Konferencja i3 Wrocław

Transkrypt

1 The Power When You Need It Effect Sieci o przepływności 100G Stan obecny i przyszłość Konferencja i3 Wrocław Tomasz Kozar - Cisco Systems, Kierownik zespołu inżynierskiego SP 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 1

2 Dawno temu Maja, Robert Metcalfe wymyślił Ethernet, i nakreślił pierwszy jego schemat. 1. Pierwszy, działający system pojawił się 11 Listopada

3 Obecna charakterystyka Ethernetu 1. Medium: skrętka UTP i światłowód 2. Złączki RJ-45, GBIC/SFP/XFP 3. Dedykowane medium dla transmisji p2p 4. Brak CSMA/CD 5. Autonegocjacja (1995), Pause frames (802.3x), Spaning Tree Protocol 7. Tablica adresów MAC 8. Przełączniki 9. Standaryzacja w ramach grupy IEEE 802 Obecnie and 802.1, historycznie również

4 Kto jest kim w świecie Ethernetu? Focus on the User-Perspective: Ethernet Services, UNI, Traffic Engineering, E- LMI,... Building Ethernet-Access (and beyond) Networks: Provider Bridges 802.1ad; Connectivity Management OAM: 802.1ag, 802.1ah Backbone Bridges, 802.1ak Multiple Registration Protocol, 802.1aj Media Converters, 802.1aq Shortest Path Bridging, etc. L2VPN, PWE3 WG Building the Network Core: VPWS, VPLS SG15/Q12, SG13/Q3; Architecture of Ethernet Layer Networks, Services etc. from a Transport perspective. E2E OAM Ethernet to Frame-Relay/ATM Service Interworking DSL/FttX/Broadband related architecture and transport aspects (TR-101), BRAS/BNG-requirements, Ethernet Aggregation/TR-59 evolution, subscriber session handling, IPv6, Connected Home, 4

5 Kto jest zainteresowany szybkim Ethernetem? 1/ Dostawcy i producenci treści Największy przyrost ruchu generują aplikacje Video-to-PC Google, Yahoo!, MSN, YouTube, itune, PicasaWeb publikują interaktywne, personalizowane treści 2/ Ośrodki badawcze Obserwatoria astronomiczne, Genetyka, Ośrodki obliczeniowe, Fizyka nuklearna, Stacje klinatyczne, Nanotechnologia, biura konstrukcyjne itd. 3/ Punkty wymiany ruchu Internetowego AMS-IX, DE-CIX WIX GIX Agregacja łączy N x 10GbE nie jest dobrym rozwiązaniem 4/ Centra przetwarzania danych 5

6 5/ Operatorzy telekomunikacyjni Transmisja 100Gbps > 1500km Peering Edge 100GBASE-ER4 40km Data Center 40GBASE-SR4 OM3 SNAP m 100GE PIN Intra-POP Long Haul Data Center POP N x 10GE PIN Aggregation Ethernet Peering N x 10GE Ethernet Peering Do 10km DC POP Interconnect 100GE (do 40km) 100GE IPoDWDM Long-haul Intra-POP 100GE 100GE CRS-3/ASR9k/Nexus 100GBASE-LR4 10km (do 100m) Core Core N x 10GE Agregacja 100m-40km Long-Haul 100GE IPoDWDM Aggregation / Edge / metro 100GBASE-SR10 100m 6

7 Dlaczego 100G? Przepustowość w polskim Internecie stale rośnie 1990 Lipiec Polska zostaje przyłączona do sieci EARN/BITNET Centrum Informatyczne Uniwersytetu Warszawskiego (CIUW) zostaje połączone z Uniwersytetem Kopenhaskim łączem o przepustowości 9600 bit/s 1997 Kwiecień - Powstaje sieć POL34 Tel-Energo 34 Mbps 2003 Exatel rozbudowa sieci do STM Netia rozbudowa sieci szkieletowej do 10GE 2008 Kwiecień - Pierwsze testy łącza 40Gbps w Polsce i w Europie. Netia, Exatel Po raz pierwszy w Polsce i w tej części Europy zademonstrowano łącze o przepustowosci 40 Mbit/s wykonane w technologii IPoDWDM na odcinku Warszawa- Gdańsk o długości 603 km 2009 TK Telekom IPoDWDM Interfejs [Gb/s] , Pierwsze testy 100GE dla klienta polskiego - 0,00 0,34 jesteśmy bardzo innowacyjni ,50 10,00 7

8 Prace nad standaryzacją IEEE, ITU, OIF Status obecny 8

9 IEEE 802.3ba: Prace nad standaryzacją 100GE W którym miejscu jesteśmy IEEE 802 Plenary San Francisco, CA, July 2009 Interfejsy: Packet over SONET/SDH (POS) o Obecnie stosowany w 40G o Nie będzie miał zastosowania w 100G Ethernet o Prace nad standaryzacją szybkich interfejsów LAN i WAN o Standard 40GE & 100GE: Czerwiec 2010 Standardy IEEE 802.3ba o Definiuje standard 40GbE, 100GbE; MAC/PHY (Layer 2 +) ITU Study Group 15 (SG15) OIF o Mapowanie ramki 40GbE, 100GbE do OTN; Transport (Layer 1) o Definiuje transport 100GbE przez sieć DWDM 50Ghz kanały optyczne, współpraca różnych urządzeń Ethernet 100G bierze lekcje z poprzednich implementacji 10GE i 40GE 9

10 Ciała standaryzacyjne 40/100G 1. IEEE 802.3ba 40Gb/s i 100Gb/s Ethernet Task Force Grupa skoncentrowana wyłącznie na technologii Ethernet (Layer 2 i wszystko co powyżej) o lokalnym zasięgu (formerly HSSG Higher Speed Study Group) Specyfikuje interfejsy LAN o zasięgu do 40km 2. ITU Study Group 15, Next Generation Optical and Transport Networks Grupa skoncetrowana na transporcie w sieci optycznej Layer 1 Definiuje sposób transportu ramki 40GE i 100GE w sieci transportowej OTN Opisuje mapowanie sygnałów optycznych do ramek ethernetowych, kodowanie sygnału 3. OIF, 100G Long-distance DWDM Transmission Prace nad standaryzacją i wzajemną współpracą urządzeń optycznych Sieć optyczna z natury jest hermetyczna, różne zagadnienia projektowe Sposób zarządzania, utrzymania, KODOWANIE SYGNAŁU Cisco aktywnie uczestniczy i przewodzi pracom prowadzonym w ramach wszystkich trzech grup roboczych. 10

11 Interfejs 100GE LANPHY Dostępny jest już od października 2010 Karta 140Gbps line rate 100GE line rate 1 portowa karta PLIM 1x100GE Optyka CFP 100GE 100GBASE-LR4: 10km, 11

12 ITU-T 100GE 1. ITU okresliło nową ramkę OTU4 przeznaczoną do transportu 100GE 2. Prace nad standaryzacją korzystają z doświadczeń 10GE (i.e. LAN/WAN PHY) Ideałem było by mieć jeden sposób mapowania ramek, jeden rodzaj korekcji błędów, jeden typ modulacji sygnału!!! Sprzeciw niektórych producentów sprzętu (różnicowanie technologiczne) 3. Wymagania na transmisję 100G są dokładnie te same jak dla 40G i 10G: Musi działać na istniejących systemach DWDM 10Gb/s Wzajemna współpraca i kompatybilność ze sprzętem DWDM różnych dostawców Odstęp między kanałami DWDM 50GHz; W pełni przestrajany laser po siatce 50GHz ITU Zasięg optyczny, co najmniej 1,500km; Zakres dyspersji chromatycznej >±800ps/nm; Tolerancja na dyspersję polaryzacyjną > 10ps (mean DGD); 4. 40G wykorzystywało różne techniki modulacji ODB i DPSK+: 100G przyjmuje jeden standard modulacji PM-QPSK 12

13 ITU-T Study Group 15 Nowa Idea: Bezpośrednie połączenie sygnału za pomocą interfejsu kolorowego 100GE? OTU1 (2.7Gb/s) OTU2 (10.7Gb/s) OTU3 (43Gb/s) OTU4 (>100Gb/s) 100GE LANPHY OTN Wide Area Network 100GE LANPHY OTU4 Standard G IP-over-DWDM (IPoDWDM) alien-wavelength zapewnia otwartą architekturę sieci OTN NGN Możliwość rozbudowy metodą małych kroków Testy i wdrożenia produkcyjne na różnych systemach 10/40/100G Reference: IEEE OFC2008, NME3 13

14 Schematy modulacji 10 i 40G 10G NRZ OOK Spectrum analizer 40G DPSK + Spectrum analizer 14

15 Modulacja 100G Implementacja bazuje na koherentnej modulacji PM-QPSK (1,0) (0,1) (1,1) (0,0) X-pol (1,0) (0,1) (1,1) (0,0) Y-pol Electronic compensation of PMD and CD 50GHz transmission LH performance 15

16 Schematy modulacji porównanie Każdy typ modulacji zajmuje TYLKO jeden kanał DWDM 50-GHz Sygnał 100Gbps jest przesyłany w ramach istniejącego systemu optycznego 10G 50 GHz Filter 100G PM-QPSK OTU4 40G 10G OTU2 40G DPSK+ OTU3 16

17 Interfejs 40G i 100G IPoDWDM Ze zintegrowanym transponderem Karta 40G OC768-DPSK/C ± 700 ps/nm Nowa karta 100G PM-QPSK FCS 2011 ± 2000 ps/nm FCS 2011 w pełni przestrajalny laser w ramach GHz kanałów w paśmie C ( nm) po siatce ITU-T 40G 100G CD +/ 700 ps +/ 2000 ps Zasięg <1500km >1500km Zasięg świecenia karty 100G będzie prorównywalna z technologią 10G 17

18 Przeznaczenie: Sieci szkieletowe Proaktywna protekcja: przewaga IP nad SDH Koparka naciąga kabel Data Center Degradacja sygnału wyzwala Re-Route zanim nastąpi całkowite przecięcie światłowodu Data Center Degradacja sygnału 0-15 ms Degradacja sygnału Video Video Koparka przerwała kabel Zanik sygnału Innowacyjne wykrywanie awarii na podst. pogarszającej się jakości sygnału, a nie jego braku 3x szybsze wykrycie (<15ms) niż dla SONET / SDH prawie hitless video experience ochrona krytycznych aplikacji 18

19 Strona ekonomiczna rozwiązania Zaawansowanie technologii ASICów znacznie wyprzedza elementy optyczne koszt optyki będzie w przyszłości stanowił znaczący koszt rozwiązania $ $ /40/100G vs Deployment 7 x 10Gig: Faza wdrożenia 3 x 40G / n x 100G: Faza wdrożenia $ $ Gig ASP 40Gig ASP 100Gig ASP $ $ $ ASP based on Del Oro market report 15-20k$ transponder 10G 19

20 Testy i wdrożenia Integracja CIC z produkcyjne innymi aplikacjami w Polsce Cisco Systems, 2003 Inc. Cisco All rights Systems, reserved. Inc. All rights reserved. 20

21 Testy 40Gbps 613km alien-wavelength w produkcyjnej sieci Netii maj 2008 DWDM OTN Siemens Surpass hit 7500 Q Margin = 6.25 db PMD < 2,3 ps CD < +/- 700 ps/nm OSNR > 7,4 db Sygnał 40G z CRS-1 Pozostałe kanały 10G html 21

22 Exatel 40G transmission Na systemie Alcatel 1626LM DWDM DPSK+ 40G other NRZ 10G 22

23 Testy technologii w TPSA CISCO CRS-3 Tpdr ch mux OA L=11,4 km OA 40ch mux 80ch mux OA L=70,8 km OA Tpdr Tpdr CTM/A OPAC/A OPAC/D SKIE/R L=72,3 km L=104,9 km 40ch mux 80ch mux OA OA OA CTM/A - OPAC/A 11,4 OPAC/D 0,02 RADO/R LODZ/B LODZ/D SKIE/R 70,8 L=105,7 km LODZ/D 72,3 LODZ/B 0,02 RADO/R 104,9 ZAWI/R 105,7 KATO/B 54,2 OA ZAWI/R L=54,2 km OA KATO/B 40ch mux Tpdr Tpdr Tpdr CISCO CRS-3 Σ ~419,3 23

24 Podsumowanie 1. Zatwierdzenie standardu IEEE 802.3ba nastąpiło w czerwcu Rozwoju urządzeń sieciowych będzie się różnił w zależności od sposobu i miejsca ich wykorzystania. 3. Technologia 100GE LANPHY (o lokalnym zasięgu do 10km) najszybciej znajdzie zastosowanie w sieciach kampusowych, w punktach wymiany ruchu internetowego i DC 4. W sieciach szkieletowych, z uwagi na zasięg transmisji (>1500km) i optymalne wykorzystanie sieci optycznej rozwijać się będzie 100G w technologii IPoDWDM (ITU-T) 5. Cisco Systems jest pionierem w technologii 40/100G ( pierwsze testy 40G w Polsce i 100G na świecie) 6. Innowacyjne wdrożenia u operatorów polskich. 7. Rok 2011 to sieć IP NGN 100G w Polsce 24

25 25