Что такое ОТН? Слои, OTN против DWDM и когда вам это нужно

ОТН означаетОптическая транспортная сеть, стандартизированная структура цифрового транспорта, определеннаяРекомендация МСЭ-T G.709. Оно предоставляет операторам структурированный способ инкапсуляции, мультиплексирования, коммутации, мониторинга и управления различными клиентскими сигналами -, такими как Ethernet, IP, хранилище и устаревшие сигналы SONET/SDH - через оптоволоконную инфраструктуру.

OTN — это цифровой транспортный уровень, который упаковывает клиентский трафик в стандартный формат кадра, добавляет упреждающее исправление ошибок и мониторинг производительности и надежно передает его по оптическим сетям.

В отличие от простого оптического канала, который просто передает свет от одного конца к другому, OTN добавляет уровень управления и защиты поверх оптоволоконной передачи. Вот почему операторы связи, операторы центров обработки данных и крупные предприятия полагаются на OTN всякий раз, когда им требуется локализация неисправностей,-отслеживание уровня обслуживания и масштабируемая транспортировка по магистральным, городским или городским сетям.оптоволоконное соединениесреды.
 

Как работает OTN: уровни, структура кадра и поток сигналов

OTN следует многоуровневой модели инкапсуляции. Клиентский сигнал, поступающий в сеть, проходит несколько этапов, прежде чем будет передан по оптическому каналу. Этот процесс можно резюмировать следующим образом:

• Сигнал клиента (Ethernet, IP, Fibre Channel или другой протокол) отображается вОПУ(Блок полезной нагрузки оптического канала), который служит контейнером полезной нагрузки.
• OPU завернут вОДУ(блок данных оптического канала), который добавляет дополнительные затраты на мониторинг пути, мониторинг тандемных соединений и управление сквозными--конечными точками.
• ODU дополнительно инкапсулируется вОТУ(блок передачи оптического канала), который добавляет выравнивание кадров и прямое исправление ошибок (FEC) для надежной передачи.
• OTU передается по оптическому каналу через систему DWDM и восстанавливается на дальнем конце.

Обзор функций уровня OTN

Сам кадр OTN организован в виде 4 строк по 4080 столбцов байтов с байтами FEC, интегрированными в конце каждой строки. Этот фиксированный размер кадра - в отличие от фиксированной частоты кадров, используемой в SONET/SDH -, является целенаправленным выбором конструкции, который позволяет OTN эффективно масштабироваться при различных скоростях передачи данных, от OTU1 со скоростью примерно 2,7 Гбит/с до OTUCn со скоростью, кратной 100 Гбит/с.МСЭ-T продолжает обновлять серию G.709., добавив поддержку интерфейсов 25G, 50G и гибких интерфейсов за пределами-100G, чтобы соответствовать требованиям к транспорту 5G и DCI высокой емкости.
 

Ключевые преимущества OTN для сетевых операторов

Развертывание OTN поверх оптической инфраструктуры дает несколько конкретных преимуществ, которые не обеспечивает транспортировка с использованием голой длины волны:

Прямое исправление ошибок (FEC).Технология Reed-Solomon FEC, определенная в G.709, может обеспечить улучшение соотношения сигнал-к-шуму до 6,2 дБ. На практике это означает увеличение интервалов между точками регенерации, смягчение спецификаций компонентов и возможность поддержки прозрачной оптической сети на большем количестве переходов усилителя.

Мониторинг производительности на нескольких уровнях.Служебные данные ODU позволяют операторам отслеживать-частоту битовых ошибок по каждому пути, отслеживать тандемные соединения в шести промежуточных доменах и использовать индикаторы неисправностей (AIS, BDI), которые помогают быстро изолировать проблемы -, а не устранять неполадки на всей длине волны от начала до конца.

Клиентский-независимый транспорт.OTN может передавать трафик Ethernet, IP/MPLS, Fibre Channel, видео и устаревший трафик SONET/SDH в одной и той же структуре кадра. Это делает его практичным для сетей, которые обслуживают смешанные рабочие нагрузки, а не один протокол.

Обслуживание и мультиплексирование услуг.Сигналы ODU с более низкой-скоростью могут быть мультиплексированы в контейнеры-с более высокой скоростью (например, четыре сигнала ODU1 в один ODU2 или несколько сигналов ODUflex в OPUCn). Это позволяет операторам более эффективно заполнять емкость длины волны вместо того, чтобы выделять всю лямбду небольшому клиенту.

Стандартизированный ОАМ.В отличие от проприетарных наложений управления, издержки OTN определяются стандартами ITU-T, что обеспечивает совместимость-поставщиков на транспортном уровне и более четкое разграничение услуг между доменами операторов.

OTN против DWDM: в чем разница?

Одним из наиболее частых вопросов, вызывающих путаницу, является взаимосвязь между OTN и DWDM. Это не одно и то же, и они действуют на разных функциональных уровнях.

В большинстве производственных сетей DWDM и OTN работают вместе. DWDM обеспечивает необработанную оптическую емкость - многих длин волн на одномодномодовое-волокно-, в то время как OTN обеспечивает цифровой интеллект, который позволяет операторам управлять тем, что передается на каждой длине волны. Вы можете использовать DWDM без OTN (например, в простых службах длины волны «точка-точка»), но вы теряете возможности структурированного мониторинга, FEC и очистки, которые предоставляет OTN. Для более глубокого взгляда на то, какТехнологии мультиплексирования WDMотносятся к транспортным платформам, см. наше руководство по мультиплексированию.
 

OTN против SONET/SDH: почему отрасль продвинулась вперед

SONET/SDH хорошо служил телекоммуникационной отрасли на протяжении десятилетий, но его конструкция была основана на синхронной передаче голоса TDM. Поскольку трафик IP и Ethernet стал доминировать, появилось несколько ограничений. OTN с самого начала разрабатывалась для устранения этих пробелов.

Философия дизайна рамы.SONET/SDH использует фиксированную частоту повторения кадров 8000 кадров в секунду, при этом размер кадра увеличивается по мере увеличения скорости передачи данных. OTN меняет ситуацию: она использует фиксированный размер кадра (4 строки × 4080 столбцов) и уменьшает период кадра по мере роста скорости. В соответствии сСравнение функций Ciena-по-функциям, этот подход с фиксированным-кадром-размером является одним из наиболее существенных структурных различий между двумя технологиями.

ФЭК и охват.SONET/SDH не включает стандартный механизм FEC. OTN определяет FEC как часть кадра OTU, что напрямую расширяет зону передачи и снижает потребность в дорогостоящей регенерации.

Масштабируемость.Стандарты SONET/SDH достигают максимальной скорости OC-768 (приблизительно 40 Гбит/с). OTN изначально поддерживает 100G (OTU4) и выше, а OTUCn масштабируется до 400G, 800G и выше с помощью модульных строительных блоков 100G.

Мониторинг тандемного соединения.OTN поддерживает до шести уровней TCM по сравнению с гораздо более ограниченным мониторингом в SONET/SDH. Это важно в средах с несколькими-операторами или несколькими-доменами, где каждому сегменту требуется независимая видимость производительности.

Тем не менее, SONET/SDH не исчез в одночасье. Многие операторы по-прежнему предоставляют устаревшие услуги TDM, а OTN предназначена для прозрачной передачи этих сигналов в пределах своей полезной нагрузки, - предоставляя планировщикам сетей путь миграции, а не принудительное копирование-и-замену.

Приложения OTN в телекоммуникационных, DCI и корпоративных сетях

Актуальность OTN выходит за рамки традиционных-магистральных магистральных сетей связи. Вот среды, в которых это приносит наибольшую пользу:

Магистральная связь и метрополитен.Операторы связи, строящие региональные или национальные магистральные сети, полагаются на OTN для организации обслуживания на сотнях длин волн, изоляции неисправностей между абонентскими каналами и стандартизированной передачи обслуживания между взаимосвязанными операторами.

Межсетевое соединение центров обработки данных (DCI).Когда организации подключают центры обработки данных на городских, региональных или-дальних расстояниях, им обычно требуется нечто большее, чем просто пропускная способность. Им необходимо разделение услуг между арендаторами, расширение охвата через FEC и возможность настроить несколько клиентских каналов 10G/100G на общие длины волн. OTN в сочетании с DWDM является распространенным выбором для каналов DCI, которые должны передавать смешанный трафик -, репликацию хранилища, меж-вычисления и управление - по одному и тому жеволоконно-оптическая инфраструктура.

Связь между предприятием и кампусом.Крупные предприятия с несколькими объектами и высокими-требованиями к пропускной способности - финансовые учреждения, больницы, исследовательские лаборатории - все чаще используют транспорт с поддержкой OTN-, чтобы получить функции мониторинга и защиты, которых нет в простых соединениях Ethernet "точка-точка"--.

5G транспорт.ITU-T определил интерфейсы OTU25 и OTU50 специально для передачи сигналов Ethernet 25GBASE-R и 50GBASE-R Ethernet, используемых в сетях радиодоступа 5G, что делает OTN актуальной для новейшего поколения мобильной инфраструктуры.
 

Распространенные заблуждения об OTN

«OTN и DWDM — это одно и то же».Это не так. DWDM — метод оптического мультиплексирования; OTN — это цифровая транспортная структура, лежащая на ее основе. Многие сети используют оба вместе, но они решают разные задачи.

«OTN предназначен только для крупных операторов связи».Хотя операторы связи были первыми, кто внедрил эту технологию, теперь OTN используется в сценариях DCI, корпоративных сетей и транспорта 5G. Любая среда, требующая структурированного мониторинга и управления услугами по оптоволоконному кабелю, может получить преимущества.

«Чтобы использовать OTN, вы должны понимать каждый служебный байт».Сокращения - ОПУ, ОДУ, ОТУ, ОЧ, ОМС, ОТС - могут быть ошеломляющими. На практике основная концепция проста: OTN упаковывает клиентский трафик, добавляет мониторинг и FEC и передает его в стандартном формате. Подробные поля служебных данных важны для проектировщиков оборудования и инженеров-испытателей, но планировщики сети могут эффективно работать с моделью слоев и функциональными преимуществами, которые она обеспечивает.

«OTN заменяет DWDM».OTN дополняет DWDM, а не заменяет его. Вам все еще нужен оптический слой для обеспечения емкости длины волны; OTN добавляет над ним уровень цифрового управления и защиты.

Часто задаваемые вопросы об OTN

Какую проблему решает OTN?

OTN решает проблему управления, мониторинга и защиты разнообразных клиентских сервисов по оптоволоконному кабелю. Без OTN у операторов есть необработанная длина волны, но отсутствуют стандартизированные инструменты для обнаружения сбоев отдельных-услуг, исправления ошибок и управления трафиком на транспортном уровне.

Является ли OTN технологией физического или транспортного уровня?

OTN работает по адресуцифровой уровень 1- транспортный уровень выше физического оптического уровня. Для передачи света он опирается на физический уровень (волокно, усилители, DWDM), но добавляет к этому цифровую инкапсуляцию, мониторинг и FEC. Архитектура ITU-T G.872 определяет OTN как охватывающую как оптические (OCh, OMS, OTS), так и цифровые (OPU, ODU, OTU) подуровни.

Можете ли вы использовать DWDM без OTN?

Да. DWDM может работать независимо, передавая длины волн по оптоволокну. Однако без OTN операторы теряют стандартизованное FEC, мониторинг производительности каждого-тракта, мониторинг тандемных соединений и управление уровнями-услуг. Для простых каналов связи «точка----точка» это может быть приемлемо; для сложных мульти-сетей обычно это не так.

Каковы стандартные скорости передачи данных OTN?

Стандарт G.709 определяет несколько контейнеров с фиксированной-скоростью: OTU1 (~2,7 Гбит/с), OTU2 (~10,7 Гбит/с), OTU3 (~43 Гбит/с) и OTU4 (~112 Гбит/с). За пределами 100G структура OTUCn обеспечивает модульную пропускную способность n × 100 Гбит/с. В более новом G.709.4 добавлены OTU25 и OTU50 для транспортных приложений 5G. ODUflex обеспечивает гибкое распределение полосы пропускания в соответствии с точной скоростью клиента.

В чем разница между OTN итранспондер?

Транспондер – это аппаратное устройство, которое преобразует клиентские сигналы в волны OTN-кадра (и наоборот). OTN — это структура протокола и кадра, которую реализует транспондер. Другими словами, транспондер — это оборудование; OTN — это стандарт, которому он следует.

Заключение

OTN — это стандартизированный цифровой транспортный уровень, который делает оптические сети более управляемыми, более устойчивыми и лучше подходящими для передачи смешанных услуг в больших масштабах. Он работает с DWDM -, а не вместо него -, и обеспечивает структурированную инкапсуляцию, исправление ошибок, мониторинг производительности и мультиплексирование услуг, которых нет в необработанных оптических каналах.

Для планировщиков сети, оценивающих варианты транспорта, ключевые вопросы заключаются в том, нужна ли вам -прозрачность каждой услуги, имеет ли значение расширенный охват FEC-и оправдывает ли ваш состав трафика и операционная модель добавленную транспортную аналитику. Если ответ на эти вопросы положительный, OTN станет частью вашей архитектуры.

Чтобы продолжить изучение оптоволоконной инфраструктуры, лежащей в основе оптической транспортировки, изучите наши руководства поOS1 и OS2, одномодовое-волокно, Вносимые потери против обратных потерь, инаш углубленный-анализ технологий OTN.

Источники

• Рекомендация МСЭ-T G.709/Y.1331, «Интерфейсы для оптической транспортной сети (OTN)» -itu.int/rec/T-REC-G.709
• Рекомендация МСЭ-T G.872, «Архитектура оптической транспортной сети (OTN)».
• Новости ITU, «Стандарты ITU расширяют возможности оптической транспортной сети» (2021 г.) -itu.int
• Ciena, «OTN против SONET/SDH: сравнение различий» -ciena.com
• 15-я Исследовательская комиссия МСЭ-T, Учебное пособие по OTN -itu.int (PDF)
• VIAVI Solutions, технический документ «G.709 – Оптическая транспортная сеть (OTN)» -viavisolutions.com (PDF)