2. Прогноз роста трафика на 2015 год
767 квинтиллионов 7 миллиардов
байт IP трафика в мире * подключенных мобильных устройств
176Q в
2009
Квинтиллион =1018
Всего 25 миллиардов устройств
18000% 91%
Рост трафика полосы в трафике
видео-конференций пользователей занимает
за 5 лет * видео *
* Source: Cisco 2011
3. Основные области развития
Optical Packet OTN
Увеличение пропускной Увеличение Масштабируемость до
способности в волокне производительности десятков Тбит/с
Гибкая DWDM Тесная интеграция с Sub-Lambda Grooming
инфраструктура транспортной
инфраструктурой Гибкая структура
ориентированная на
контейнеров
масштабируемость, IP/MPLS для построения
простоту внедрения и пакетного ядра сети Полная прозрачность
эксплуатации для передаваемых
MPLS-TP для сервисов
Интеллектуальная предоставления
подсистема управления «транспортных» Интеллектуальная
WSON сервисов поверх подсистема управления
пакетных сетей
4. Эволюция оптического уровня
Увеличение • Поддержка расширенного диапазона в C-band
• Увеличение полосы на одну длину волны
пропускной
• Улучшение оптических характеристик и максимальных
способности расстояний передачи сигнала
• Высокая устойчивость к CD & PMD
Переход на
• MAL-less EDFA и EDRA-усилители
когерентные
• Отсутствие необходимости применения
приемники демультиплексоров
• Увеличение количества оптических направлений
Увеличение гибкости
• Внедрение Flex Spectrum ROADM
ROADM • Переход на архитектуру Contentionless
9. Модуль Cisco 100G CP-DQPSK
Coherent DSP
Integrated receiver
RX
~13 см
Laser
Driver Mux/Precoder TX
CP-DQPSK Modulator
~18 см
10. Решение Cisco для передачи 100G
100G Транспондер
10x10G Мукспондер клиент
5х 10G Транспондер
2 x 100G CFP Клиент
2 x 40G CFP Мукспондер клиент
11. Характеристики Cisco 100G DWDM
• Модуляция: Coherent Polarized Differential Quadrature Phase-Shift
Keying (CP-DQPSK)
• Перенастраиваемый лазер на 96 каналов 50GHz Full C-band
• Baud rate: 28 – 32 Gbaud
• Программно настраиваемые алгоритмы FEC, для выбора
оптимального соотношения Полоса/Дальность:
• 7% OH на базе Standard G.975 ReedSolomon FEC
• 20% OH на базе Standard G.975.1 I.7 EFEC (1xE-2 Pre-FEC BER)
• 7% OH используя 3rd Generation EFEC (4.6xE-3 Pre-FEC BER)
• Устойчивость к хроматической дисперсии – до 70000 пс/нм, с
возможностью программной перенастройки до 40000 пс/нм
• Устойчивость к PMD – до 30 пс (180 пс DGD)
• B2B OSNR – 7,5 дБ
• Чувствительность приемника: +0 дБм – -14 дБм
12. Cisco 100G DWDM
Лучшие показатели оптической производительности
км с км
4400 3000 Raman
Лучшие показатели по плотности портов
6 x 100G транспондеров в 6 RU
4,2 Тбит/с на стойку
13. Эволюция 100G трансиверов
CPAK
• CMOS Photonics – обработка света в микросхеме
• 70% снижение размеров
• 70% снижение потребляемой энергии
• Стандартный интерфейс:
– 100GBASE-LR4
– OTU4 (4I1-9D1F)
CFP
– OIF (CEI-28G-VSR)
• До десяти CPAK трансиверов на слот
• Возможность применения “Универсальных портов”
o 10 x 10GE
o 2 x 40GE
o 1 x 100GE
14. 100G DWDM транспондер с CPAK
• Тот же самый DWDM модуль,
что и у существующего 100G
транспондера
• Вместо CXP трансивера
используется CPAK трансивер,
что позволяет подключать LR4
и SR10 клиентские
интерфейсы
• 42x 100G LR4 транспондеров в
одной стойке
15. Увеличение скорости передачи
Дальнейшее увеличение скорости передачи возможно путем
комбинации разных подходов увеличения пропускной способности
системы:
• Увеличение символьной скорости передачи, в соответствии с текущими
характеристиками оптических и электронных компонентов
• Возможность применения нескольких схем модуляций, позволяющих найти
компромисс между производительностью, спектральной эффективностью и
дальностью передачи
• Объединение нескольких DWDM-каналов в один, в зависимости от требований к
производительности
CP-64QAM
-200 -100 0 50 100150200
-150 Супер-канал
-50
16. Эволюция модуляции сигнала
OOK DQPSK CP-DQPSK CP-64QAM
Амплитудная Фазовая Модуляция Модуляция
модуляция модуляция по фазе и по фазе,
поляризации амплитуде и
поляризации
1 бит/символ 2 бит/символ 4 бит/символ 12 бит/символ
18. Использование Супер-каналов
• Данные распределяются по нескольким
поднесущим , располагающимся
максимально близко друг к другу, и
объединённым в один общий супер-канал
• Каждая поднесущая передаёт данные на
скоростях, в соответствии с
возможностями современных ADC и DSP
-200-150-100 -50 1000Гбит/с 100 150 200
10x 50
f [GHz]
Super-Channel #1 Super-Channel #2 Super-Channel #3 f
19. Электронная фильтрация ширины канала
Лазер Модулятор
Фильтр
Лазер Модулятор
Меньшая скорость на поднесущую позволяет уменьшить ширину спектра
на каждый канал и более эффективно использовать Супер-каналы
20. Новое поколение DWDM транспондеров
• Универсальное решение поддерживающее различные схемы
модуляции и позволяющее объединять несколько несущих в
Супер-канал:
• 50G CP-DBPSK для обеспечения максимальной дальности
• 100G CP-DQPSK для получения до 14 Tбит/с в C-Band
• 200G 16-QAM для получения до 28 Tбит/с в C-Band
22. Новые MAL-less EDFA усилители
• Новая серия универсальных EDFA-усилителей,
включающая две модели:
• OPT-EDFA-17
o Эффективный коэффициент усиления = 17 дБ
o Максимальная мощность = 20 дБм
• OPT-EDFA-24
o Эффективный коэффициент усиления = 24 дБ
o Максимальная мощность = 20 дБм
• Один каскад усиления без промежуточного
подключения модуля компенсации хроматической
дисперсии
• Возможность работы в качестве предусилителя или
линейного усилителя
• Обе модели построены по единому дизайну, с
использованием общих компонентов и прошивок,
что снижает стоимость, упрощает производство и
тестирование
23. EDRA: Усилитель нового поколения
• Erbium Doper Raman Amplifier (EDRA) – интеграция
Рамановского и EDFA усилителей на одной карте создает
сбалансированное решение, позволяющее получить
максимальный эффект от обоих типов усилителей
• Четыре версии карт, обладающие с единым дизайном:
EDRA1-26 : Raman + PRE, 26 дБ усиление
EDRA1-35: Raman + PRE, 35 дБ усиление
EDRA2-26 : Raman + PRE + BST, 26 дБ усиление
EDRA2-35: Raman + PRE + BST, 35 дБ усиление
• Секция Рамановского усиления состоит из четырех лазеров
накачки общей мощностью до 1 Ватт
• Встроенные EDFA-усилители обладают настоящим переменным
коэффициентом усиления и низким уровнем вносимых шумов
• Поддержка расширенного диапазона частот в C-Band
24. Уровень шума EDRA и EDFA усилителей
16 EDRA
14 1st Gen Integrated Raman and EDFA
AMP-C
12
EDFA-24
10
Уровень шума [дБ]
8
6
4
2
0
-2
10 15 20 25 30 35 40
Коэффициент усиления [дБ]
EDRA вносят до 6 дБ меньше шума, чем существующие EDFA-усилители, при
аналогичных коэффициенте усиления и уровне сигнала
25. Универсальный узел усиления
LCD / memory
Power supply Power supply
ECU
TNC (Optional)
OPT-EDRAxx-C
Empty
Air filter
Cable guide
Empty
OPT-EDRAxx-C
Fan Tray
TNC
• Единая конфигурация для любых дизайнов сети
• Высота – 6 RU, глубина – 300 мм
26. Карта для автоматической настройки
• Платформа Cisco ONS 15454 MSTP сфокусирована на уменьшение
операционных затрат, за счет снижения сложности внедрения и
дальнейшей эксплуатации DWDM-сети
• Automatic Turn-Up Line Card позволит полностью автоматизировать
процессы настройки оптических параметров оборудования сети
• Интегрированная карта с возможностью измерения следующих
характеристик оптической линии связи:
o Определение точек наибольшего отражения и затухания оптического сигнала
(OTDR), для точной настройки работы Рамановских усилителей
o Определение точных значений хроматической дисперсии волокна
o Измерение точной длины оптической линии
o Определение порогов для рассеяния Бриллюэна
o Функционал OCM для всех DWDM-каналов на узле
o Измерение задержки в волокне
28. Увеличение гибкости ROADM
Tunable Laser – Передатчик, Restoration – Возможность
перенастраиваемый на любую
перемаршрутизации сервиса
длину волны в C-диапазоне
на альтернативный маршрут,
при возникновении аварии
Colorless – Порт на ROADM,
X
программно настраиваемый на ROADM
прием любой длины волны из
Flex Spectrum – Возможность
выделения частей спектра для
C-диапазона
проключения сервисов
Tunable Receiver – Contentionless – Возможность
Когерентный приемник принимает влючения одинаковых длин волн
только настроенную длину волны, TX RX TX RX
или частей спектра на разных
блокируя все остальные портах одного оптического
мультиплексора
Omni-Directional – Длина
волны может быть программно
смаршрутизированна с любого
входного порта на любое из
подключенных направлений
29. Карта 80-WXC-C
Многофункциональная карта ROADM мультиплексора
80-WXC-С может быть использована в нескольких
режимах работы:
– Оптический кросс-коннект для построения Multidegree
узлов до 8-ми направлений
– 9-ти портовый «Colorless» мультиплексор, с
возможностью ввода одной или нескольких длин волн на
каждом из портов
– 9-ти портовый «Colorless» демультиплексор, с
возможностью вывода одной или нескольких длин волн
на каждом из портов
Универсальный модуль для решения задач по
построению «Omni-directional» и «Colorless»
архитектуры
Режим работы выбирается программно через систему
управления
30. 80-WXC: Схема Multi Degree узла
• Модуль 80-WXC-С поддерживает до 8-ми направлений
• Работает с существующими PP-MESH-4 и PP-MESH-8 патч-панелями
• Пассивные мультиплексоры/демультиплексоры MD-40-ODD и MD-40-EVEN
для работы 80-ти каналов
31. 80-WXC: Схема «Colorless» узла
• Каждый порт может быть
использован для терминации
одной волны или диапазона длин
волн
• Возможность каскадирования
модулей WXC при необходимости
использования более 8-ми
«colorless» портов
• Возможно совместное
использование 80-WXC и
фиксированных мультиплексоров
/демультиплексоров, для
получения «Colorless» и
«Colored» портов на одном узле
32. 80-WXC: Omni-Directional + Colorless
• Модуль 80-WXC может быть использован для построения 40-ка и 80-ти
канальных «Omni-Directional» + «Colorless» R-OADM узлов
33. Увеличение количества направлений
• Увеличение разветвленности и
интеллектуальности DWDM-сетей,
приводит к необходимости увеличения
количества оптических направлений на
ROADM
• Порты необходимы для подключения:
o Растущего количества оптических
направлений в Mesh-топологияx
o Оптического интерконнекта между
компонентами внутри узла
o Contentionless мультиплексоров
ввода/вывода
• Следующее поколение WXC будет
оснащено 17-ю оптическими портами c
поддержкой технологии Flex Spectrum
34. FlexSpectrum ROADM
• Стандартный ROADM поддерживает длины
волн в 50-ти ГГц сетке каналов ITU-T
100 Gbps
100 Gbps
400 Gbps
100 Gbps
1 Tbps
1 Tbps
o Модуляции «не влезающие» в стандартную
сетку каналов, не могут пройти через фильтр
• Flex Spectrum ROADM убирает все
ограничения на ширину канала и формат
1 - Odd
1- Even
2 - Odd
2 - Even
3 - Odd
3 - Even
4 - Odd
4 - Even
5 - Odd
5 - Even
6 - Odd
6 - Even
7 - Odd
модуляции
o Возможность эффективного размещения
каналов с разной полосой и модуляцией
o Возможность увеличения пропускной
способности на канал
o Возможность вносить общее затухание
для участка спектра
o Поддержка пропуска «Alien Multiplex
Sections»
o Возможность увеличения ширины
спектра, занятого под сервис, шаг ∆f =
12.5 GHz
37. Карта FlexSpectrum ROADM
• 16 портов могут быть программно настроены на
Add/Drop или Express
• Апгрейд порты для увеличения количества
направлений
• Минимальный шаг для увеличения ширины канала
12,5 Ггц
• Полностью интегрированный функционал по
мониторингу уровней сигнала по каждому из
портов/каналов
39. Схема ROADM-узла нового поколения
Направление A Направление B
(16 портов)
(16 портов)
Spectrum
Spectrum
EDRA
EDRA
Flex
Flex
#1 #2 #1 #2
A B A B
16 Chs 16 Chs
Contentionless Contentionless
Add/Drop Add/Drop
Contentionless Add/Drop
40. Универсальный ROADM узел (направление)
LCD / memory
Power supply Power supply
ECU
TNC (Optional)
Empty
Empty
Air filter
Cable guide
16-WXC-FS
OPT-EDRAxx-C
Fan Tray
TNC
• Единая конфигурация для любых дизайнов сети
• Высота – 6 RU, глубина – 300 мм
41. «Zero-Touch» оптически уровень
Flex Spectrum ROADM
любая
модуляция Contentionless ROADM
любая
скорость
любая
комбинация
длин волн в
Flexible ROADM
любом
направлении Omni-Directional: Colorless:
с любого любая длина волны в любая длина волны на
любая часть порта любом направлении любой порт MUX/DMX
спектра
43. Плоскость управления GMPLS/WSON
• Использование механизмов GMPLS и WSON для включение DWDM
сервисов в реальном времени
• Координация взаимодействия между уровнями L3 ↔ L1
• Поддержка динамического восстановления сервисов – 0+1, 0+1+R, 1+1+R
G-MPLS
UNI
WSON
CRS
UNI-N
UNI-C
MSTP
44. Функционал Cisco WSON
• Интегрированная подсистема управления, учитывающая в своей работе
оптические характеристики DWDM-сети (Release 9.4)
• Топологию
• Линейные и нелинейные эффекты
• Характеристики интерфейсов
• Регистрация клиентских интерфейсов (Release 9.4)
• Alien wavelength
• Транспондер
• ITU-T интерфейс
• «Сервис по запросу» (Release 9.4)
• 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
45. WSON: Полное представление о сети
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)
46. WSON: Распределенная обработка
• Каждый узел участвует в работе подсистемы управления
• Вся необходимая для вычислений информация находится
непосредственно на узле
• Для установления маршрута используются расширения стандартных
протоколов – OSPF, MPLS-TE, RSVP-TE, LDP
• Низкие требования
к сети DCN
• Отсутствие
центрального
сервера
• Всегда последняя
информация о
состоянии сети
Лучшая
масштабируемость и
отказоустойчивость
48. Основные компоненты IP + Optical
IPoDWDM Единая плоскость управления
MSTP MSTP
Proactive Protection GMPLS & iOverlay
Интеграция функционала Гибкий оптический уровень
CRS MSTP MSTP
Transponder ROADM
Виртуальный транспондер/интерфейс CCOFS ROADM / WSON
49. 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
50. 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
