Анатомия сети roadm (Часть 1): От излучения к протоколу
By Bruno Giguere, Member of Technical Staff, Transport and Datacom Business Unit Если мы обратимся к истории, то первые высокоскоростные сети базировались на технологиях SONET/SDH 2.5 Гбит/с. В архитектурах типа точка-точка или кольцо, стала возможной совместная передача голосового трафика и данных. Поскольку в сети требовалось обеспечивать все большую и большую пропускную способность, а архитектуры, основанные на одной длине волны, не могли справиться с растущими требованиями, это привело к появлению систем волнового уплотнения (WDM).
По мере развития технологии появилась дополнительная возможность добавлять или удалять нужную длину волны без необходимости мультиплексирования/демультиплексирования всего сигнала. Таким образом, появилась возможность объединять WDM системы в кольцевые структуры. На рисунке 1 показана эволюция от WDM систем типа точка-точка к гибким оптическим мультиплексорам ввода/вывода (ROADM).
Рисунок 1: Развитие WDM от систем типа точка-точка к ROADM
Необходимость в обеспечении большей пропускной способности привела к появлению скорости передачи 10G SONET/SDH с использованием тех же самых технологий (а именно оптических мультиплексоров ввода/вывода – OADM).
Последующее развитие технологии привело к появлению мультисервисных платформ обеспечения и мультисервисных транспортных платформ (MSPP/MSTP), которые позволили объединять различные сети. Возможность агрегации голоса, данных и SAN трафика в одной сети позволяет провайдерам получить значительную экономию, поскольку им нужно поддерживать только одну сеть.
Однако эта консолидация также приносит ряд проблем при попытке объединить множество оптических колец. Решение этих проблем обеспечивается при использовании технологии ROADM. ROADM позволяют объединить различные сервисы, и при этом сохранить контроль над трафиком с точки зрения длины волны.
По мере роста популярности применения ROADM в сетевых инфраструктурах, мы можем взглянуть на возможность коммутации IP трафика непосредственно в оптической области и рассмотреть возможность применения GMPLS, если возникает необходимость автоматического создания маршрутов для доставки этого трафика. Однако такая конвергенция IP налагает определенные требования на скорость передачи в сети. Именно поэтому в качестве средства для устранения узких мест в сети, мы уже начинаем видеть технологии 40G и 100G, которые проходят тестирование в лабораторных условиях или ратифицируются соответствующими стандартизирующими организациями.
Анатомия Сетевого Элемента roadm
Структура сетевого элемента ROADM зависит от технологии, которую использовал производитель данного элемента. Основой системы является технология оптической коммутации, которая диктует физиологию архитектуры. На рисунке 2 показан общий вид строительных блоков, которые присутствуют в сетевом элементе ROADM
Рисунок 2: Структура сетевого элемента ROADM
Трафик, приходящий в сеть ROADM должен быть эффективно агрегирован. Это делается для максимального использования каждой длины волны. Различные сервисы могут быть помещены в одну длину волны с использованием таких технологий как обобщенная процедура формирования кадров (GFP), виртуальная конкатенация (VCAT), схема подстройки полосы пропускания (LCAS) и оптическая транспортная сеть (OTN). Эти технологии обеспечивают адаптацию, контейнеры и автоматизацию, требуемые для обеспечения передачи множества сервисов по одной сети.
GFP представляет собой механизм формирования кадров для транспортировки пакетных сигналов клиента, таких как Ethernet, Fibre Channel, ESCON или FICON по оптическим каналам с фиксированной скоростью передачи.
VCAT можно описать как метод, позволяющий объединить контейнеры SONET/SDH для создания виртуального канала. Это позволяет радикально улучшить эффективность передачи данных и Ethernet, поскольку здесь достигается более точный размер канала, чем это обеспечивают традиционные методы конкатенации SONET/SDH. При этом метод сохраняет полную совместимость с традиционными сетями SONET/SDH. VCAT предусматривает создание двух видов нагрузок: высокого и низкого порядков, что обеспечивает гибкость в выборе правильного размера канала для передачи по сети SONET/SDH. Для конкатенированной нагрузки нет необходимости быть сформированной на соседних таймслотах в транспортном потоке. Только оконечные точки должны поддерживать функциональность VCAT, что для провайдеров означает уменьшение капитальных вложений и эксплуатационных расходов.
LCAS позволяет динамически уменьшать и увеличивать пропускную способность для группы VCAT без воздействия на передаваемые данные. Для общения между оконечными точками сети этот механизм использует сигнальные сообщения внутри трактового заголовка SONET/SDH. LCAS позволяет группам VCAT (VCG) по требованию и автоматически уменьшать или увеличивать свой размер. Это позволяет выполнять настройку размера группы без воздействия на сервис в случае возникновения аварий в сети или по расписанию, основываясь на времени суток.
После того как трафик принял необходимый вид, для обеспечения управления длинами волн в оптической области, необходимо выполнить последний шаг. Этим шагом будет преобразование в OTN. На этом этапе, согласно спецификации ITU-T G.709, к входным клиентским сигналам добавляется цифровой упаковщик. Это позволяет обеспечить тот же уровень возможностей для работы, администрирования, обслуживания и ввода в эксплуатацию (OAM&P), как и в случае с SONET/SDH. Здесь же обеспечивается стандартизованный метод для управления длинами волн в оптической области. В G.709 определены следующие интерфейсы 2.5, 10 и 40 Гбит/с OTN. Одним из главных преимуществ использования G.709 является возможность прямой коррекции ошибок (FEC). Здесь используется алгоритм Рида-Соломона, который позволяет улучшить производительность (путем уменьшения ошибок передачи) и увеличить протяженность оптических участков. Т.е. обеспечивается возможность передачи сигналов 10 Гбит/с на оптических волокнах, предназначенных для передачи 2.5 Гбит/с.
После того как трафик преобразован в сигнал G.709 он может быть передан с помощью оптической среды.