1. Конвергенция пакетной и транспортной
инфраструктуры оператора связи
Борис Черваков
Инженер-консультант
bchervak@cisco.com

2. Содержание
• Предпосылки к IP + Optical
• Основные компоненты IP + Optical
• Интеграция функционала
• IPoDWDM
• Интеллектуальный оптический уровень
• Многоуровневая плоскость управления
• Сценарии применения IP + Optical
• Заключение

3. Требования к пропускной способности
E-Learning 3DTV / HDTV Smart Phones
Tablets / eBooks TelePresence Tele-medicine
2009 Ежегодный объем трафика 2014
Постоянный рост объемов трафика

4. Проблема (задача) роста
Стоимость
сети
Доход

5. Основные требования к сети
Cкорость Простота Сквозное Сложность
Надежность эксплуатации
внедрения планирования управление
Снижение стоимости владения

6. Что не так в «IP без Optical»
IP
IP надстройка поверх Optical
Layer
3-7
В результате: IP Service
• Несогласованное планирование ресурсов Intelligence
• Автономное управление/провиженинг
• Отсутствие видимости за границы зоны
ответственности
• Низкая скорость внедрения сервисов
Layer
1-2
Внедряется в первую очередь
Консервативный подход
Optical

7. Преимущества IP + Optical
IP
Все ценное от двух миров
Прозрачная граница между уровнями сети Layer
3-7

Улучшение планирования и SLA IP Service
Оптимизация путей прохождения трафика Intelligence
 Скорость внедрения –
Повышение надежности и SLA от месяцев к минутам
Интеграция и упрощение взаимодействия

Layer Снижение стоимости владения
0-2
Optical

8. Снижение стоимости владения…
…достигается за счет... включения сервисов
Автоматизации текущей эксплуатации
восстановления при авариях
оптимизации ресурсов
Реализованной в...
Плоскости управления iOverlay/GMPLS
Работающей поверх...
Интеллектуальной и гибкой
транспортной инфраструктуры CCOFS ROADM, WSON
Благодаря интеграции...
Программных Виртуализации управления
И…
Аппаратных компонент IPoDWDM, nV

9. Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM Multi-Layer Control Plane
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция Touchless Optical Layer
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON

10. Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM Multi-Layer Control Plane
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция Touchless Optical Layer
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON

11. Традиционный способ взаимодействия
Маршрутизатор Транспондер ROADM
SR SR
PLIM TxP
Управление через IP NMS Управление через DWDM NMS
• Раздельное управление
• Информация DWDM уровня (G.709, аварии, PM) не доступны маршрутизатору
• Нет обмена информацией о топологиях каждого из уровней

12. Виртуальный транспондер
Маршрутизатор ROADM
Управление
G.709 DWDM
PLIM
Управление через DWDM NMS
IP NMS DWDM NMS
• Информация L2/L3 • Информация L1
• IP адресация • Настройка длин волн
• Маршрутизация • Уровни и пороги мощности
• Безопасность • Мониторинг производительности L1
• Привычная раздельная модель эксплуатации/взаимодействия
• Четкая граница между пакетным и транспортным доменами
• Интерфейс управления для взаимодействия между уровнями

13. Виртуальный интерфейс
Маршрутизатор Транспондер ROADM
Управление
SR SR
PLIM TxP
Управление через IP NMS
• Транспондер является расширением/выносом маршрутизатора
• Вся информация о DWDM уровне доступна на маршрутизаторе
• Интерфейс управления для взаимодействия между уровнями

14. Технология nV
Packet Optimized Optics Optimized
100G+ DWDM
• Единый сетевой элемент, сателлит является частью ASR 9000 или CRS-3
• Единый интерфейс управления и мониторинга
• Единое ПО, функционал, жизненный цикл
• Сателлит расположен локально или вынесен на расстояние

15. Сценарии использования Cisco nV
ASR9000/CRS
100GBase-SR10
ONS15454
M2/M6
100G DWDM
Out-of-band управление Channels
DCN M2/M6 nV саттелит
IP+DWDM
Варианты применения:
Cisco iOverlay
3rd Party DWDM
ASR9000/CRS ASR9000/CRS ASR9000/CRS ASR9000/CRS TxP
GMPLS WSON
ROADM
ONS15454 ONS15454 ONS15454 UNI ONS15454 TxP
M2/M6 M2/M6 M2/M6 M2/M6
Cisco MSTP Cisco MSTP GMPLS
DCN DCN DCN DCN
UNI
End2End управление
«Темное волокно» > 10 км Cisco IP+Optical 100G Alien Wavelength

16. Дальнейшая интеграция
Шасси оптимизированное Шасси оптимизированное
для пакетных интерфейсов для DWDM интерфейсов
Единое управление
SR или
100GE Backplane
100G Transponder
100G Wavelength
40GE / OTU3 2x40G Muxponder
100G Wavelength
10GE 10x10G Muxponder
100G Wavelength
40GE(FR) / OTU3 / OC-768 40G Transponder
40G Wavelength
10GE 10G Transponder
10G Wavelengths

17. Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM Multi-Layer Control Plane
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция Touchless Optical Layer
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON

18. Что такое IPoDWDM?
Весь функционал DWDM транспондера
IPoDWDM интерфейс
интегрируется в интерфейс маршрутизатора
• Высокопроизводительные
перенастраиваемые лазеры
• G.709 и FEC/EFEC
• Интегрированное управление
• Интегрированный мониторинг
производительности (PM)
• Координация событий L1 и L3
Транспондер
G.709 DWDM
Управление
DWDM
Маршрутизатор

19. Преимущества внедрения IPoDWDM
Стандартный DWDM IPoDWDM
• Снижение CapEx
– Уменьшение OEO
• Снижение OpEx
– Место, эл. питание,
управление
• Повышение надежности
– Меньшее количество
активных элементов
• Защита инвестиций
– Увеличение скорости без
Router Transponder ROADM Router ROADM
модернизации DWDM
DWDM I/F

20. IPoDWDM pre-FEC триггер
«Реактивная» защита «Проактивная» защита
IPoDWDM
Router Router
Рабочий fail Резерв Рабочий Резерв
маршрут over маршрут
Router Bit Errors
Router Bit Errors
Переключение
LOS без потерь
FEC
Pre-FEC Bit Errors
Pre-FEC Bit Errors
Transponder
FEC Limit FEC Limit
FEC pre-FEC триггер
Время Время
ROADM ROADM

21. IPoDWDM pre-FEC триггер (ASR 9000)
«Проактивная» защита
Триггер IPoDWDM
Router Router
Рабочий Резерв
маршрут
Router Bit Errors
ASR 9000
Переключение
без потерь
FEC
100GE
Pre-FEC Bit Errors
Transponder FEC Limit
ONS 15454
FEC pre-FEC триггер
Время
ROADM

22. Работа Pre-FEC FRR защиты
Основной маршрут
1. Pre-FEC триггер 1. Pre-FEC триггер
CRS-3/ASR9000
CRS-3/ASR9000
2. Включение
2. Включение
Fast Re-Route
Fast Re-Route
Резервный маршрут

23. CRS-3 100G IPoDWDM PLIM
• Cisco CRS-3 – Платформа №1 для
построения ядра IP/MPLS сети
• 100 Гбит/с когерентный DWDM интерфейс
– G.709 OTU-4 с FEC
– Pre-FEC проактивная защита
– До 3000 км без промежуточного O-E-O

24. Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM Multi-Layer Control Plane
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция Touchless Optical Layer
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON

25. Интеллектуальный оптический уровень
Tunable Laser – передатчик ONS 15454 MSTP Omni-Directional – порты на
программно настраивается для ROADM не привязаны к
работы на любой длине волны из C- конкретному направлению
band (96 каналов)
Colorless – порты на ROADM Flex Spectrum – Возможность
работают на любой длине волны выделения под сервис части
и не требуют перекроссировок оптического спектра
при смене частоты лазера
Tunable Receiver – когерентный Contention-less – Возможность
приемник «настраивается» на использования одной и той же
определенную длину волны частоты на нескольких портах
одного ROADM
WSON
Wavelength Switched Optical Network
• Полный программный контроль всех активных компонентов и сервисов
• Отсутствие необходимости ручных перекроссировок и настроек
• Автоматизация включения, восстановления, миграции и поддержания
работоспособности сервисов

26. Функционал Cisco WSON
• Интегрированная подсистема управления, учитывающая в своей
работе оптические характеристики DWDM сети
• Топологию
• Линейные и нелинейные эффекты
• Характеристики интерфейсов
• Регистрация клиентских интерфейсов
• Alien wavelength
• Транспондер
• ITU-T интерфейс
• «Сервис по запросу»
• Установление нового сервиса
• Перемаршрутизация сервиса по запросу
• Восстановление сервиса на уровне оптической сети
• Автоматическая реакция на аварии
• Защита от двойных отказов
• Различные варианты SLA (0+1, 0+1+R, 1+1, 1+1+R)
• GMPLS UNI
• Интерфейс взаимодействия с платформами маршрутизации и коммутации
• Интеграция с IPoDWDM для предоставления полосы по требованию

27. Параметры учитываемые в WSON
Топология сети:
• Распределение длин волн
• Кратчайшие маршруты (C-SPF)
Возможность регенерации
Характеристики интерфейсов:
• Скорость
• BER
• FEC
• Модуляция
Линейные оптические эффекты:
• Затухание
• Хроматическая дисперсия (CD)
• Поляризационно-модовая дисперсия (PMD)
• Отношение сигнал/шум (OSNR)
Нелинейные оптические эффекты:
• Self-Phase Modulation (SPM)
• Cross-Phase Modulation (XPM)
• Four-Wave Mixing (FWM)

28. Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM Multi-Layer Control Plane
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция Touchless Optical Layer
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON

29. Многоуровневое управления
• iOverlay – архитектура взаимодействия и обмена информацией между
различными уровнями/доменами сети
• Актуальная информация о ВСЕЙ сети с сохранением масштабируемости
плоскости управления
• Поддержка многоуровневого управления с сохранением границ
административных доменов
• Независимое управление внутри каждого домена
• Обмен и использование информации между различными
уровнями/доменами
Rou ng Domain
DWDM Domain iOverlay
iOverlay
Router
Op cal
iOverlay – “i” Intelligent Informa on

30. Архитектура iOverlay
«Клиент» или «Overlay»
R3
”i” обмен информацией
R1 R2
между уровнями/доменами
O1 O2
сети
O3
“Сервер”
• «Клиент» использует сервисы уровня «Сервер»
• Два уровня полностью независимы и автономны
• «i» от information: вся необходимая информация передается между
уровнями через UNI интерфейсы

31. Параметры обмена iOverlay
OSNR
IGP SLA Физическая топология
QoS Queuing CD / PMD
Пиринг Адресация Нелинейные эффекты
Мощность
Маршрутизатор DWDM
(клиент) (сервер)
Пакетный домен Оптический домен
Аппаратная интеграция
Sub-50ms Protection (Proactive FRR) Pre-FEC Error Rate
IPoDWDM
Circuit with the same path as X Circuit ID, Wavelength path
Circuit with disjoint path as X Wavelength Latency
Circuit with max latency Y GMPLS Shared Risk Link Groups
Circuit that avoids an SRLG UNI UNI Wavelength Margin (yellow, green, red)
Minimum wavelength acceptance iOverlay Available wavelength capacity
Protected circuit, with restoration L0 Network Topology
Unprotected circuit, with restoration Dynamic Optical Restoration
Coordinated Maintenance L0 Maintenance

32. Этапы внедрения iOverlay
• Этап 0: Функционал WSON на оптическом уровне
• Этап 1: Создание интерфейса взаимодействия между пакетным и
оптическим уровнями сети
• Этап 2: Интеллектуальный обмен данными между пакетным и
оптическим уровнями сети (SRLG, автоматическая регистрация
интерфейсов, …)
• Этап 3: Многоуровневое включение и оптимизация сервисов
GMPLS
UNI WSON
UNI-N
UNI-C
MSTP

33. Варианты использования iOverlay
IP/MPLS
IP/MPLS
MPLS Trans
DWDM
IP/MPLS
DWDM
IP/MPLS Trans

34. Сценарии применения IP + Optical

35. Что дает IP + Оптика
L3 «знает» о состоянии L1
Возможность для маршрутизатора
отслеживать реальное состояние
физического уровня сети
X
ROADM
4 1
Проведение плановых работ
Проактивное автоматическое
уведомление сетевых элементов о
проведении работ для начала
перемаршрутизации трафика
X
Shared Risk Link Groups ROADM Восстановление полосы
Включение сервисов с учетом Автоматичекое определение
физической топологии оптической 4 3 1 2 5 альтернативного маршрута при
инфраструктуры возникновении аварии на сети
UNI-C
Diversity / SRLG
G.709 / FEC
G.709 / FEC
FEC
TX RX TX RX FEC триггер
Полоса по требованию
Автоматическое включение DWDM- Proactive Protection
сервиса по запросу от G.709 / G.709 /
FEC FEC Переключение на резервный
маршрутизатора, с учетом маршрут до момента полного
оптических характеристик сети Routing Routing отказа рабочего маршрута
Engine Engine

36. Автоматическое включение сервиса
Сейчас:
• Требуется планирование, долгое
взаимодействие и согласование между Packet
различными подразделениями внутри Layer
компании
• Результат не всегда соответствует
поставленной задаче
Optical
iOverlay: Layer
• Включение нового сервиса происходит
автоматически, с учетом требований
вышестоящего уровня
• Информирование вышестоящего уровня в Low Latency
случае невозможности выполнения Disjoint
запроса Matching
SRLG

37. Переключение, оптимизация ресурсов
Сейчас:
• Оптимизация, если и производится, то
независимо на каждом из уровней сети
Packet
Layer
iOverlay:
• Возможность автоматической оптимизации
ресурсов сети, с учетом реальных
потребностей и требований всех уровней
Optical
Layer R
R

38. Оптическое восстановление сервиса
Сейчас:
• Защита на L1 (1+1, PSM,…):
Packet
• Не эффективное использование Layer
1011001
имеющейся полосы DWDM сети
• Увеличение стоимости за бит
• Защита на L3:
X
• Снижает утилизацию интерфейсов S1 X
Optical
• Увеличение стоимости за бит Layer
• Нет защиты от двойных отказов
iOverlay:
• L3 фиксирует деградацию сервиса и
выполняет проактивную защиту
• L1 автоматически прокладывает новый
маршрут, с учетом требований L3

39. Оптическое восстановление
Маршрутизатор Маршрутизатор
IPoDWDM IPoDWDM
ONS 15454
MSTP
1. Обрыв волокна!
2. Встроенный функционал WSON находит новый возможный маршрут
3. При необходимости, ROADM запрашивает маршрутизатор о смене длины волны
4. Гибкая (Colorless, Omni-Directional) DWDM сеть устанавливает новый маршрут
5. Сервис снова в работе с использованием тех же самых интерфейсов, без
необходимости какого-либо ручного вмешательства

40. Варианты обеспечения защиты (I)
L3 Re-Route + L1 Protection
DWDM
L3 Re-Route L1 Protection
Утилизация интерфейса Утилизация DWDM
маршрутизатора ≈ 50% сети ≈ 50%
Эффективная утилизация ресурсов сети ≈ 25%
Нет взаимодействия между L1 и L3 Не эффективное использование
ресурсов сети

41. Варианты обеспечения защиты (II)
Только L3 Re-Route
Proactive Protection
DWDM
L3 Re-Route Нет защиты
Утилизация интерфейса Утилизация DWDM
маршрутизатора ≈ 50% сети ≈ 100%
Эффективная утилизация ресурсов сети ≈ 50%
Лучше, но сколько времени займет восстановление трассы на DWDM?

42. Варианты обеспечения защиты (III)
L3 Re-Route + L1 Restoration
Control Plane
DWDM
L3 Re-Route L1 восстановление
Утилизация интерфейса Утилизация DWDM
маршрутизатора > 50% сети ≈ 100%
Эффективная утилизация ресурсов сети  75%
Больше утилизация  Меньше интерфейсов  Ниже CAPEX

43. Заключение

44. Конвергенция
“Convergence”, Jackson Pollock, 1952
“Convergence” “The World’s Most Difficult Puzzle”, 1964

45. Решение Cisco IP + Optical
Увеличение
доходов
Повышение
продуктивности
персонала Оптимизация
ресурсов сети
Эффективное
взаимодействие
между уровнями

46. Заключение
• Отсутствие взаимодействия между различными уровнями, приводит к не эффективному
использованию имеющихся ресурсов сети (полосы, интерфейсов и т.д.)
• Интеграция позволяет экономить от 10% до 20% капитальных затрат на сеть
• iOverlay обеспечивает обмен необходимой информацией между уровнями/доменами
сети:
• Повышает надежность использования IP/MPLS FRR используя SRLG на
транспортной сети
• Позволяет запрашивать определенный маршрут для прохождения сервиса (joint,
disjoint, SRLG)
• Диагностика задержек сервиса на транспортной сети
• Повышение эффективности проведения плановых и аварийный работ
• Оптимизация использования ресурсов сети с помощью механизмов iOverlay позволяет
повысить эффективность использования и отдачу от имеющейся инфраструктуры,
продлить время жизни
• Оптическое восстановление сервисов позволяет значительно увеличить утилизацию
интерфейсов и съэкономить от 25% до 50% затрат на сеть, улучшить показатели
надежности сети
• Автоматизация процессов включения, перестроения и восстановления сервисов,
позволяет значительно снизить стоимость эксплуатации, время планирования и
внедрения новых услуг

47. Спасибо!
Заполняйте анкеты он-лайн и получайте подарки в
Cisco Shop: http://ciscoexpo.ru/expo2012/quest
Ваше мнение очень важно для нас!