобы публиковать сообщения на Facebook и смотреть видео каждый день. Эти простые ежедневные действия требуют поддержки большой транспортной системы. В противном случае содержимое Facebook и видео не могут быть точно доставлены на ваш мобильный телефон или монитор компьютера. В этой транспортной системе большой емкости важной технологией является WDM/OTN.

Контент в Интернете

WDM (Мультиплексирование с разделением по длине волны) — это технология, которая использует разные световые волны для передачи различных услуг и одновременной передачи нескольких услуг по одному и тому же волокну. OTN (оптическую транспортную сеть) можно рассматривать как оптимизированную и обновленную версию WDM. Давайте поговорим об этих двух технологиях ниже.

 

Что такое WDM?

Если оптическое волокно уподобить шоссе, световые волны, используемые для передачи услуг в системе WDM, можно сравнить с грузовиками. Различные службы передачи, такие как Facebook и видео, эквивалентны перевозимым пакетам, которые непосредственно помещаются в разные грузовики. Если все эти грузовики скопятся в оптоволоконной передаче независимо от полосы движения, это вызовет хаос и беспорядок на всей скоростной автомагистрали, что повлияет на эффективность передачи. С помощью WDM различные услуги передачи могут передаваться одновременно по одному и тому же оптическому волокну, что эквивалентно разделению полос для разных транспортных средств на шоссе, что позволяет разным автомобилям двигаться по разным полосам одновременно, повышая эффективность передачи.

Схема моделирования оптического волокна

При этом для обеспечения беспрепятственного движения необходимо разграничивать полосы, чтобы разные транспортные средства могли двигаться своим путем. Подобно разделению больших и малых полос на автомагистралях, полосы в системе WDM делятся на два типа: CWDM (Грубое мультиплексирование с разделением по длине волны) и DWDM (Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны). Первый имеет больший интервал дорожки (интервал длин волн), как правило, 20 нм, тогда как второй интервал мал, обычно менее 0.8 нм.

 

Из чего состоит система WDM?

Позволяет ли WDM одновременно передавать различные услуги по одному волокну, если линии разделены? Все не так просто, давайте посмотрим, как это делает WDM!

С профессиональной точки зрения, система WDM обычно состоит из OTU (оптического транспондерного блока), блока MUX/DEMUX, канала мониторинга и блока оптического усилителя.

Диаграмма моделирования система WDM

Тогда как различные части WDM работают вместе для завершения передачи услуги? Давайте посмотрим на процесс передачи услуг в WDM.

1. Для передачи услуг в WDM сначала необходимо отправить услуги на выделенное транспортное средство WDM (модуль ieOTU) и преобразовать эти служебные сигналы в оптические сигналы стандартной длины волны, распознаваемые WDM.
2. Транспортные средства со стандартными оптическими сигналами, несущие услуги, подъезжают к контрольно-пропускному пункту (т. е. блоку мультиплексирования) и распределяются по разным полосам через контрольно-пропускной пункт. Каждое транспортное средство движется по одной полосе шоссе одновременно.
3. Состояние движения транспортного средства должно контролироваться крейсером, то есть каналом мониторинга, чтобы обеспечить нормальную передачу обслуживания.
4. При большом расстоянии перевозки также необходимо пропустить транспортное средство на той же заправке, то есть регенерировать и усилить служебный сигнал через блок оптического усилителя, чтобы гарантировать, что служебный сигнал не будет поврежден во время дальней перевозки.
5. Когда услуга транспортируется на конечную станцию, транспортное средство выезжает из станции досмотра (т.е. блока демультиплексирования) и направляется к соответствующему выходу принимающего клиентского терминала. Услуга выгружается из транспортного средства, то есть преобразуется в сигнал обслуживания клиента (т.е. сигнал обслуживания без информации о длине волны) через блок OTU и отправляется клиенту.

Что такое ОТН?

Из приведенного выше введения мы можем сделать вывод, что самым большим преимуществом технологии WDM является то, что она эффективно использует ресурсы оптических волокон и может обеспечивать передачу данных с большой пропускной способностью. Однако WDM также имеет следующие недостатки:

• Если сервисный «пакет» на WDM-автомобиле имеет ошибку при транспортировке, определить ее невозможно. То есть система WDM имеет слабую способность контролировать, управлять, эксплуатировать и поддерживать службы.
• Если услуга передается по назначенному каналу системы WDM, этот канал не может использоваться другими службами, что приведет к пустой трате ресурсов. Это похоже на то, что полоса движения каждого транспортного средства закреплена на шоссе, даже если полоса свободна, другие типы транспортных средств не могут использовать эту полосу.

С развитием сетей связи объем данных в сети передачи данных быстро увеличивается, и специалистам приходится продолжать развивать потенциал WDM и улучшать его возможности WDM, поэтому родилась новая технология — OTN.

Как упоминалось ранее, система WDM аналогична системе дорожного движения, а OTN является ее модернизированной версией. Его обновленные функции в основном отражены в следующих двух аспектах:

• Добавьте правила эксплуатации и обслуживания. Конкретные меры заключаются в увеличении структуры фрейма для улучшения возможностей мониторинга, управления, эксплуатации и обслуживания службы.

Сравнительная диаграмма системы WDM и OTN

Из приведенной выше упрощенной схемы сравнения систем WDM и OTN видно, что:

В системе WDM услуга без информации о длине волны, поступающая в систему WDM, просто преобразуется в услугу с информацией о длине волны и помещается в систему для передачи. Другими словами, система WDM не имеет механизма мониторинга передаваемых услуг, а только гарантирует, что услуги могут быть переданы на принимающую сторону.

В системе OTN предусмотрен набор правил ввода услуг в систему OTN, то есть так называемые требования к структуре кадра. Услуги, поступающие в систему OTN, будут упакованы в соответствии с требованиями к структуре кадра OTN, то есть с добавлением информации о мониторинге, управлении, эксплуатации и обслуживании. А затем услуги преобразуются в услуги с информацией о длине волны и отправляются в систему OTN для передачи.

• Добавлена ​​функция электрического кроссовера, OTN-система может обрабатывать сигналы обслуживания клиентов и сигналы WDM соответственно.

Функция электрического кроссовера

Как упоминалось выше, сигналы обслуживания клиентов должны быть преобразованы в сигналы с разделением по длине волны, чтобы система WDM могла передавать услуги клиентам. Когда традиционная система WDM обрабатывает эту функцию, она напрямую реализуется через одну и ту же единую плату, и каждая служба поддержки клиентов должна занимать одну световую несущую. Когда в сети становится все больше и больше видов клиентских услуг, для передачи этих услуг в системе WDM необходимо разрабатывать новые платы для передачи этих услуг, что увеличит стоимость построения сети;

С другой стороны, эти сервисы также будут занимать больше световых волн, что приведет к нехватке ресурсов. Таким образом, система OTN вводит функцию электрического кроссовера, что похоже на добавление центра диспетчеризации грузов к традиционной транспортной системе WDM. Грузовой диспетчерский центр будет упаковывать и отправлять разные товары (т.е. разные услуги), поступающие в транспортную систему ОТС, в разные транспортные средства (т.е. перевозить их с разными световыми волнами).

Диспетчерский центр грузов

Преимущество грузового диспетчерского центра заключается в том, что если в сеть добавляется новая служба обслуживания клиентов, необходимо добавить только единую карту на стороне клиента, которая обращается к новой услуге. А существующая однокарточная транспортная служба на стороне линии заимствуется, что экономит затраты на строительство сети. Между тем, когда грузовики на определенной полосе простаивают, центр диспетчеризации грузов может в любое время загрузить грузовики обслуживанием клиентов, чтобы избежать пустых грузовиков на полосе и траты ресурсов.

Подводя итог, OTN представляет собой оптимизацию WDM, которая дополнительно улучшает возможности эксплуатации и обслуживания, а также возможности гибкого планирования ресурсов систем WDM.

Одним словом, технология WDM/OTN в настоящее время выступает в качестве крупнотоннажной транспортной системы сетей передачи данных. Он непрерывно передает эти «товары» информационных данных с более высокой надежностью, более гибкими возможностями планирования и более высокой скоростью использования ресурсов.

Далее мы обсудим прогресс и тенденции развития технологии OTN.

технология 400G

Несколько крупных производителей приняли участие и завершили 400 испытаний, связанных с G. Тестовая среда включает оптические волокна G.652D и G.654E, а также сети, использующие усилители EDFA и Raman. Тестовый образец 400Г 16КАМ, допуск OSNR B2B был достигнут ниже 17 дБ, а скорость передачи составляет около 91.

Скорость канала	Формат модуляции	Скорость передачи (Гбод)	Ожидаемый интервал (ГГц)
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

Тесты, связанные с 400G

400G 16QAM ограничен расстоянием передачи и не подходит для магистральных сетей дальней связи. Поэтому производителям рекомендуется демонстрировать 400G QPSK. Некоторые производители поддержали или реализуют коммерческое использование 400G QPSK к концу этого года. Что касается диапазона частот, диапазон C++ был широко коммерциализирован, и рассматривается предложение о будущем развертывании C+L.

технология 800G

Соответствующее исследование технологии 800G было начато несколько лет назад, и некоторые производители уже завершили лабораторные проверочные испытания 800G 64QAM и уже поддержали коммерческое развертывание 800G. В то время как другие производители прилагают усилия к 1.2T.

Скорость канала	Формат модуляции	Скорость передачи (Гбод)	Ожидаемый интервал (ГГц)
800G	64QAM	78.18	87.5
	PCS64QAM	95	112.5
	PCS64QAM	91.6	100
	16QAM	118.06

Тесты, связанные с 800G

Между тем, из-за приложений 800G весьма вероятно, что C+L не сможет удовлетворить требования передачи 80-волнового диапазона. Начались соответствующие исследования S-диапазона.

ФлексЭ  technology

Доступ к службам FlexE осуществляется как к службам клиентов. Стандартные методы сопоставления и мультиплексирования, поддерживающие услуги 50G/100G/200G FlexE для OTUk(V), следующие:

• Метод первый: метод незнания

Физический уровень 50G/100G/200G в группе FlexE отображается на OPUFlex через BMP, затем на сигнал канала ODU4 и, наконец, на линейный интерфейс OTU4(V)/OTUCn. Метод обработки Deskew можно использовать для уменьшения разности задержек каждого канала Ethernet.

Метод первый: метод незнания

• Способ второй: прекращение

Процедура сопоставления бездействия (IMP) используется для реализации сопоставления сигнала клиента с сигналом ODUFlex, которое соответствует разнице скоростей между сигналом клиента и контейнером ODUflex путем добавления или удаления кода бездействия в сигнале клиента FlexE.

Способ второй: прекращение

Сеть передачи не воспринимает подуслуги FlexE и обрабатывает их как n*100GE/200GE/400GE для отображения/обратного отображения.

• Метод третий: Восприятие

Путем удаления неиспользуемых временных интервалов и мультиплексирования частично заполненных сигналов FlexE они отображаются в OPUflex через BGMP, в ODTU4.ts/ODTUCn.ts через GMP. Затем они мультиплексируются в сигналы канала ODU4/Cn и, наконец, в линейный интерфейс OTU4(V)/OTUCn.

Метод третий: Восприятие

 

ОГУ  technology

• ВК переносится на ОСУ

Различные виртуальные каналы в интерфейсе SDH сопоставляются с разными каналами OSU в соответствии с атрибуцией службы. Планирование услуг является гибким, а использование полосы пропускания является высоким. Они могут быть сопоставлены одним или несколькими VCns с одним OSU, а узел обработки VC<>OSU достигается синхронизацией часов.

Разные VC сопоставляются с разными каналами OSU.

Требуется, чтобы это решение поддерживало восстановление VC из интерфейса STM-N и сопоставляло его с конвейером OSU, а также выполняло сквозную передачу по расписанию. Гранулы службы поддерживают сопоставление гранул службы VC12, VC3 и VC4 с OSU. Он делится на следующие два сценария.

 

Сценарий 1: Один VCn (VC4/VC3/VC12) отображается на один OSU.

(1) сигнал VC сначала отображается на AU/TU;

(2) AU/TU сопоставляется с OSU аналогично CBR, и указатель PTR указывает на начальную позицию AU/TU.

Один VCn (VC4/VC3/VC12) сопоставлен с одним OSU.

 

Сценарий 2: Несколько VCn (VC4/VC3/VC12) отображаются на один OSU.

(1) Сопоставить VC M-канала с AU/TU, выровненными по M-каналу, а затем сопоставить его с OSU путем перемежения байтов;

(2) AU/TU сопоставляется с OSU аналогично CBR, и указатель PTR указывает на начальную позицию первого AU/TU.

Несколько VCn (VC4/VC3/VC12) сопоставлены с одним OSU

 

• OSU поддерживает функцию GCC с каналом

Традиционный OTN GCC можно использовать для восстановления ASON, а также для автоматического обнаружения и проверки портов. Его можно использовать для развязки и передачи контролируемой информации. На основе OTN В стандартной системе каждый уровень требует GCC из-за полноты функций уровня пути. Следовательно, OSU также нуждается в собственной сети строительного уровня GCC для установления соединений подсети OSU.

OSU поддерживает функцию GCC с каналом

На основе восстановления OSU GCC, взаимодействуя с каждым каналом OSU для создания связанного канала связи, может быть реализована перемаршрутизация на основе OSU. Связывание GCC может быть собственностью, а высококачественная сигнализация обслуживания может быть приоритетной.

 

• Функция смешанной передачи OSU и ODU

Текущий OSU поддерживает двухступенчатую схему мультиплексирования, которая накладывает некоторые ограничения на планирование пропускной способности сети. Операторы недостаточно гибки для проектирования сети, что приводит к проблеме фрагментации пропускной способности временных интервалов.

В будущем ODTU может поддерживать смешанное мультиплексирование OSU и ODU. Он также поддерживает гибкое распределение временных интервалов для реализации совместного использования пропускной способности и гибкого планирования пропускной способности.

ODTU может поддерживать смешанное мультиплексирование OSU и ODU.

 

Технология оптического слоя

Технология OAM на оптическом уровне находится на передающем конце оптоэлектронного устройства кросс-соединения. Выходной конец каждого OTU загружается низкочастотным сигналом верхней модуляции. Для служебных сигналов разных длин волн частоты сигналов верхней настройки различны и соответствуют длинам волн один к одному. Загрузка служебной информации осуществляется синхронно.

Одноточечная модуляция, многоточечное обнаружение

В то же время может быть реализовано детектирование сигнала верхней модуляции, и его можно детектировать в каждой последующей точке детектирования. Технология оптического уровня может также обнаруживать служебную информацию канала и различную ключевую информацию о характеристиках каждой длины волны.