در{0}}تحلیل عمیق فناوری OTN

OTN چیست

OTN (شبکه حمل و نقل نوری)سیستم حمل و نقل نوری نسل بعدی است که توسط ITU-T استاندارد شده است، با استانداردهای اصلی شامل G.709 (مشخصات رابط)، G.798 (عملکردهای تجهیزات) و G.872/873 (معماری شبکه).سیستم های OTNیک کپسوله سازی لایه دیجیتال و چارچوب مدیریتی در بالای انتقال لایه نوری ایجاد کنید و یک شبکه حمل و نقل ترکیبی الکترونیکی اپتو{0}}کارآمد را تحقق بخشید.

OTN یک ساختار تودرتوی سه-لایه را اتخاذ می‌کند که هر لایه مسئول توابع مختلف انتقال است:

OPU (واحد بارگذاری نوری)- لایه واحد بارگذاری نوری: مسئول نگاشت و تطبیق سیگنال های مشتری است. انواع مختلفی از سیگنال های مشتری (اترنت، FC، SDH، و غیره) را از طریق مکانیسم های نقشه برداری (GFP، GMP، BMP) در فریم های OPU کپسوله می کند. لایه OPU یک رابط انطباق بین سیگنال های مشتری وشبکه OTN، پشتیبانی از تنظیم پهنای باند انعطاف پذیر.

ODU (واحد داده نوری)- لایه واحد داده کانال نوری: لایه انتقال هسته OTN، که قابلیت های چندگانه،-اتصال، نظارت بر عملکرد و قابلیت سوئیچینگ حفاظتی را ارائه می دهد. لایه ODU سطوح نرخ چندگانه (ODU0/1/2/2e/3/4/flex/Cn) را تعریف می‌کند، و از مالتی پلکس شدن خدمات با سرعت پایین در کانال‌های{10}بالا{10}}پشتیبانی می‌کند. هر فریم ODU حاوی سربار مسیر (PM OH) برای نظارت{12}}تا{13}}پایان عملکرد؛ این مانیتورینگ تقسیم‌بندی شده TCM (Tandem Connection Monitoring) را پشتیبانی می‌کند و به 6 سطح سلسله مراتبی TCM اجازه می‌دهد تا نظارت مستقل را در چندین اپراتور یا بخش‌های شبکه فعال کند.

OTU (واحد حمل و نقل نوری)- لایه واحد انتقال نوری: مربوط به رابط لایه فیزیکی است و شامل عملکرد FEC (تصحیح خطای جلو) است. لایه OTU اطلاعات افزونگی بخش (SM OH) و FEC را در بالای ODU اضافه می کند که برای نظارت بر عملکرد سطح بخش نوری{2}}و تصحیح خطا استفاده می شود. طرح‌های متداول FEC شامل RS(255239) (7% سربار، افزایش تقریباً 6 دسی‌بل) و SD{8}}FEC/oFEC (10{10}}12 دسی‌بل بهره، مناسب برای انتقال از راه دور).

What is OTN Transmission Technology - Knowledge - HTFuture

نکات کلیدی درد خطاب شده توسط OTN

چند{0}}سرویس های تکه تکه شده که منجر به اتلاف طول موج می شود

در تجمیع مترو، تجمیع ستون فقرات، اتصال به مرکز داده و سناریوهای مشابه، نرخ‌های خدمات متعدد مانند 1G/10G/25G/100G اغلب با هم وجود دارند. هنگام استفاده از DWDM برای انتقال سطح-طول موج، سرویس‌های تکه تکه اغلب در تلاش برای پر کردن طول موج-بالا هستند که منجر به خالی شدن پهنای باند می‌شود.

OTN خدمات زیر{0}}سطح طول موج را کپسوله‌سازی و مالتی پلکس‌سازی می‌کند، که خدمات-سرعت پایین/متوسط-را به نحو مؤثرتری در کانال‌های-بالا تجمیع می‌کند و استفاده از طول موج را بهبود می‌بخشد.

پایان ناکافی-به-پایان دادن قابلیت‌های دید و O&M

DWDM بیشتر بر انتقال لایه نوری و مالتی پلکس کردن، مناسب برای "ارائه نور" تمرکز می کند، اما معمولاً فاقد نظارت جامع-تا-پایان، مکان خطای بخش بندی شده، آمار عملکرد و قابلیت های پاسخگویی در مقایسه با سیستم های انتقال لایه دیجیتال در "سطح خدمات" است.

شبکه فیبر OTNمکانیزم‌های استاندارد O&M و نظارت بر عملکرد را در ساختار حمل‌ونقل معرفی می‌کند، و لایه انتقال را با قابلیت‌های هشدار، نظارت، مکان‌یابی خطا و پشتیبانی SLA افزایش می‌دهد.

فشار قابلیت اطمینان تحت شرایط لایه‌های نوری طولانی-فاصله و پیچیده

در فواصل طولانی، مرز کیفیت پیوند، یا سناریوهای طراحی لایه نوری پیچیده، تحمل خطا و الزامات پایداری بالاتر است.

حمل و نقل نوری OTNسیستم‌ها معمولاً تصحیح خطای رو به جلو (FEC) و سایر قابلیت‌ها را برای افزایش تحمل خطا و عملکرد انتقال، افزایش فاصله قابل دسترس و پایداری ترکیب می‌کنند.

الزامات سختگیرانه تر ارائه خدمات و حفاظت

هنگامی که شبکه‌ها به ارائه خدمات سریع‌تر، استراتژی‌های حفاظتی واضح و رفتار سوئیچینگ پایدار نیاز دارند، راه‌حل‌های لایه نوری خالص اغلب به پشتیبانی خارجی بیشتری نیاز دارند. مکانیسم‌های حمل و نقل و O&M OTN برای برآورده کردن الزامات خدمات حمل و نقل «قابل اجرا، قابل مدیریت و تضمین‌شده» مناسب‌تر هستند.

فناوری های اصلی

فناوری تصحیح خطای جلو (FEC).

FEC یک فناوری کلیدی برای OTN برای بهبود عملکرد انتقال است. از طریق رمزگذاری اضافی، تشخیص و تصحیح خطا، افزایش تحمل خطای لینک و فاصله انتقال را ممکن می‌سازد.

RS(255239) FEC: طرح اصلی FEC که توسط استاندارد G.709 تعریف شده است، با 7% سربار (16 بایت اضافی از 255 بایت)، که تقریباً 6 دسی بل افزایش کدگذاری را ارائه می دهد. مناسب برای ارسال-از فاصله کوتاه تا-متوسط (< 80 km) or scenarios with good OSNR.

SD-FEC (نرم-FEC تصمیم گیری): FEC پیشرفته بر اساس رمزگشایی نرم-تصمیم گیری، با افزایش کدگذاری 10-11 دسی بل و 20%-25% سربار. مناسب برای انتقال از راه دور (80-1000 کیلومتر) یا سناریوهای محدود OSNR.

oFEC (-FEC فوق العاده قوی): برای کابل‌های زیردریایی فوق‌العاده-فاصله{{1} یا شرایط شدید، با بهره کدگذاری بیش از 12 دسی‌بل و 25%-27% سربار استفاده می‌شود. به طور معمول با فناوری ارتباط نوری منسجم ترکیب می شود.

اصول انتخاب FEC: سناریوهای مسافت کوتاه-FEC پایین-برای بهبود بازده طیفی اولویت دارند. سناریوهای-مسافت طولانی یا OSNR{3}}محدود، FEC با افزایش- را برای اطمینان از دسترسی به پیوند انتخاب می‌کنند. ارزیابی جامع باید بودجه OSNR، تحمل پراکندگی و حاشیه سیستم را در نظر بگیرد.

نظارت بر عملکرد و محل خطا

OTN نظارت بر عملکرد گسترده شبکه و مکان یابی سریع خطا را از طریق بایت های سربار پیاده سازی می کند:

BIP-8 (برابر بین بیتی): مکانیسم تشخیص خطا که بررسی های برابری را به ترتیب در لایه های SM، PM و TCM محاسبه می کند. گیرنده مقادیر BIP را با شمارش بلوک های خطا مقایسه می کند (BBE، خطاهای بلوک پس زمینه).

BER (نرخ خطای بیت): بر اساس آمار BIP برای ارزیابی کیفیت لینک محاسبه می شود. آستانه های معمول: BER < 10^-12 نشان دهنده وضعیت سالم، 10^-9 ~ 10^-12 نشان دهنده تخریب، > 10^-9 نیاز به زنگ هشدار دارد.

فاکتور کیو: پارامتری که نشان دهنده نسبت سیگنال نوری-به-نویز است که برای ارزیابی کیفیت لایه نوری استفاده می‌شود. Q> 15 دسی بل عالی است، 12-15 دسی بل خوب است، < 12 دسی بل نیاز به بهینه سازی دارد.

مانیتورینگ تاخیری: OTN از اندازه‌گیری تأخیر از طریق سربار PM یا TCM برای آمار تأخیر پایان-تا-پایان یا تقسیم‌بندی شده پشتیبانی می‌کند، که الزامات SLA را برای سرویس‌های تأخیر پایین- (مانند تجارت مالی، کنترل صنعتی) برآورده می‌کند.

نظارت بر بخش TCM: هر سطح TCM می تواند بخش های شبکه یا دامنه های اپراتور خاصی را پوشش دهد و به طور مستقل خطاها، تاخیرها و از دست دادن بسته ها را برای آن بخش شمارش کند. هنگامی که عملکرد پایان-به-پایان کاهش می‌یابد، بخش‌های خطا را می‌توان به سرعت در سطح-به-سطح TCM تعیین کرد و MTTR (میانگین زمان تعمیر) را کاهش داد.

مکانیسم های سوئیچینگ حفاظتی

OTN طرح های حفاظتی متعددی را برای برآوردن الزامات مختلف قابلیت اطمینان ارائه می دهد:

1+1 حفاظت خطی: خدمات به طور همزمان به دو مسیر کاری و حفاظتی ارسال می شود که گیرنده مسیر را با کیفیت بهتری انتخاب می کند. زمان سوئیچینگ < 50 میلی ثانیه (معمولا < 10 میلی ثانیه)، بدون وقفه در سرویس. اشکال مصرف دو برابر پهنای باند است.

1:1 حفاظت خطی: در شرایط عادی، فقط مسیر کاری خدمات را منتقل می‌کند، در حالی که مسیر حفاظتی بی‌حرکت است یا خدمات با اولویت پایین- را انجام می‌دهد. در صورت خرابی، به مسیر حفاظتی با زمان سوئیچینگ < 50 میلی ثانیه سوئیچ می کند. در مقایسه با 1+1، پهنای باند را ذخیره می‌کند اما به مذاکره سیگنالینگ اضافی نیاز دارد.

1:N حفاظت خطی: N مسیرهای کاری یک مسیر حفاظتی مشترک دارند، مناسب برای سناریوهایی با احتمال خرابی کم و حساسیت به هزینه. در صورت خرابی، مسیر حفاظت ممکن است اشغال شود و میزان موفقیت سوئیچینگ به مقدار N و توزیع خرابی بستگی دارد.

SNCP (محافظت اتصال زیر شبکه): حفاظت از اتصال زیرشبکه، شبیه به 1+1 اما در شبکه های حلقه کار می کند. سرویس‌ها به صورت دوطرفه روی حلقه ارسال می‌شوند و گیرنده مسیر با کیفیت بالا-را انتخاب می‌کند، زمان تعویض کمتر از 50 میلی‌ثانیه. مناسب برای حلقه های مترو یا رینگ های منطقه ای.

PP (محافظت مسیر): حفاظت از مسیر، مشابه 1:1 اما در شبکه های حلقه کار می کند. در شرایط عادی به صورت یک طرفه منتقل می شود، در صورت خرابی به مسیر معکوس سوئیچ می کند. زمان سوئیچینگ <50 میلی ثانیه، با استفاده از پهنای باند بالا.

محافظ مش: مکانیسم مسیریابی و بازیابی پویا بر اساس ASON/GMPLS. در صورت خرابی، صفحه کنترل مسیرهای پشتیبان را محاسبه کرده و به صورت پویا اتصالات را برقرار می کند. زمان سوئیچینگ معمولا بر حسب ثانیه است و برای توپولوژی های پیچیده و سناریوهای بهینه سازی منابع مناسب است.

What Is OTN-Optical Transport Network?

تفاوت بین OTN و DWDM چیست؟

DWDM (Multiplexing تقسیم طول موج متراکم) یک فناوری چندگانه لایه نوری است که ارزش اصلی آن حمل چندین کانال طول موج روی یک فیبر واحد برای افزایش ظرفیت فیبر است.OTN (شبکه حمل و نقل نوری)یک سیستم حمل و نقل لایه دیجیتالی است که ارزش اصلی آن کپسوله کردن، مالتی پلکس کردن، نظارت و زمانبندی خدمات است. این دو معمولاً در ترکیب، باحمل و نقل OTNخدمات بر روی طول موج های DWDM انجام می شود.

بعد مقایسه	DWDM	OTN
لایه فناوری	لایه نوری (سطح طول موج)	لایه دیجیتال (زمان-سطح شکاف)
دانه بندی حمل و نقل	Wavelength-based (typically >= 10 گیگابیت در ثانیه)	پشتیبانی از مالتی پلکس کردن زیر{0} طول موج (حداقل دانه بندی 1.25 گیگابیت بر ثانیه)
قابلیت های O&M	نظارت بر لایه نوری (OCh، OMS، OTS)، در درجه اول قدرت و OSNR	نظارت{0}}سطح سرویس (BER، تاخیر، تقسیم بندی TCM)، از پایان تا{2}}SLA پشتیبانی می کند
مکانیسم های حفاظتی	حفاظت از لایه نوری (مانند OCh SNCP)، زمان سوئیچینگ 10-50 میلی ثانیه	محافظت از لایه دیجیتال (1+1، 1:1، SNCP، PP، مش)، زمان تعویض <50 میلی ثانیه
برنامه های کاربردی معمولی	انتقال-نقطه با ظرفیت بالا-به-نقطه، اتصال مستقیم طول موج، گسترش لایه نوری	تجمیع خدمات چندگانه، ضمانت SLA قوی، برنامه‌ریزی پیچیده و حفاظت
رابطه فنی	به عنوان پایه لایه نوری عمل می کند و کانال های طول موج را ارائه می دهد	روی DWDM پوشانده شده است، که کپسوله سازی و مدیریت سرویس را ارائه می دهد

معماری همگرایی: شبکه های مدرن به طور معمول از یکOTN روی معماری DWDM، جایی که DWDM ظرفیت طول موج 40/80/96 یا حتی بیشتر را با هر طول موج حامل سیگنال OTN (مانند OTU4 100G) فراهم می کند. لایه OTN مسئول نگاشت سرویس،-تغییر طول موج فرعی-به{7}}پایان نظارت است، در حالی که لایه DWDM انتقال طول موج و زمان‌بندی لایه نوری را انجام می‌دهد (مانند مسیریابی سطح طول موج از طریق ROADM).

راه حل های پیاده سازی معماری و فنی استقرار

انتخاب توپولوژی شبکه

نقطه-به-نقطه: ساده ترین توپولوژی، مناسب برای-انتقال با ظرفیت بالا بین دو گره. استقرار ساده، کم هزینه، اما فاقد قابلیت حفاظتی است. سناریوهای قابل اجرا: اتصال به مرکز داده (DCI)، خدمات خط اختصاصی، اتصال مستقیم ستون فقرات.

شبکه حلقه: گره ها یک حلقه بسته را تشکیل می دهند که از انتقال دو طرفه و حفاظت حلقه (SNCP، PP) پشتیبانی می کنند. از مزایای آن می توان به تعویض سریع حفاظت (< 50 ms) and high bandwidth utilization; disadvantage is ring capacity limited by the most congested segment. Applicable scenarios: metro aggregation, regional backbone, distributed site interconnection.

شبکه مش: مسیرهای متعددی بین گره ها وجود دارد که از مسیریابی پویا و تعادل بار پشتیبانی می کند. بر اساس صفحه کنترل ASON/GMPLS برای اجرای محاسبه مسیر خودکار، رزرو منابع و بازیابی خطا. از مزایای آن می توان به انعطاف پذیری بالا و استفاده از منابع اشاره کرد. معایب شامل پیچیدگی کنترل بالا و زمان تعویض طولانی تر (ثانیه) است. سناریوهای قابل اجرا: شبکه‌های ستون فقرات، زمان‌بندی چند سرویس-، الزامات حفاظتی پیچیده.

پرسش ها و پاسخ های فنی رایج

تفاوت بین ODU2e و ODU2 چیست؟

ODU2 دارای نرخ 10.037 گیگابیت بر ثانیه است که برای حمل سرویس های TDM مانند STM-64 استفاده می شود. ODU2e دارای نرخ 10.399 گیگابیت بر ثانیه است که به طور خاص برای خدمات 10GE بهینه شده است و هزینه های نقشه برداری را کاهش می دهد. این دو قابل تعویض نیستند و باید بر اساس نوع سیگنال مشتری انتخاب شوند.

چگونه بین GFP-F و GMP انتخاب کنیم؟

GFP-F مرزهای فریم را حفظ می‌کند، مناسب برای سناریوهایی که نیاز به پردازش سطح فریم- دارند (مانند QoS لایه MAC). GMP به همگام سازی ساعت نیاز ندارد، مناسب برای سناریوهای ناهمزمان یا استقرار ساده. برای الزامات انتقال خالص، GMP بهتر است. برای سناریوهایی که به QoS لایه OTN یا پلیس ترافیک نیاز دارند، GFP-F را انتخاب کنید.

آیا OTN جایگزین DWDM خواهد شد؟

خیر. DWDM ظرفیت لایه نوری و انتقال طول موج را نشان می‌دهد، در حالی که OTN به کپسوله‌سازی لایه دیجیتال، تجمیع و مدیریت O&M{1}}این دو عملکرد مکمل یکدیگر هستند. شبکه های مدرن معمولاً یک همگرا را اتخاذ می کنندOTN روی معماری DWDMبهادغام حمل و نقل نوری در زیرساخت شبکه موجود.

مقالات پیشنهادی