DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.

2,830 views

Published on

Published in: Technology
  • Be the first to comment

DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.

  1. 1. Инфраструктура для построения DWDMсетей следующего поколенияБорис ЧерваковИнженер-консультантbchervak@cisco.com
  2. 2. Прогноз роста трафика на 2015 год 767 квинтиллионов 7 миллиардов байт IP трафика в мире * подключенных мобильных устройств 176Q в 2009 Квинтиллион =1018 Всего 25 миллиардов устройств 18000% 91% Рост трафика полосы в трафике видео-конференций пользователей занимает за 5 лет * видео ** Source: Cisco 2011
  3. 3. Основные области развития Optical Packet OTN Увеличение пропускной  Увеличение  Масштабируемость до способности в волокне производительности десятков Тбит/с Гибкая DWDM  Тесная интеграция с  Sub-Lambda Grooming инфраструктура транспортной инфраструктурой  Гибкая структура ориентированная на контейнеров масштабируемость,  IP/MPLS для построения простоту внедрения и пакетного ядра сети  Полная прозрачность эксплуатации для передаваемых  MPLS-TP для сервисов Интеллектуальная предоставления подсистема управления «транспортных»  Интеллектуальная WSON сервисов поверх подсистема управления пакетных сетей
  4. 4. Эволюция оптического уровня Увеличение • Поддержка расширенного диапазона в C-band • Увеличение полосы на одну длину волны пропускной • Улучшение оптических характеристик и максимальных способности расстояний передачи сигнала • Высокая устойчивость к CD & PMD Переход на • MAL-less EDFA и EDRA-усилители когерентные • Отсутствие необходимости применения приемники демультиплексоров • Увеличение количества оптических направленийУвеличение гибкости • Внедрение Flex Spectrum ROADM ROADM • Переход на архитектуру Contentionless
  5. 5. Увеличение пропускной способности
  6. 6. Переход на 100 Гбит/с ЦОД Nexus 7000 Ядро ONS 15454 CRS-3 MSTP ROADM NG Platform Агрегация ASR 9000
  7. 7. Универсальный 100G DWDM модуль ONS 15454 100G Транспондер CRS-3 100G IPoDWDM PLIM NG Platform
  8. 8. Совместимость Cisco 100G DWDM CRS-3 ONS 15454 ONS 15454 ASR9K 100G TxP 100G TxP
  9. 9. Модуль Cisco 100G CP-DQPSK Coherent DSP Integrated receiver RX ~13 см Laser Driver Mux/Precoder TX CP-DQPSK Modulator ~18 см
  10. 10. Решение Cisco для передачи 100G100G Транспондер10x10G Мукспондер клиент5х 10G Транспондер2 x 100G CFP Клиент2 x 40G CFP Мукспондер клиент
  11. 11. Характеристики Cisco 100G DWDM• Модуляция: Coherent Polarized Differential Quadrature Phase-Shift Keying (CP-DQPSK)• Перенастраиваемый лазер на 96 каналов 50GHz Full C-band• Baud rate: 28 – 32 Gbaud• Программно настраиваемые алгоритмы FEC, для выбора оптимального соотношения Полоса/Дальность: • 7% OH на базе Standard G.975 ReedSolomon FEC • 20% OH на базе Standard G.975.1 I.7 EFEC (1xE-2 Pre-FEC BER) • 7% OH используя 3rd Generation EFEC (4.6xE-3 Pre-FEC BER)• Устойчивость к хроматической дисперсии – до 70000 пс/нм, с возможностью программной перенастройки до 40000 пс/нм• Устойчивость к PMD – до 30 пс (180 пс DGD)• B2B OSNR – 7,5 дБ• Чувствительность приемника: +0 дБм – -14 дБм
  12. 12. Cisco 100G DWDMЛучшие показатели оптической производительности км с км 4400 3000 RamanЛучшие показатели по плотности портов6 x 100G транспондеров в 6 RU4,2 Тбит/с на стойку
  13. 13. Эволюция 100G трансиверов CPAK• CMOS Photonics – обработка света в микросхеме• 70% снижение размеров• 70% снижение потребляемой энергии• Стандартный интерфейс: – 100GBASE-LR4 – OTU4 (4I1-9D1F) CFP – OIF (CEI-28G-VSR)• До десяти CPAK трансиверов на слот• Возможность применения “Универсальных портов” o 10 x 10GE o 2 x 40GE o 1 x 100GE
  14. 14. 100G DWDM транспондер с CPAK• Тот же самый DWDM модуль, что и у существующего 100G транспондера• Вместо CXP трансивера используется CPAK трансивер, что позволяет подключать LR4 и SR10 клиентские интерфейсы• 42x 100G LR4 транспондеров в одной стойке
  15. 15. Увеличение скорости передачиДальнейшее увеличение скорости передачи возможно путемкомбинации разных подходов увеличения пропускной способностисистемы:• Увеличение символьной скорости передачи, в соответствии с текущими характеристиками оптических и электронных компонентов• Возможность применения нескольких схем модуляций, позволяющих найти компромисс между производительностью, спектральной эффективностью и дальностью передачи• Объединение нескольких DWDM-каналов в один, в зависимости от требований к производительности CP-64QAM -200 -100 0 50 100150200 -150 Супер-канал -50
  16. 16. Эволюция модуляции сигнала OOK DQPSK CP-DQPSK CP-64QAMАмплитудная Фазовая Модуляция Модуляция модуляция модуляция по фазе и по фазе, поляризации амплитуде и поляризации1 бит/символ 2 бит/символ 4 бит/символ 12 бит/символ
  17. 17. Различные схемы модуляции
  18. 18. Использование Супер-каналов• Данные распределяются по нескольким поднесущим , располагающимся максимально близко друг к другу, и объединённым в один общий супер-канал• Каждая поднесущая передаёт данные на скоростях, в соответствии с возможностями современных ADC и DSP -200-150-100 -50 1000Гбит/с 100 150 200 10x 50 f [GHz] Super-Channel #1 Super-Channel #2 Super-Channel #3 f
  19. 19. Электронная фильтрация ширины каналаЛазер Модулятор ФильтрЛазер МодуляторМеньшая скорость на поднесущую позволяет уменьшить ширину спектра на каждый канал и более эффективно использовать Супер-каналы
  20. 20. Новое поколение DWDM транспондеров• Универсальное решение поддерживающее различные схемы модуляции и позволяющее объединять несколько несущих в Супер-канал: • 50G CP-DBPSK для обеспечения максимальной дальности • 100G CP-DQPSK для получения до 14 Tбит/с в C-Band • 200G 16-QAM для получения до 28 Tбит/с в C-Band
  21. 21. Переход на когерентный приемники
  22. 22. Новые MAL-less EDFA усилители• Новая серия универсальных EDFA-усилителей, включающая две модели: • OPT-EDFA-17 o Эффективный коэффициент усиления = 17 дБ o Максимальная мощность = 20 дБм • OPT-EDFA-24 o Эффективный коэффициент усиления = 24 дБ o Максимальная мощность = 20 дБм• Один каскад усиления без промежуточного подключения модуля компенсации хроматической дисперсии• Возможность работы в качестве предусилителя или линейного усилителя• Обе модели построены по единому дизайну, с использованием общих компонентов и прошивок, что снижает стоимость, упрощает производство и тестирование
  23. 23. EDRA: Усилитель нового поколения• Erbium Doper Raman Amplifier (EDRA) – интеграция Рамановского и EDFA усилителей на одной карте создает сбалансированное решение, позволяющее получить максимальный эффект от обоих типов усилителей• Четыре версии карт, обладающие с единым дизайном: EDRA1-26 : Raman + PRE, 26 дБ усиление EDRA1-35: Raman + PRE, 35 дБ усиление EDRA2-26 : Raman + PRE + BST, 26 дБ усиление EDRA2-35: Raman + PRE + BST, 35 дБ усиление• Секция Рамановского усиления состоит из четырех лазеров накачки общей мощностью до 1 Ватт• Встроенные EDFA-усилители обладают настоящим переменным коэффициентом усиления и низким уровнем вносимых шумов• Поддержка расширенного диапазона частот в C-Band
  24. 24. Уровень шума EDRA и EDFA усилителей 16 EDRA 14 1st Gen Integrated Raman and EDFA AMP-C 12 EDFA-24 10 Уровень шума [дБ] 8 6 4 2 0 -2 10 15 20 25 30 35 40 Коэффициент усиления [дБ]EDRA вносят до 6 дБ меньше шума, чем существующие EDFA-усилители, прианалогичных коэффициенте усиления и уровне сигнала
  25. 25. Универсальный узел усиления LCD / memory Power supply Power supply ECU TNC (Optional) OPT-EDRAxx-C Empty Air filter Cable guide Empty OPT-EDRAxx-C Fan Tray TNC• Единая конфигурация для любых дизайнов сети• Высота – 6 RU, глубина – 300 мм
  26. 26. Карта для автоматической настройки• Платформа Cisco ONS 15454 MSTP сфокусирована на уменьшение операционных затрат, за счет снижения сложности внедрения и дальнейшей эксплуатации DWDM-сети• Automatic Turn-Up Line Card позволит полностью автоматизировать процессы настройки оптических параметров оборудования сети• Интегрированная карта с возможностью измерения следующих характеристик оптической линии связи: o Определение точек наибольшего отражения и затухания оптического сигнала (OTDR), для точной настройки работы Рамановских усилителей o Определение точных значений хроматической дисперсии волокна o Измерение точной длины оптической линии o Определение порогов для рассеяния Бриллюэна o Функционал OCM для всех DWDM-каналов на узле o Измерение задержки в волокне
  27. 27. Увеличение гибкости ROADM
  28. 28. Увеличение гибкости ROADM Tunable Laser – Передатчик, Restoration – Возможность перенастраиваемый на любую перемаршрутизации сервиса длину волны в C-диапазоне на альтернативный маршрут, при возникновении аварииColorless – Порт на ROADM, Xпрограммно настраиваемый на ROADMприем любой длины волны из Flex Spectrum – Возможность выделения частей спектра дляC-диапазона проключения сервисов Tunable Receiver – Contentionless – Возможность Когерентный приемник принимает влючения одинаковых длин волн только настроенную длину волны, TX RX TX RX или частей спектра на разных блокируя все остальные портах одного оптического мультиплексора Omni-Directional – Длина волны может быть программно смаршрутизированна с любого входного порта на любое из подключенных направлений
  29. 29. Карта 80-WXC-C Многофункциональная карта ROADM мультиплексора 80-WXC-С может быть использована в нескольких режимах работы: – Оптический кросс-коннект для построения Multidegree узлов до 8-ми направлений – 9-ти портовый «Colorless» мультиплексор, с возможностью ввода одной или нескольких длин волн на каждом из портов – 9-ти портовый «Colorless» демультиплексор, с возможностью вывода одной или нескольких длин волн на каждом из портов Универсальный модуль для решения задач по построению «Omni-directional» и «Colorless» архитектуры Режим работы выбирается программно через систему управления
  30. 30. 80-WXC: Схема Multi Degree узла• Модуль 80-WXC-С поддерживает до 8-ми направлений• Работает с существующими PP-MESH-4 и PP-MESH-8 патч-панелями• Пассивные мультиплексоры/демультиплексоры MD-40-ODD и MD-40-EVEN для работы 80-ти каналов
  31. 31. 80-WXC: Схема «Colorless» узла• Каждый порт может быть использован для терминации одной волны или диапазона длин волн• Возможность каскадирования модулей WXC при необходимости использования более 8-ми «colorless» портов• Возможно совместное использование 80-WXC и фиксированных мультиплексоров /демультиплексоров, для получения «Colorless» и «Colored» портов на одном узле
  32. 32. 80-WXC: Omni-Directional + Colorless• Модуль 80-WXC может быть использован для построения 40-ка и 80-ти канальных «Omni-Directional» + «Colorless» R-OADM узлов
  33. 33. Увеличение количества направлений• Увеличение разветвленности и интеллектуальности DWDM-сетей, приводит к необходимости увеличения количества оптических направлений на ROADM• Порты необходимы для подключения: o Растущего количества оптических направлений в Mesh-топологияx o Оптического интерконнекта между компонентами внутри узла o Contentionless мультиплексоров ввода/вывода• Следующее поколение WXC будет оснащено 17-ю оптическими портами c поддержкой технологии Flex Spectrum
  34. 34. FlexSpectrum ROADM• Стандартный ROADM поддерживает длины волн в 50-ти ГГц сетке каналов ITU-T 100 Gbps 100 Gbps 400 Gbps 100 Gbps 1 Tbps 1 Tbps o Модуляции «не влезающие» в стандартную сетку каналов, не могут пройти через фильтр• Flex Spectrum ROADM убирает все ограничения на ширину канала и формат 1 - Odd 1- Even 2 - Odd 2 - Even 3 - Odd 3 - Even 4 - Odd 4 - Even 5 - Odd 5 - Even 6 - Odd 6 - Even 7 - Odd модуляции o Возможность эффективного размещения каналов с разной полосой и модуляцией o Возможность увеличения пропускной способности на канал o Возможность вносить общее затухание для участка спектра o Поддержка пропуска «Alien Multiplex Sections» o Возможность увеличения ширины спектра, занятого под сервис, шаг ∆f = 12.5 GHz
  35. 35. Два 1Тбит/с CP-64QAM Супер-канала
  36. 36. CP-64QAM & 100G CP-DQPSK
  37. 37. Карта FlexSpectrum ROADM• 16 портов могут быть программно настроены на Add/Drop или Express• Апгрейд порты для увеличения количества направлений• Минимальный шаг для увеличения ширины канала 12,5 Ггц• Полностью интегрированный функционал по мониторингу уровней сигнала по каждому из портов/каналов
  38. 38. Схема FlexSpectrum ROADM
  39. 39. Схема ROADM-узла нового поколения Направление A Направление B (16 портов) (16 портов) Spectrum Spectrum EDRA EDRA Flex Flex #1 #2 #1 #2 A B A B 16 Chs 16 Chs Contentionless Contentionless Add/Drop Add/Drop Contentionless Add/Drop
  40. 40. Универсальный ROADM узел (направление) LCD / memory Power supply Power supply ECU TNC (Optional) Empty Empty Air filter Cable guide 16-WXC-FS OPT-EDRAxx-C Fan Tray TNC• Единая конфигурация для любых дизайнов сети• Высота – 6 RU, глубина – 300 мм
  41. 41. «Zero-Touch» оптически уровень Flex Spectrum ROADM любая модуляция Contentionless ROADM любая скорость любая комбинация длин волн в Flexible ROADM любом направлении Omni-Directional: Colorless: с любого любая длина волны в любая длина волны на любая часть порта любом направлении любой порт MUX/DMX спектра
  42. 42. Интеллектуальная плоскостьуправления – WSON
  43. 43. Плоскость управления GMPLS/WSON• Использование механизмов GMPLS и WSON для включение DWDM сервисов в реальном времени• Координация взаимодействия между уровнями L3 ↔ L1• Поддержка динамического восстановления сервисов – 0+1, 0+1+R, 1+1+R G-MPLS UNI WSON CRS UNI-N UNI-C MSTP
  44. 44. Функционал Cisco WSON• Интегрированная подсистема управления, учитывающая в своей работе оптические характеристики DWDM-сети (Release 9.4) • Топологию • Линейные и нелинейные эффекты • Характеристики интерфейсов• Регистрация клиентских интерфейсов (Release 9.4) • Alien wavelength • Транспондер • ITU-T интерфейс• «Сервис по запросу» (Release 9.4) • Установление нового сервиса • Перемаршрутизация сервиса по запросу• Восстановление сервиса на уровне оптической сети • Автоматическая реакция на аварии • Защита от двойных отказов • Различные варианты SLA (0+1, 0+1+R, 1+1, 1+1+R)• GMPLS UNI • Интерфейс взаимодействия с платформами маршрутизации и коммутации • Интеграция с IPoDWDM для предоставления полосы по требованию
  45. 45. WSON: Полное представление о сети Топология сети: • Распределение длин волн • Кратчайшие маршруты (C-SPF) Возможность регенерации Характеристики интерфейсов: • Скорость • BER • FEC • Модуляция Линейные оптические эффекты: • Затухание • Хроматическая дисперсия (CD) • Поляризационно-модовая дисперсия (PMD) • Отношение сигнал/шум (OSNR) Нелинейные оптические эффекты: • Self-Phase Modulation (SPM) • Cross-Phase Modulation (XPM) • Four-Wave Mixing (FWM)
  46. 46. WSON: Распределенная обработка• Каждый узел участвует в работе подсистемы управления• Вся необходимая для вычислений информация находится непосредственно на узле• Для установления маршрута используются расширения стандартных протоколов – OSPF, MPLS-TE, RSVP-TE, LDP • Низкие требования к сети DCN • Отсутствие центрального сервера • Всегда последняя информация о состоянии сети  Лучшая масштабируемость и отказоустойчивость
  47. 47. Интеграция IP + Optical
  48. 48. Основные компоненты IP + Optical IPoDWDM Единая плоскость управления MSTP MSTP Proactive Protection GMPLS & iOverlay Интеграция функционала Гибкий оптический уровень CRS MSTP MSTP Transponder ROADM Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON
  49. 49. Что дает IP + Оптика L3 «знает» о состоянии L1 Возможность для маршрутизатора отслеживать реальное состояние физического уровня сети X ROADM 4 1 Проведение плановых работ Проактивное автоматическое уведомление сетевых элементов о проведении работ для начала перемаршрутизации трафика XShared Risk Link Groups ROADM Восстановление полосыВключение сервисов с учетом Автоматичекое определениефизической топологии оптической 4 3 1 2 5 альтернативного маршрута приинфраструктуры возникновении аварии на сети UNI-C Diversity / SRLG G.709 / FEC G.709 / FEC FEC TX RX TX RX FEC триггер Полоса по требованию Автоматическое включение DWDM- Proactive Protection сервиса по запросу от G.709 / G.709 / FEC FEC Переключение на резервный маршрутизатора, с учетом маршрут до момента полного оптических характеристик сети Routing Routing отказа рабочего маршрута Engine Engine
  50. 50. Оптическое восстановлениеМаршрутизатор Маршрутизатор IPoDWDM IPoDWDM ONS 15454 MSTP 1. Обрыв волокна! 2. Встроенный функционал WSON находит новый возможный маршрут 3. При необходимости, ROADM запрашивает маршрутизатор о смене длины волны 4. Гибкая (Colorless, Omni-Directional) DWDM сеть устанавливает новый маршрут 5. Сервис снова в работе с использованием тех же самых интерфейсов, без необходимости какого-либо ручного вмешательства
  51. 51. Заключение
  52. 52. Заключение Что дальше… 2010 - 2012 OTN MPLS-TP 10G MLSE FlexROADM 2000 - 2009 40G CP-QPSK … 1999 - 2002 100G CP-QPSK 400/1000G WDM Industry 1st MSTP #1 WW ROADM Share 1990-1999 Industry 1st MSPP Alien Wavelength 1st OC-192 MSPP 1st L2 XPonder 1st to market IPoDWDM1st Avail Optical EDFA AMP 1st 40G IPoDWDM1st In field Amplified System (T20) 1st 100G IPoDWDM trial1st WDM System (Sprint)1st Tech Trial 32ch system1st Demo of 128ch (Scom ‘98)1st Deployed 128ch (Global Crossing)
  53. 53. Cisco Optical Solutions
  54. 54. Спасибо!Заполняйте анкеты он-лайн и получайте подарки вCisco Shop: http://ciscoexpo.ru/expo2012/questВаше мнение очень важно для нас!

×