מה זה OTN? שכבות, OTN לעומת DWDM וכאשר אתה צריך את זה

OTN מייצגרשת תחבורה אופטית, מסגרת תחבורה דיגיטלית סטנדרטית שהוגדרה על ידי ההמלצת ITU-T G.709. הוא מספק למפעילים דרך מובנית להקיף, להרבות, לעבור, לנטר ולנהל אותות לקוחות מגוונים - כגון Ethernet, IP, אחסון ו-SONET/SDH - מדור קודם על תשתית סיבים אופטיים.

OTN היא שכבת התעבורה הדיגיטלית שעוטפת את תעבורת הלקוח בפורמט מסגרת סטנדרטי, מוסיפה תיקון שגיאות קדימה וניטור ביצועים, ומעבירה אותה בצורה מהימנה על פני רשתות אופטיות.

בניגוד לקישור אופטי חשוף שפשוט מעביר אור מקצה אחד לקצה השני, OTN מוסיף שכבת ניהול והגנה על גבי שידור סיבים. זו הסיבה שספקי טלקום, מפעילי מרכזי נתונים וארגונים גדולים מסתמכים על OTN בכל פעם שהם צריכים בידוד תקלות, נראות ברמת השירות-ותחבורה ניתנת להרחבה על פני עמוד השדרה, המטרו אוחיבור סיבים אופטייםסביבות.
 

איך עובד OTN: שכבות, מבנה מסגרת וזרימת אותות

OTN עוקב אחר מודל אנקפסולציה שכבות. אות לקוח הנכנס לרשת עובר מספר שלבים לפני שהוא מועבר על פני הערוץ האופטי. ניתן לסכם את התהליך כך:

• אות הלקוח (Ethernet, IP, Fibre Channel או פרוטוקול אחר) ממופה ל-OPU(Optical Channel Payload Unit), המשמשת כמיכל המטען.
• ה-OPU עטוף ב-ODU(יחידת נתוני ערוץ אופטי), אשר מוסיפה תקורה לניטור נתיב, ניטור חיבורים טנדם וניהול קצה-ל-קצה.
• ה-ODU מובלע עוד יותר ב-OTU(Optical Channel Transport Unit), המוסיפה יישור מסגרת ותיקון שגיאות קדימה (FEC) לשידור אמין.
• ה-OTU מועבר על פני ערוץ אופטי על פני מערכת DWDM ומשוחזר בקצה הרחוק.

פונקציות שכבת OTN במבט אחד

מסגרת ה-OTN עצמה מאורגנת כ-4 שורות על 4,080 עמודות של בתים, כאשר בתים FEC משולבים בסוף כל שורה. גודל המסגרת הקבוע הזה - בניגוד לקצב הפריימים הקבוע בשימוש ב-SONET/SDH - הוא בחירה עיצובית מכוונת המאפשרת ל-OTN לשנות את קנה המידה ביעילות על פני קצבי סיביות שונים, מ-OTU1 בכ-2.7 Gbps ועד OTUCn בכפולות של 100 Gbps. הITU-T המשיכה לעדכן את סדרת G.709, הוספת תמיכה בממשקי 25G, 50G וגמישים מעבר ל-100G כדי לעמוד בקצב של תחבורה 5G ודרישות DCI עם קיבולת גבוהה.
 

היתרונות העיקריים של OTN עבור מפעילי רשת

פריסת OTN על גבי תשתית אופטית מביאה למספר יתרונות קונקרטיים שתחבורה באורך גל חשוף אינה מספקת:

תיקון שגיאות קדימה (FEC).ה-Reed-Solomon FEC המוגדר ב-G.709 יכול לספק עד 6.2 dB של שיפור ביחס אות-ל-רעש. בפועל, משמעות הדבר היא מרווחים ארוכים יותר בין אתרי התחדשות, מפרטי רכיבים רגועים, והיכולת לתמוך ברשת אופטית שקופה על פני יותר דילוגים של מגבר.

ניטור ביצועים במספר רב של שכבות.תקורה של ODU מספקת לאופרטורים לפי-ניטור קצב שגיאות סיביות לפי נתיב, ניטור חיבור טנדם על פני עד שישה תחומים ביניים, ומחווני תקלות (AIS, BDI) שעוזרים לבודד בעיות במהירות - במקום לפתור בעיות של אורך גל שלם מקצה לקצה.

הובלה אגנוסטית של לקוח-.OTN יכול לשאת תעבורת Ethernet, IP/MPLS, Fibre Channel, וידאו ותעבורת SONET/SDH מדור קודם באותו מבנה מסגרת. זה הופך אותו למעשי עבור רשתות המשרתות עומסי עבודה מעורבים ולא פרוטוקול בודד.

שירות טיפוח וריבוי.ניתן להרבות אותות ODU בקצב נמוך יותר-למכולות בקצב גבוה יותר (לדוגמה, ארבעה אותות ODU1 לתוך ODU2 אחד, או מספר אותות ODUflex לתוך OPUCn). זה מאפשר למפעילים למלא את קיבולת אורך הגל בצורה יעילה יותר במקום להקדיש למבדה שלמה ללקוח קטן.

OAM סטנדרטי.שלא כמו שכבות ניהול קנייניות, תקורה של OTN מוגדרת על ידי תקני ITU-T, מה שמאפשר יכולת פעולה הדדית מרובה-ספקים בשכבת התחבורה ותיחום שירות נקי יותר בין תחומי המפעיל.

OTN לעומת DWDM: מה ההבדל?

אחת מנקודות הבלבול השכיחות ביותר היא הקשר בין OTN ל-DWDM. הם אינם אותו דבר, והם פועלים ברמות תפקוד שונות.

ברוב רשתות הייצור, DWDM ו-OTN עובדים יחד. DWDM מספק את הקיבולת האופטית הגולמית - אורכי גל רבים ביחידסיב במצב-יחיד- בעוד OTN מספקת את המודיעין הדיגיטלי המאפשר למפעילים לנהל את הרכיבה על כל אורך גל. אתה יכול להריץ DWDM ללא OTN (לדוגמה, בשירותי אורך גל פשוטים של נקודה-ל-נקודה), אבל אתה מאבד את יכולות הניטור המובנה, ה-FEC ​​והטיפוח ש-OTN מספק. למבט מעמיק יותר כיצדטכנולוגיות ריבוי WDMמתייחסים למסגרות תחבורה, עיין במדריך הריבוי שלנו.
 

OTN נגד SONET/SDH: מדוע התעשייה התקדמה

SONET/SDH שירתה היטב את תעשיית הטלקום במשך עשרות שנים, אך העיצוב שלה היה מושרש בהובלה קולית סינכרונית של TDM. כאשר תעבורת ה-IP וה-Ethernet הפכו לדומיננטיות, הופיעו מספר מגבלות. OTN תוכנן מלכתחילה לטפל בפערים אלו.

פילוסופיית עיצוב מסגרות.SONET/SDH משתמש בקצב חזרת פריימים קבוע של 8,000 פריימים לשנייה, כאשר גודל המסגרת גדל ככל שקצב הסיביות עולה. OTN הופך את זה: הוא משתמש בגודל מסגרת קבוע (4 שורות × 4,080 עמודות) ומצמצם את תקופת המסגרת ככל שהשיעורים עולים. לְפִיהשוואת התכונה של Ciena-לפי-תכונות, גישת -מסגרת- קבועה זו היא אחד ההבדלים המבניים המשמעותיים ביותר בין שתי הטכנולוגיות.

FEC והגעה.SONET/SDH אינו כולל מנגנון FEC סטנדרטי. OTN מגדיר את FEC כחלק ממסגרת ה-OTU, אשר מרחיבה ישירות את טווח השידור ומפחיתה את הצורך בהתחדשות יקרה.

מדרגיות.תקני SONET/SDH מגיעים ל-OC-768 (כ-40 Gbps). OTN תומך באופן מקורי ב-100G (OTU4) ומעלה, עם קנה מידה של OTUCn ל-400G, 800G ומעלה באמצעות אבני בניין מודולריות של 100G.

ניטור חיבור טנדם.OTN תומך בעד שש רמות של TCM, בהשוואה לניטור מוגבל בהרבה ב-SONET/SDH. זה חשוב בסביבות מרובות-מפעילים או מרובים-דומיינים שבהם כל פלח זקוק לנראות ביצועים עצמאית.

עם זאת, SONET/SDH לא נעלם בן לילה. מפעילים רבים עדיין נושאים שירותי TDM מדור קודם, ו-OTN מתוכנן להעביר את האותות הללו בשקיפות בתוך המטען שלו - ונותן למתכנני רשת נתיב העברה במקום העתקה-ו-כפויה.

יישומי OTN בטלקום, DCI ורשתות ארגוניות

הרלוונטיות של OTN משתרעת מעבר לשדרה-מסורתית של ספקים ארוכי טווח. להלן הסביבות שבהן הוא מספק את הערך הרב ביותר:

עמוד שדרה טלקום ומטרו.ספקים בונים רשתות עמוד שדרה אזוריות או לאומיות מסתמכים על OTN עבור טיפוח שירות על פני מאות אורכי גל, בידוד תקלות בין מעגלי לקוחות ומעבירים סטנדרטיים בין מפעילים מחוברים.

חיבור מרכז נתונים (DCI).כאשר ארגונים מחברים מרכזי נתונים למרחקים מטרו, אזוריים או-ארוכים, הם בדרך כלל זקוקים ליותר מרוחב פס גולמי. הם זקוקים להפרדת שירות בין דיירים, הרחבת טווח הגעה דרך FEC, ויכולת לטפח מספר מעגלי לקוח 10G/100G על אורכי גל משותפים. OTN בשילוב עם DWDM הוא בחירה עיצובית נפוצה עבור קישורי DCI שחייבים לשאת תעבורה מעורבת - שכפול אחסון, מחשוב בין-מחשוב וניהול - באותו אופןתשתית סיבים אופטיים.

קישוריות ארגונית וקמפוס.ארגונים גדולים עם מספר אתרים ודרישות-גבוהות לרוחב פס - מוסדות פיננסיים, בתי חולים, מעבדות מחקר - משתמשים יותר ויותר בהובלה המסוגלת ל-OTN-כדי להשיג את תכונות הניטור וההגנה שחסרות לקישורי Ethernet פשוטים-ל-נקודות.

תחבורה 5G.ITU-T הגדיר ממשקי OTU25 ו-OTU50 במיוחד לשאת אותות Ethernet של 25GBASE-R ו-50GBASE-R המשמשים ברשתות גישה לרדיו 5G, מה שהופך את OTN לרלוונטי לדור החדש ביותר של תשתית ניידת.
 

תפיסות שגויות נפוצות של OTN

"OTN ו-DWDM הם אותו הדבר."הם לא. DWDM היא שיטת הריבוי האופטי; OTN היא מסגרת התחבורה הדיגיטלית שנוסעת מעליה. רשתות רבות משתמשות בשניהם יחד, אך הן פותרות בעיות שונות.

"OTN מיועד רק למובילים גדולים."בעוד שהספקים היו מאמצים מוקדמים, OTN משמש כעת בתרחישי תחבורה DCI, ארגוניים ו-5G. כל סביבה שזקוקה לניטור מובנה וניהול שירות על סיבים אופטיים יכולה להועיל.

"עליך להבין כל בייט תקורה כדי להשתמש ב-OTN."הקיצורים - OPU, ODU, OTU, OCh, OMS, OTS - יכולים להיות מדהימים. בפועל, תפיסת הליבה היא פשוטה: OTN אורזת תעבורת לקוחות, מוסיפה ניטור ו-FEC ומעבירה אותה בפורמט סטנדרטי. שדות התקורה המפורטים חשובים למעצבי ציוד ומהנדסי בדיקה, אבל מתכנני רשת יכולים לעבוד ביעילות עם מודל השכבות והיתרונות הפונקציונליים שהוא מספק.

"OTN מחליף DWDM."OTN משלים את DWDM ולא מחליף אותו. אתה עדיין צריך את השכבה האופטית עבור קיבולת אורך הגל; OTN מוסיפה את שכבת הניהול וההגנה הדיגיטלית מעליה.

שאלות נפוצות על OTN

איזו בעיה OTN פותר?

OTN פותר את הבעיה של ניהול, ניטור והגנה על שירותי לקוחות מגוונים על גבי סיבים אופטיים. ללא OTN, למפעילים יש קיבולת אורך גל גולמית אך חסרים כלים סטנדרטיים לזיהוי תקלות לפי-שירות, תיקון שגיאות וטיפול בתנועה בשכבת התחבורה.

האם OTN היא שכבה פיזית או טכנולוגיית שכבת תחבורה?

OTN פועלת בשכבה דיגיטלית 1- שכבת התחבורה מעל השכבה האופטית הפיזית. הוא מסתמך על השכבה הפיזית (סיבים, מגברים, DWDM) להעברת אור, אך מוסיף עטיפה דיגיטלית, ניטור ו-FEC נוסף על כך. ארכיטקטורת ITU-T G.872 מגדירה את OTN כמקיפת שכבות משנה אופטיות (OCh, OMS, OTS) ודיגיטליות (OPU, ODU, OTU).

האם אתה יכול להשתמש ב-DWDM ללא OTN?

כֵּן. DWDM יכול לפעול באופן עצמאי לשאת אורכי גל על ​​פני סיבים. עם זאת, ללא OTN, המפעילים מאבדים FEC סטנדרטי, ניטור ביצועים לפי-נתיב, ניטור חיבור טנדם וניהול שכבת שירות-. עבור קישורים פשוטים מנקודה-ל-נקודה זה עשוי להיות מקובל; עבור רשתות מרובות- שירותים מורכבות זה בדרך כלל לא.

מהם קצבי הסיביות הסטנדרטיים של OTN?

תקן G.709 מגדיר מספר מיכלי קצב- קבועים: OTU1 (~2.7 Gbps), OTU2 (~10.7 Gbps), OTU3 (~43 Gbps) ו- OTU4 (~112 Gbps). מעבר ל-100G, מסגרת OTUCn מספקת קיבולת מודולרית של n × 100 Gbps. ה-G.709.4 החדש יותר מוסיף OTU25 ו- OTU50 עבור יישומי תחבורה 5G. ODUflex מאפשר הקצאת רוחב פס גמישה המותאמת לקצב הלקוח המדויק.

מה ההבדל בין OTN למשדר?

משדר הוא התקן חומרה הממיר אותות לקוח לאורכי גל ממוסגרים של OTN- (ולהיפך). OTN הוא הפרוטוקול ומבנה המסגרת שהמשדר מיישם. במילים אחרות, המשדר הוא הציוד; OTN הוא התקן לפיו.

מַסְקָנָה

OTN היא שכבת התחבורה הדיגיטלית הסטנדרטית שהופכת רשתות אופטיות לניתנות לניהול, גמישות יותר ומתאימות יותר לנשיאת שירותים מעורבים בקנה מידה. זה עובד עם DWDM - לא במקום זה - ומספק את האנקפסולציה המובנית, תיקון השגיאות, ניטור הביצועים וריבוי השירותים שחסרים לקישורים אופטיים גולמיים.

עבור מתכנני רשת שמעריכים אפשרויות תחבורה, השאלות המרכזיות הן האם אתה צריך-נראות של שירות, האם טווח הגעה מורחב של FEC-חשוב, והאם תמהיל התעבורה והמודל התפעולי שלך מצדיקים את תוספת מודיעין התחבורה. אם התשובה לשאלות הללו היא כן, OTN שייך לארכיטקטורה שלך.

כדי להמשיך ללמוד על תשתית הסיבים העומדת בבסיס התחבורה האופטית, חקור את המדריכים שלנו בנושאOS1 לעומת OS2 סיב במצב יחיד-, אובדן הכנסה לעומת אובדן החזר, וניתוח טכנולוגיית OTN-המעמיק שלנו.

מקורות

• ITU-T Recommendation G.709/Y.1331, "Interfaces for the Optical Transport Network (OTN)" -itu.int/rec/T-REC-G.709
• ITU-T Recommendation G.872, "Architecture for the Optical Transport Network (OTN)"
• חדשות ITU, "תקני ITU משפרים את היכולות של רשת התחבורה האופטית" (2021) -itu.int
• Ciena, "OTN vs SONET/SDH: Comparing the Differences" -ciena.com
• ITU-T Study Group 15, OTN Tutorial -itu.int (PDF)
• VIAVI Solutions, "G.709 – The Optical Transport Network (OTN)" נייר לבן -viavisolutions.com (PDF)