コンバージェンスネットワーク
今日のTDMベースのトランスポートネットワークは、主要な音声およびベースラインサービスに保証されたレベルのパフォーマンスと信頼性を提供するように設計されています。SDHなどの実績のあるテクノロジーが広く展開されており、音声および専用回線アプリケーション向けに、ギガビット/秒のレートに拡張可能な大容量のトランスポートを提供しています。SDH自己修復リングにより、ネットワーク障害後数十ミリ秒以内にサービスレベルの回復が可能になります。これらの機能はすべて、高度なマルチベンダー相互運用性を可能にする確立されたグローバル標準によってサポートされています。
今日のネットワーク
今日のTDMベースのトランスポートネットワーク(およびある程度はATMネットワーク)とは対照的に、「ベストエフォート」IPネットワークは一般に、高い信頼性と予測可能なパフォーマンスを保証する手段を欠いています。予測できない遅延、ジッター、およびパケット損失を伴う、ほとんどのレガシーIPネットワークによって提供されるベストエフォートサービスは、統計多重化を通じて最大のリンク使用率を達成するために支払われる価格です。リンクは通常、TDMトランスポートネットワークを介して専用回線で伝送されるため、リンクの使用率(たとえば、帯域幅の単位あたりのユーザー数)はデータネットワークの重要な性能指数です。
データトラフィックの本質的にバースト性を考えると、TDMトランスポートの固定帯域幅パイプは理想的に効率的なソリューションではない可能性があります。ただし、この非効率性は、従来、TDMベースのトランスポートネットワークプロバイダーのネットワークの信頼性と輻輳分離機能ほど重要ではないと考えられてきました。
高帯域幅と差別化されたデータサービスに対する需要の急増は、TDMベースのトランスポートとベストエフォートパケットネットワークのこのデュアルアーキテクチャモデルに挑戦しています。ネットワーク帯域幅を過剰にプロビジョニングし、ネットワークの負荷を軽く保つことによって、ベストエフォートネットワークの有用性を拡張することは費用効果が高くありません。
さらに、このアプローチは、需要の伸びが不十分なため、常に達成または保証できるとは限らず、十分に活用されていない施設の経済的制約に最も敏感なネットワークアクセスドメインにとって特に問題です。その結果、一般に、今日のデータサービスプロバイダーは、顧客固有の差別化されたサービス保証と対応するサービスレベル契約を提供するためのネットワークインフラストラクチャサポートを持っていません。
次世代ネットワーク
費用効果が高く、信頼性が高く、スケーラブルな進化を実現する次世代ネットワークアーキテクチャは、トランスポートネットワーキングと拡張サービスレイヤーの両方を採用し、補完的かつ相互運用可能な方法で連携します。これらの次世代ネットワークは、バックボーンネットワークインフラストラクチャの容量を劇的に増加させ、最大限に共有し、新しいデータアプリケーションに高度なサービスの差別化を提供します。
トランスポートネットワーキングにより、サービスレイヤーはより効果的に動作し、物理トポロジの制約から解放され、サービス要件を満たすという十分に大きな課題に集中できます。したがって、多くのサービスレイヤーの機能強化を補完することで、光トランスポートネットワーキングは、大容量、高信頼性の帯域幅管理の統合された最適化されたレイヤーを提供し、品質が保証された大容量データサービス用のいわゆる光データネットワーキングソリューションを作成します。
光伝送ネットワーク:実用的な見方
光ネットワーキングのビジョンは、WDMの急速で成功した商品化以来、研究者とネットワークプランナーの想像力を同様に捉えてきました。光トランスポートネットワーキングの当初のビジョンでは、柔軟でスケーラブルで堅牢なトランスポートネットワークが出現し、同様に多様なサービス要件(柔軟性、スケーラビリティ、およびビットレートとプロトコルの独立性と組み合わせた存続可能性)を備えた多様なクライアント信号に対応します。
急増する帯域幅の需要に対応できるトランスポートインフラストラクチャの可能性は、ネットワーク全体で高帯域幅サービスの信頼性の高い転送を提供するための媒体として波長がタイムスロットに置き換わるこの新しい世紀に向けて、非常に魅力的です。しかし、光ネットワーキングとは何ですか?答えは大きく異なり、実際、近年進化してきました。光ネットワーキングの初期の試みは、光透過性と地球規模での光透過性ネットワークの設計に焦点を合わせていました。
実用的な解決策
実行可能な「全光」ソリューションがない場合、光ネットワーキングのより実用的なソリューションは、光信号の再生と光信号のパフォーマンス監視をサポートするオプトエレクトロニクスの必要性に対応します。全光ネットワーキングと呼ばれるものでは、信号は完全に光ドメインでネットワークを通過し、光電子処理の形式はありません。これは、信号の再生、ルーティング、波長交換を含むすべての信号処理が完全に光ドメインで行われることを意味します。
アナログエンジニアリングの制限(たとえば、適切に設計されたデジタルシステムの制限要因は、元のアナログメッセージ波形のデジタル形式への変換の1つの精度です)および全光学処理技術の現在の最先端を考慮するため、グローバルまたは国内のすべての光ネットワークの概念は実際には達成できません。
特に、光電子変換は、伝送障害の蓄積を防ぐためにオプトネットワーク要素で必要となる場合があります-そのような要因から生じる障害は、ファイバファイバの波長分散と非線形性、非理想的なフラットゲイン増幅器のカスケード、光信号クロストーク、カスケードされた非フラットフィルターからの透過スペクトルの狭まり。光電子変換は、波長交換もサポートできます。これは、現在、すべての光領域で実現するのが難しい機能です。
要するに、障害の蓄積を軽減し、全光ドメインでの波長変換をサポートする信号再生を実行する市販のデバイスがない場合、短期間の実用的な光ネットワーキングアーキテクチャでは、ある程度の光電子変換が期待されます。結果として得られる光ネットワークアーキテクチャは、上の図に示すように、機能が強化されたオプトエレクトロニクスによって境界が定められた、光学的に透過的な(または全光学的な)サブネットワークによって特徴付けることができます。
クライアントの信号の透明性
アナログネットワークエンジニアリングを超えて、実際的な考慮事項がOTNの最終的な実現を支配し続けます。これらの考慮事項の中で最も重要なのは、将来のトランスポートインフラストラクチャ内で高度なクライアント信号の透過性を求めるネットワークオペレータの要望です。
「クライアント信号の透過性」とはどういう意味ですか?具体的には、OTNでの転送の対象となるクライアント信号の目的のセットに対して、これらの信号を光チャネル(OCh)サーバー信号のペイロードとして伝送するための個々のマッピングが定義されます。OTNで期待される信号には、レガシーSDHおよびPDH信号、およびインターネットプロトコル(IP)、ATM、GbE、Ssimple Ddata Llink(SDL)などのパケットベースのトラフィックが含まれます。クライアント信号がOTNの入力でOChサーバー信号にマッピングされると、そのようなネットワークを展開するオペレーターは、ネットワークの出力でデマップされるまで、クライアント信号の詳細な知識(またはアクセス)を持っている必要はありません。
光ネットワークの入力ポイントと出力ポイントは、OTNクライアント信号の透過性のドメインを区切る必要があります。したがって、クライアント信号の透過性を実現する上で最も重要な要素は、OTNの入力ポイントと出力ポイントの間のすべてのクライアント固有の機器と処理を排除することです。幸いなことに、クライアントに依存する機器は、通常、サービスごとに専用であるため、入口/出口で受け入れる方が簡単です。
デジタルラッパーを介した光伝送ネットワーク
DWDMテクノロジーの普及により、サービスプロバイダーは新たな課題を抱えています。それは、増加する波長をコスト効率よく管理して、エンドカスタマーに高速で信頼性の高いサービスを提供する方法です。波長またはOChを効果的に管理するには、光ネットワークが波長ごとまたはOChレベルの操作、管理、および保守(OAM)機能をサポートする必要があります。
ITU(T)Rec。G872は、このオーバーヘッドの実行方法を指定せずに、オーバーヘッドの形式で実装されたOChレベルのOAMのいくつかの機能を定義します。これまで、信号の再生をサポートし、OCh(波長)を監視、分析、および管理するための唯一の実行可能な方法は、ネットワーク全体のSDH信号と機器に依存することでした。これには、WDMシステムの各波長の信号がSDH形式である必要があります。
光チャネル(波長)
DWDMシステムの既存の光電子再生ポイントを利用することで、デジタルラッパーテクノロジーを使用するという概念は、SDHと同様の機能と信頼性を提供しますが、どのクライアント信号に対しても、光トランスポートネットワーキングの元のビジョンの実現に一歩近づきます。 。
デジタルラッパーテクノロジは、ITU(T)Recで概説されているネットワーク管理機能を提供します。G.872でOTNを有効にします。これらには、次の図に示すように、すべて入力信号形式に依存しない、光レイヤパフォーマンスモニタリング、Fforward Eerror Ccorrection(FEC)、および波長ごとのリング保護とネットワーク復元が含まれます。
チャネル関連のOChオーバーヘッドをサポートするためにOChクライアントの「周囲」ごとにデジタル(またはTDM)ラッパーを使用するという概念が最近提案され、実際、OChの定義の基礎として採用されています。このスキームは、OChクライアントに容量を追加するために、OCh再生の必要性を利用します。もちろん、OChクライアント信号にデジタルでオーバーヘッドを追加する手段ができたら、これを使用してOChレベルのOAM要件をすべてサポートすることは理にかなっています。
特に、デジタルで追加されたオーバーヘッドにより、OTNの主要なパフォーマンス監視の問題、つまりクライアントに依存しない方法でBbit Eerror Rrate(BER)へのアクセスを提供することはほとんど簡単になります。Bまた、オプションでFECを使用することにより、デジタルラッパー方式はクライアント信号のBERパフォーマンスを大幅に向上させ、光電子変換の要件をさらに最小限に抑えることができます。
トランスポートネットワークのパフォーマンスを向上させる1つの方法は、現在一部の機器で提供されているFECを使用することです。したがって、デジタルラッパー技術の追加の利点は、システムマージンを強化するためにオプションでFECをサポートできることです。
OChフレーム構造
機能的には、OChペイロードとOAMはFECメカニズムから分離可能である必要があります。これにより、異なるリンクで異なるFECスキームを使用しながら、ネットワーク全体でペイロードとOAMをエンドツーエンドで伝送できます。これが発生する可能性のある明らかな例は、潜水艦と地上のリンクの間です。前者では、次世代システムのために新しいFECコードが調査中です。
次の図下の図は、OChの提案された基本的なフレーム構造と、OChフレーム構造で実行できる機能のタイプを示しています。この提案は、すべての光ネットワークの長期的な目標と矛盾していると主張されるかもしれませんが、再生の必要性がなくなることを期待するべきではありません。
再生ポイント間の距離は増加し続けます。ただし、信号のハンドオフポイントでの再生の必要性は残ります。Ooptic Ssupervisory Cchannel(OSC)を使用して光学的に透過的なサブネットワーク内のOChを管理することと相まって、デジタルラッパーは国内またはグローバルOTN全体のOCh(波長)のエンドツーエンド管理をサポートします。
3R再生(リシェイプ、リタイミング、および再生)は、光から電気への変換、およびその逆によって提供され、デジタルラッパー提案はこれを利用します。全光学式3R再生が利用可能になった場合、画像は変化しますか?全光再生がオーバーヘッドを追加できる場合、引数は変更されません。再生器の実装のみが変更されます。
光再生器がオーバーヘッドを追加できない場合、OChのオーバーヘッドの必要性はなくなりません。; 次に、光再生器は、光電子再生点間の潜在的な距離を単純に増加させ、デジタルラッパーはそれらを透過的に通過します。光トランスポートネットワーキングの進化に対するデジタルラッパーの使用の影響は、特にデータネットワーキングのトレンドとの関連で考えると、深刻なものになる可能性があります。
プロトコルスタックの選択
IPプロトコルは明らかに今日のデータ通信ネットワークのコンバージェンスレイヤーであり、今後数年間でこの役割をマルチサービスネットワークに拡大することが予想されます。IPは、さまざまなデータリンク層プロトコルおよび基盤となるネットワークインフラストラクチャを介して転送できます。次の図下の図は、WDMネットワークインフラストラクチャへのIPの可能なプロトコルスタックまたはマッピングの一部を示しています。
IP over WDMとは何ですか?
次のabovfiguree図でa、b、およびdとラベル付けされたプロトコルスタックは、今日最も一般的に展開されています。図(a)に示すように、従来のIP over ATM overSDHマッピングを使用します。図(b)に示すSDH(POS)を介したパケット。または、図(d)に示すように、従来の十分に拡張されたIP overEthernetです。ケース(e)および(f)は、POSの代替として最近提案された新しいデータリンク層であるSimple Data Link(SDL)を使用しています。(c)とラベル付けされたプロトコルスタックは、ケース(a)の代替であり、中間SDH層が削除され、ATMセルのWDMへの直接マッピングが実行されます。
これらの異なるプロトコルスタックは、帯域幅のオーバーヘッド、レートのスケーラビリティ、トラフィック管理、およびQOSの点で異なる機能を提供します。特定のマッピングがIPover WDMを表すと述べることは、非常に不誠実です。
このデータリンク層プロトコルの多様性と、基盤となるさまざまなネットワークインフラストラクチャへのIPのマッピングは、IPの主要な強みの1つであり、消えることのない特性です。それどころか、IPパケットの転送のために、新しく革新的でより効率的なプロトコルマッピングが提案される可能性は非常に高いです。これは、低帯域幅で信頼性の低いネットワークにすでに当てはまり、高帯域幅で信頼性の高い光ネットワークにも当てはまります。この見方は、「すべてをIPに、IPをすべてに」というビジョンにも当てはまります。