Co je OTN? Vrstvy, OTN vs DWDM a když to potřebujete

OTN znamenáOptická transportní síť, standardizovaný digitální transportní rámec definovaný vDoporučení ITU-T G.709. Poskytuje operátorům strukturovaný způsob, jak zapouzdřit, multiplexovat, přepínat, monitorovat a spravovat různé klientské signály -, jako je Ethernet, IP, úložiště a starší SONET/SDH - přes infrastrukturu optických vláken.

OTN je digitální transportní vrstva, která zabaluje klientský provoz do standardního formátu rámců, přidává dopřednou korekci chyb a monitorování výkonu a spolehlivě jej přenáší napříč optickými sítěmi.

Na rozdíl od holého optického spojení, které jednoduše přesouvá světlo z jednoho konce na druhý, OTN přidává k přenosu vláken vrstvu správy a ochrany. To je důvod, proč telekomunikační operátoři, operátoři datových center a velké podniky spoléhají na OTN vždy, když potřebují izolaci chyb, přehled{1}}úrovně služeb a škálovatelnou přepravu přes páteř, metro nebopropojení optických vlákenprostředí.
 

Jak OTN funguje: Vrstvy, struktura rámce a tok signálu

OTN se řídí modelem vrstveného zapouzdření. Klientský signál vstupující do sítě prochází několika fázemi, než je přenášen přes optický kanál. Proces lze shrnout následovně:

• Klientský signál (Ethernet, IP, Fibre Channel nebo jiný protokol) je mapován doOPU(Optical Channel Payload Unit), která slouží jako kontejner užitečného zatížení.
• OPU je zabaleno doODU(Optical Channel Data Unit), která přidává režii pro sledování cesty, sledování tandemového připojení a správu-do{1}}konců.
• ODU je dále zapouzdřena do anOTU(Optical Channel Transport Unit), která přidává zarovnání rámců a dopřednou korekci chyb (FEC) pro spolehlivý přenos.
• OTU je přenášena přes optický kanál přes systém DWDM a obnovena na vzdáleném konci.

Funkce vrstvy OTN na první pohled

Samotný rámec OTN je organizován jako 4 řádky po 4 080 sloupcích bajtů, s FEC bajty integrovanými na konci každého řádku. Tato pevná velikost rámce - na rozdíl od pevné snímkové frekvence používané v SONET/SDH - je záměrná konstrukční volba, která umožňuje OTN efektivně škálovat napříč různými přenosovými rychlostmi, od OTU1 při přibližně 2,7 Gb/s až po OTUCn při násobcích 100 Gb/s. TheITU-T pokračuje v aktualizaci řady G.709, přidává podporu pro 25G, 50G a flexibilní rozhraní nad-100G, aby udržela krok s přenosem 5G a požadavky na vysokokapacitní DCI.
 

Klíčové výhody OTN pro síťové operátory

Nasazení OTN nad optickou infrastrukturou přináší několik konkrétních výhod, které přenos na holé vlnové délce neposkytuje:

Dopředná korekce chyb (FEC).Reed-Solomon FEC definovaný v G.709 může poskytnout až 6,2 dB zlepšení poměru signálu-k-šumu. V praxi to znamená delší rozpětí mezi regeneračními místy, uvolněné specifikace komponent a schopnost podporovat transparentní optické sítě přes více skoků zesilovače.

Monitorování výkonu na více vrstvách.Režie ODU poskytuje operátorům sledování bitové chybovosti jednotlivých cest, sledování tandemového připojení až v šesti zprostředkujících doménách a indikátory chyb (AIS, BDI), které pomáhají rychle izolovat problémy - namísto řešení celé vlnové délky od začátku do konce.

Klient-Agnostický přenos.OTN může přenášet Ethernet, IP/MPLS, Fibre Channel, video a starší provoz SONET/SDH v rámci stejné struktury rámce. Díky tomu je praktický pro sítě, které obsluhují smíšenou pracovní zátěž spíše než jeden protokol.

Služba grooming a multiplexování.Signály ODU s nižší {0}rychlostí lze multiplexovat do kontejnerů s vyšší -rychlostí (například čtyři signály ODU1 do jedné ODU2 nebo více signálů ODUflex do OPUCn). To umožňuje operátorům naplnit kapacitu vlnových délek efektivněji, místo aby věnovali celou lambdu malému klientovi.

Standardizovaný OAM.Na rozdíl od proprietárních překryvných vrstev pro správu je režie OTN definována standardy ITU-T, což umožňuje interoperabilitu více-dodavatelů na transportní vrstvě a čistší vymezení služeb mezi doménami operátorů.

OTN vs DWDM: Jaký je rozdíl?

Jedním z nejčastějších bodů nejasností je vztah mezi OTN a DWDM. Nejsou totéž a fungují na různých funkčních úrovních.

Ve většině produkčních sítí spolupracují DWDM a OTN. DWDM poskytuje nezpracovanou optickou kapacitu - mnoha vlnových délek na jednéjednovidové-vlákno-, zatímco OTN poskytuje digitální inteligenci, která operátorům umožňuje řídit, co běží na jednotlivých vlnových délkách. DWDM můžete provozovat bez OTN (například v jednoduchých službách point{2}}to{3}}pro vlnové délky), ale přijdete o strukturované monitorování, FEC a možnosti úpravy, které OTN poskytuje. Pro hlubší pohled jakTechnologie WDM multiplexováníse týkají transportních rámců, viz náš průvodce multiplexováním.
 

OTN vs SONET/SDH: Proč se průmysl posunul vpřed

SONET/SDH sloužil telekomunikačnímu průmyslu dobře po celá desetiletí, ale jeho design byl zakořeněn v synchronním TDM přenosu hlasu. Jak se provoz IP a Ethernet stal dominantním, objevilo se několik omezení. OTN byl od začátku navržen tak, aby tyto mezery řešil.

Filozofie designu rámu.SONET/SDH používá pevnou opakovací frekvenci 8 000 snímků za sekundu, přičemž velikost snímku roste s rostoucí bitovou rychlostí. OTN to obrací: používá pevnou velikost rámce (4 řádky × 4 080 sloupců) a zkracuje dobu rámce, když se rychlost zvyšuje. PodleFunkce Ciena-po{1}}porovnání funkcíje tento přístup s pevnou-velikostí{1}}rámce jedním z nejvýznamnějších strukturálních rozdílů mezi těmito dvěma technologiemi.

FEC a dosah.SONET/SDH neobsahuje standardní mechanismus FEC. OTN definuje FEC jako součást rámce OTU, což přímo rozšiřuje dosah přenosu a snižuje potřebu nákladné regenerace.

Škálovatelnost.Standardy SONET/SDH dosahují vrcholu OC-768 (přibližně 40 Gbps). OTN nativně podporuje 100G (OTU4) a vyšší, s škálováním OTUCn na 400G, 800G a vyšší prostřednictvím modulárních stavebních bloků 100G.

Monitorování tandemového spojení.OTN podporuje až šest úrovní TCM ve srovnání s mnohem omezenějším monitorováním v SONET/SDH. To je důležité v prostředích s více-operátory nebo s více{2}}doménami, kde každý segment potřebuje nezávislou viditelnost výkonu.

To znamená, že SONET/SDH nezmizel přes noc. Mnoho operátorů stále poskytuje starší služby TDM a OTN je navrženo tak, aby tyto signály přenášelo transparentně v rámci svého užitečného zatížení -, takže plánovačům sítě poskytuje spíše migrační cestu než nucené trhání-a{3}}.

Aplikace OTN v telekomunikačních, DCI a podnikových sítích

Význam OTN přesahuje tradiční páteřní{0}}dopravce na dlouhé vzdálenosti. Zde jsou prostředí, kde přináší největší hodnotu:

Páteřní telekomunikační a metro doprava.Operátoři, kteří budují regionální nebo národní páteřní sítě, spoléhají na OTN pro úpravu služeb na stovkách vlnových délek, izolaci chyb mezi okruhy zákazníků a standardizované předávání mezi propojenými operátory.

Propojení datových center (DCI).Když organizace propojují datová centra napříč metrem, regionálními nebo{0}}dálkovými vzdálenostmi, obvykle potřebují více než jen hrubou šířku pásma. Potřebují oddělení služeb mezi nájemci, rozšíření dosahu prostřednictvím FEC a schopnost upravit více klientských okruhů 10G/100G na sdílené vlnové délky. OTN v kombinaci s DWDM je běžnou návrhovou volbou pro propojení DCI, která musí přenášet smíšený provoz - replikaci úložiště, mezi-výpočty mezi clustery a správu - přes totéžinfrastruktura optických vláken.

Podniková a kampusová konektivita.Velké podniky s více pobočkami a vysokými-požadavky na šířku pásma - finanční instituce, nemocnice, výzkumné laboratoře - stále častěji využívají přenosy OTN-k získání funkcí monitorování a ochrany, které jednoduché ethernetové propojení point{4}}to{5}}postrádají.

5G přenos.ITU-T definovala rozhraní OTU25 a OTU50 specificky pro přenos ethernetových signálů 25GBASE{4}}R a 50GBASE-R používaných v sítích s rádiovým přístupem 5G, díky čemuž je OTN relevantní pro nejnovější generaci mobilní infrastruktury.
 

Běžné mylné představy OTN

"OTN a DWDM jsou to samé."nejsou. DWDM je metoda optického multiplexování; OTN je digitální dopravní rámec, který je nad ním. Mnoho sítí používá obojí společně, ale řeší různé problémy.

"OTN je pouze pro velké dopravce."Zatímco operátoři byli prvními uživateli, OTN se nyní používá ve scénářích DCI, enterprise a 5G. Jakékoli prostředí, které potřebuje strukturované monitorování a správu služeb přes optické vlákno, může mít prospěch.

"Abyste mohli používat OTN, musíte rozumět každému režijnímu bajtu."Zkratky - OPU, ODU, OTU, OCh, OMS, OTS - mohou být ohromující. V praxi je základní koncept přímočarý: OTN balí klientský provoz, přidává monitorování a FEC a přenáší jej ve standardním formátu. Detailní režijní pole jsou důležitá pro návrháře zařízení a testovací inženýry, ale plánovači sítí mohou efektivně pracovat s modelem vrstvy a funkčními výhodami, které poskytuje.

"OTN nahrazuje DWDM."OTN spíše doplňuje DWDM, než aby jej nahrazoval. Stále potřebujete optickou vrstvu pro vlnovou kapacitu; OTN nad ní přidává vrstvu digitální správy a ochrany.

Často kladené otázky o OTN

Jaký problém řeší OTN?

OTN řeší problém správy, monitorování a ochrany různých klientských služeb přes optické vlákno. Bez OTN mají operátoři hrubou kapacitu vlnových délek, ale postrádají standardizované nástroje pro-detekci chyb jednotlivých služeb, opravu chyb a úpravu provozu na transportní vrstvě.

Je OTN technologií fyzické vrstvy nebo transportní vrstvy?

OTN působí na adresedigitální vrstva 1- transportní vrstva nad fyzickou optickou vrstvou. Spoléhá na fyzickou vrstvu (vlákno, zesilovače, DWDM) pro přenos světla, ale navíc přidává digitální zapouzdření, monitorování a FEC. Architektura ITU-T G.872 definuje OTN tak, že zahrnuje jak optické (OCh, OMS, OTS), tak digitální (OPU, ODU, OTU) podvrstvy.

Můžete použít DWDM bez OTN?

Ano. DWDM může pracovat nezávisle a přenášet vlnové délky přes vlákno. Bez OTN však operátoři ztratí standardizované FEC,-monitorování výkonu na trase, monitorování tandemového připojení a správu-služeb. Pro jednoduché point{5}}to{6}}linky to může být přijatelné; u komplexních-sítí s více službami to obvykle není.

Jaké jsou standardní přenosové rychlosti OTN?

Standard G.709 definuje několik pevných -kontejnerů rychlosti: OTU1 (~2,7 Gbps), OTU2 (~10,7 Gbps), OTU3 (~43 Gbps) a OTU4 (~112 Gbps). Nad rámec 100G poskytuje rámec OTUCn modulární kapacitu n × 100 Gb/s. Novější G.709.4 přidává OTU25 a OTU50 pro 5G transportní aplikace. ODUflex umožňuje flexibilní alokaci šířky pásma na míru přesně podle klientské sazby.

Jaký je rozdíl mezi OTN atranspondér?

Transpondér je hardwarové zařízení, které převádí klientské signály na vlnové délky v rámci OTN- (a naopak). OTN je protokol a struktura rámce, kterou transpondér implementuje. Jinými slovy, transpondér je zařízení; OTN je standard, kterým se řídí.

Závěr

OTN je standardizovaná digitální transportní vrstva, díky které jsou optické sítě ovladatelnější, odolnější a vhodnější pro přenos smíšených služeb ve velkém měřítku. Pracuje s DWDM -, nikoli místo něj - a poskytuje strukturované zapouzdření, opravu chyb, sledování výkonu a multiplexování služeb, které nezpracovaným optickým spojům chybí.

Pro plánovače sítí, kteří vyhodnocují možnosti dopravy, jsou klíčovou otázkou, zda potřebujete viditelnost podle-služeb, zda záleží na rozšířeném dosahu FEC{1}}a zda váš mix provozu a provozní model odůvodňují přidanou dopravní inteligenci. Pokud je odpověď na tyto otázky ano, OTN patří do vaší architektury.

Chcete-li se dále učit o infrastruktuře optických vláken, která je základem optického přenosu, prozkoumejte naše průvodce naJednorežimové vlákno OS1 vs OS2-, vkládací ztráta vs. návratová ztrátaanaši-hloubkovou analýzu technologie OTN.

Zdroje

• Doporučení ITU-T G.709/Y.1331, "Rozhraní pro optickou přenosovou síť (OTN)" -itu.int/rec/T-REC-G.709
• Doporučení ITU-T G.872, „Architecture for the Optical Transport Network (OTN)“
• Zprávy ITU, „Standardy ITU rozšiřují možnosti optické přenosové sítě“ (2021) -itu.int
• Ciena, "OTN vs SONET/SDH: Porovnání rozdílů" -ciena.com
• ITU-T Studijní skupina 15, Výukový program OTN -itu.int (PDF)
• VIAVI Solutions, "G.709 – The Optical Transport Network (OTN)" white paper -viavisolutions.com (PDF)