Sieci konwergencji
Dzisiejsze sieci transportowe oparte na TDM zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić zapewniony poziom wydajności i niezawodności dla przeważających usług głosowych i opartych na łączach. Sprawdzone technologie, takie jak SDH, zostały szeroko wdrożone, zapewniając transport o dużej przepustowości, skalowalny do szybkości gigabitów na sekundę, dla aplikacji głosowych i łączy dzierżawionych. Samonaprawiające się pierścienie SDH umożliwiają przywrócenie na poziomie usługi w ciągu kilkudziesięciu milisekund po awarii sieci. Wszystkie te funkcje są obsługiwane przez dobrze ugruntowane światowe standardy, które zapewniają wysoki stopień interoperacyjności od wielu dostawców.
Dzisiejsza sieć
W przeciwieństwie do dzisiejszych sieci transportowych opartych na TDM (i, do pewnego stopnia, z sieciami ATM), sieci IP typu „najlepszy wysiłek” na ogół nie mają środków gwarantujących wysoką niezawodność i przewidywalną wydajność. Najlepszą usługą świadczoną przez większość starszych sieci IP, z nieprzewidywalnym opóźnieniem, jitterem i utratą pakietów, jest cena płacona za osiągnięcie maksymalnego wykorzystania łącza poprzez statystyczne multipleksowanie. Wykorzystanie łącza (np. Liczba użytkowników przypadających na jednostkę przepustowości) jest ważną wartością w przypadku sieci danych, ponieważ łącza są zwykle przenoszone w obwodach dzierżawionych przez sieć transportową TDM.
Biorąc pod uwagę z natury gwałtowny charakter ruchu danych, rury o stałej szerokości pasma transportu TDM mogą nie być idealnie wydajnym rozwiązaniem. Jednak ta nieefektywność była tradycyjnie uważana za mniej istotną niż niezawodność sieci i funkcje izolacji przeciążenia dostawcy sieci transportowej opartej na TDM.
Rosnący popyt na usługi o dużej przepustowości i zróżnicowanych usługach danych stanowi obecnie wyzwanie dla tego modelu o podwójnej architekturze transportu opartego na TDM i sieci pakietowych typu „najlepszy wysiłek”. Nie jest opłacalne rozszerzenie użyteczności sieci opartej na najlepszych nakładach poprzez zwiększenie przepustowości sieci i utrzymywanie niewielkiego obciążenia sieci.
Ponadto podejście to nie zawsze może być osiągnięte lub zagwarantowane ze względu na nierówny wzrost popytu i jest to szczególny problem w przypadku domeny dostępu do sieci, która jest najbardziej wrażliwa na ograniczenia ekonomiczne niewykorzystywanych obiektów. W rezultacie, ogólnie rzecz biorąc, dostawcy usług danych nie mają obecnie wsparcia infrastruktury sieciowej, aby zapewnić dostosowane do klienta zróżnicowane gwarancje usług i odpowiadające im umowy dotyczące poziomu usług.
Sieć nowej generacji
W architekturach sieci nowej generacji w celu opłacalnej, niezawodnej i skalowalnej ewolucji będą stosowane zarówno sieci transportowe, jak i ulepszone warstwy usług, współpracujące w sposób komplementarny i interoperacyjny. Te sieci nowej generacji znacznie zwiększą i maksymalnie współużytkują przepustowość infrastruktury sieci szkieletowej oraz zapewnią zaawansowane zróżnicowanie usług dla nowych aplikacji danych.
Sieć transportowa umożliwia warstwom usług bardziej efektywne działanie, uwalniając je od ograniczeń topologii fizycznej i skupiając się na wystarczająco dużym wyzwaniu, jakim jest spełnienie wymagań usługowych. W związku z tym, uzupełniając wiele ulepszeń warstwy usług, optyczna sieć transportowa zapewni zunifikowaną, zoptymalizowaną warstwę zarządzania szerokością pasma o wysokiej wydajności i niezawodności oraz stworzy tak zwane optyczne rozwiązania sieci danych dla usług danych o większej przepustowości i gwarantowanej jakości.
Optyczna sieć transportowa: praktyczny pogląd
Wizje sieci optycznych pobudziły wyobraźnię zarówno badaczy, jak i planistów sieci od czasu szybkiej i udanej komercjalizacji WDM. W pierwotnej wizji optycznej sieci transportowej pojawia się elastyczna, skalowalna i solidna sieć transportowa, obsługująca rosnącą różnorodność sygnałów klientów o równie zróżnicowanych wymaganiach usługowych (elastyczność, skalowalność i żywotność w połączeniu z przepływnością i niezależnością protokołów).
Obietnica infrastruktury transportowej zdolnej sprostać rosnącym wymaganiom w zakresie przepustowości w tym nowym stuleciu, w której długości fal zastępują szczeliny czasowe jako medium zapewniające niezawodny transfer usług szerokopasmowych w sieci, jest rzeczywiście kusząca. Ale co to jest sieć optyczna? Odpowiedź jest bardzo zróżnicowana i faktycznie ewoluowała w ostatnich latach. Wczesne próby stworzenia sieci optycznej koncentrowały się na przejrzystości optycznej i projektowaniu optycznie przezroczystych sieci w skali globalnej.
Praktyczne rozwiązanie
Wobec braku wykonalnych „całkowicie optycznych” rozwiązań, bardziej praktyczne rozwiązania dla sieci optycznych uwzględniają potrzebę optoelektroniki do wspomagania regeneracji sygnału optycznego i monitorowania wydajności sygnału optycznego. W tak zwanej sieci całkowicie optycznej sygnały przechodzą przez sieć całkowicie w domenie optycznej, bez żadnej formy przetwarzania optoelektronicznego. Oznacza to, że całe przetwarzanie sygnału - w tym - regeneracja sygnału, trasowanie i wymiana długości fal - odbywa się całkowicie w domenie optycznej.
Ze względu na ograniczenia inżynierii analogowej (np. Czynnikiem ograniczającym w prawidłowo zaprojektowanym systemie cyfrowym jest dokładność konwersji oryginalnego przebiegu komunikatu analogowego na postać cyfrową) oraz biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy w technologii całkowicie optycznego przetwarzania , pojęcie globalnych, a nawet krajowych wszystkich sieci optycznych nie jest praktycznie osiągalne.
W szczególności konwersja optoelektroniczna może być wymagana w elementach sieci optycznej, aby zapobiec gromadzeniu się zakłóceń transmisji - zakłóceń wynikających z takich czynników, takich jak dyspersja chromatyczna i nieliniowość włókien światłowodowych, kaskadowanie nieidealnych wzmacniaczy o płaskim wzmocnieniu, przesłuch sygnału optycznego, oraz zawężanie widma transmisyjnego z kaskadowych niepłaskich filtrów. Konwersja optoelektroniczna może również obsługiwać wymianę długości fal, co jest obecnie trudną funkcją do zrealizowania w całej domenie optycznej.
Krótko mówiąc, w przypadku braku dostępnych na rynku urządzeń, które wykonują regenerację sygnału w celu złagodzenia akumulacji zakłóceń i wspierania konwersji długości fal w domenie całkowicie optycznej, należy się spodziewać pewnych miar konwersji optoelektronicznej w praktycznych architekturach sieci optycznych w najbliższym czasie. Powstałe architektury sieci optycznych można scharakteryzować za pomocą optycznie przezroczystych (lub całkowicie optycznych) podsieci, ograniczonych optoelektroniką o ulepszonych właściwościach, jak pokazano na powyższym rysunku.
Przejrzystość sygnału klienta
Oprócz inżynierii sieci analogowej, ostateczną realizację OTN będą nadal kierować względy praktyczne. Najważniejszym z tych rozważań jest dążenie operatora sieci do wysokiego stopnia przejrzystości sygnału klienta w ramach przyszłej infrastruktury transportowej.
Co należy rozumieć przez „przezroczystość sygnału klienta”? W szczególności, dla żądanego zestawu sygnałów klienta przeznaczonych do transportu w OTN, definiowane są indywidualne mapowania do przenoszenia tych sygnałów jako ładunki sygnałów z serwera kanału optycznego (OCh). Sygnały oczekiwane w OTN obejmują starsze sygnały SDH i PDH oraz ruch pakietowy, taki jak protokół internetowy (IP), ATM, GbE i Ssimple Ddata Llink (SDL). Po zmapowaniu sygnału klienta na sygnał jego serwera OCh na wejściu do OTN, operator wdrażający taką sieć nie musi mieć szczegółowej wiedzy o sygnale klienta (lub dostępu do niego), dopóki nie zostanie odwzorowany odwrotnie na wyjściu z sieci.
Punkty wejściowe i wyjściowe sieci optycznej powinny ograniczać domenę przezroczystości sygnału klienta OTN. Dlatego najważniejszym czynnikiem w realizacji przejrzystości sygnału klienta jest wyeliminowanie całego sprzętu specyficznego dla klienta i przetwarzania między punktami wejściowymi i wyjściowymi OTN. Na szczęście łatwiej jest zaakceptować sprzęt zależny od klienta na wejściu / wyjściu, ponieważ jest on generalnie dedykowany na podstawie usługi.
Optyczne sieci transportowe za pośrednictwem cyfrowych opakowań
Powszechne stosowanie technologii DWDM postawiło dostawców usług przed nowym wyzwaniem: jak efektywnie kosztowo zarządzać rosnącą liczbą fal, aby zapewnić szybkie i niezawodne usługi swoim klientom końcowym. Aby efektywnie zarządzać długością fali lub OCh, sieci optyczne muszą obsługiwać funkcje operacji, administracji i konserwacji (OAM) na poziomie długości fali lub OCh.
ITU (T) Rec. G872 definiuje niektóre funkcje OAM na poziomie OCh zaimplementowane w postaci kosztów ogólnych bez określania, w jaki sposób ten narzut ma być przenoszony. Do tej pory jedynym możliwym sposobem wspierania regeneracji sygnału oraz monitorowania, analizowania i zarządzania OCh (długościami fal) było poleganie na sygnałach i sprzęcie SDH w całej sieci. Wymaga to, aby sygnały na każdej z długości fal w systemie WDM były sformatowane w formacie SDH.
Kanał optyczny (długość fali)
Wykorzystując istniejące optoelektroniczne punkty regeneracji w systemach DWDM, koncepcja wykorzystania technologii cyfrowej owijarki zapewni funkcjonalność i niezawodność podobną do SDH, ale dla dowolnego sygnału klienta, przybliżając nas o krok do realizacji pierwotnej wizji sieci transportu optycznego. .
Technologia Digital Wrapper zapewnia funkcje zarządzania siecią opisane w ITU (T) Rec. G.872, aby włączyć OTN. Obejmują one monitorowanie wydajności warstwy optycznej, Fforward Eerror Ccorrection (FEC) oraz ochronę pierścieniową i przywracanie sieci na podstawie długości fali, a wszystko to niezależnie od formatu sygnału wejściowego, jak pokazano na poniższym rysunku.
Pojęcie stosowania opakowania cyfrowego (lub TDM) dla „wokół” klienta OCh do obsługi narzutu OCh związanego z kanałem zostało niedawno zaproponowane i faktycznie zostało przyjęte jako podstawa do definicji OCh. Ten schemat wykorzysta potrzebę regeneracji OCh w celu dodania dodatkowej pojemności do klienta OCh. Oczywiście, gdy już mamy możliwość cyfrowego dodania narzutu do sygnału klienta OCh, sensowne jest użycie tego do obsługi wszystkich wymagań OAM na poziomie OCh.
W szczególności dodany cyfrowo narzut sprawia, że rozwiązanie głównego problemu z monitorowaniem wydajności OTN, a mianowicie zapewnienie dostępu do Bbit Eerror Rrate (BER) w sposób niezależny od klienta, jest prawie trywialne. Dzięki opcjonalnemu wykorzystaniu FEC, metoda cyfrowego owijania może znacznie zwiększyć wydajność BER sygnału klienta, dodatkowo minimalizując potrzebę konwersji optoelektronicznej.
Jedną z metod poprawy wydajności sieci transportowej jest wykorzystanie FEC, które jest obecnie dostępne w niektórych urządzeniach. W związku z tym dodatkową zaletą techniki cyfrowej owijania jest możliwość opcjonalnej obsługi FEC w celu zwiększenia marginesu systemu.
Struktura ramki OCh
Pod względem funkcjonalnym ładunek OCh i OAM powinny być możliwe do oddzielenia od mechanizmu FEC. Pozwala to na przenoszenie ładunku i OAM od końca do końca w sieci, przy użyciu różnych schematów FEC na różnych łączach. Oczywistym przykładem tego, gdzie może się to zdarzyć, jest powiązanie łodzi podwodnej i naziemnej. W pierwszym przypadku badane są nowe kody FEC dla następnej generacji systemów.
Poniższy rysunek Poniższy rysunek ilustruje proponowaną podstawową strukturę ramki OCh oraz typy funkcji, które mogą być przenoszone w strukturze ramki OCh. Chociaż można by argumentować, że propozycja ta jest niezgodna z długoterminowymi celami wszystkich sieci optycznych, nie powinniśmy oczekiwać, że zniknie potrzeba regeneracji.
Odległość między punktami regeneracji będzie nadal rosła; jednakże potrzeba regeneracji w punktach przekazywania sygnału pozostanie. W połączeniu z wykorzystaniem Ooptical Ssupervitors Cchannel (OSC) do zarządzania OCh w optycznie przezroczystych podsieciach, cyfrowe opakowania będą wspierać kompleksowe zarządzanie OCh (długością fali) w krajowych lub globalnych OTN.
Regeneracja 3R (Reshaping, Retiming and Regeneration) jest zapewniana za pomocą konwersji optyczno-elektrycznej i odwrotnie, a propozycja owijarki cyfrowej wykorzystuje to. Czy obraz zmieniłby się, gdyby dostępna była całkowicie optyczna regeneracja 3R? Jeśli całkowicie optyczna regeneracja jest w stanie dodać narzut, argument pozostaje niezmieniony; zmieniłaby się tylko implementacja regeneratora.
Jeśli regeneratory optyczne nie będą w stanie dodać narzutu, zapotrzebowanie na narzut OCh nie zniknie. ; Optyczne regeneratory po prostu zwiększyłyby potencjalną odległość między optoelektronicznymi punktami regeneracji, a cyfrowa owijka przechodziłaby przez nie w sposób przezroczysty. Konsekwencje stosowania opakowań cyfrowych na ewolucję sieci transportu optycznego mogą być głębokie, zwłaszcza w kontekście trendów w sieci danych.
Wybór stosu protokołów
Protokół IP jest wyraźnie warstwą konwergencji we współczesnych sieciach transmisji danych i można przewidzieć, że w nadchodzących latach rozszerzy tę rolę na sieci wielousługowe. Protokół IP może być przesyłany za pośrednictwem wielu różnych protokołów warstwy łącza danych i infrastruktury sieciowej. Poniższy rysunek Poniższy rysunek przedstawia niektóre z możliwych stosów protokołów lub mapowań protokołu IP w infrastrukturze sieci WDM.
Co to jest IP przez WDM?
Stosy protokołów oznaczone a, b i d na poniższym rysunku powyżej są obecnie najczęściej stosowane. Używają klasycznego IP over ATM over SDH mapping, jak pokazano na rys. (A) ;. pakiet przez SDH (POS), jak pokazano na Fig. (b); lub klasyczne i dobrze rozszerzone IP przez Ethernet, jak pokazano na rys. (d). Przypadki (e) i (f) wykorzystują Simple Data Link (SDL), nową warstwę łącza danych zaproponowaną niedawno jako alternatywę dla POS. Stos protokołów oznaczony (c) jest alternatywą dla przypadku (a), w którym pośrednia warstwa SDH jest wyeliminowana i wykonywane jest bezpośrednie mapowanie komórek ATM na WDM.
Te różne stosy protokołów zapewniają różną funkcjonalność pod względem obciążenia przepustowości, skalowalności szybkości, zarządzania ruchem i QOS. Stwierdzenie, że jedno konkretne odwzorowanie reprezentuje IP przez WDM, jest wyjątkowo nieszczere.
Ta różnorodność protokołów warstwy łącza danych i odwzorowań IP w różnych bazowych infrastrukturach sieciowych jest jednym z głównych atutów IP i jest to cecha, która nie zniknie. Wręcz przeciwnie, jest całkiem możliwe, że nowe, innowacyjne i bardziej wydajne mapowanie protokołów zostanie zaproponowane do transportu pakietów IP. Dzieje się tak już w przypadku sieci o niskiej przepustowości i niskiej niezawodności, jak również w przypadku szerokopasmowych i wysoce niezawodnych sieci optycznych. Ten pogląd wpisuje się również w wizję „wszystkiego na temat własności intelektualnej i własności intelektualnej we wszystkim”.