Systemy transportowe nowej generacji: 100Gb/s Coherent w sieciach GMPLS ROADM. Marek Pawelec Alcatel - Lucent

Wymagania dla sieci transportowych nowej generacji Wielousługowość Zapewnienie transparentności technologicznej Pojemność Skalowalność Rekonfiguracja Automatyka Niezawodność E C O Ilość usług, przepływność usług Możliwości ewolucji Elastyczność, rekonfigurowalność, minimalizacja OPEX Możliwość zapewnienia wymaganego SLA Ekonomiczna warstwa transportowa Total Cost of Ownership

WSS Wavelength Selective Switch Element wprowadzający elastyczność do sieci optycznych Wavelength Selective Switches (WSS) : funkcje podstawowe Obsługiwanie (przełączanie) pomiędzy wieloma 2 portami (typowo 8, 10) Wyrównywanie widma optycznego, blokowanie z ziarnistością do 1 kanału optycznego WSS

WSS Wavelength Selective Switch Element wprowadzający elastyczność do sieci optycznych Wavelength Selective Switches (WSS) : funkcje podstawowe Obsługiwanie (przełączanie) pomiędzy wieloma 2 portami (typowo 8, 10) Wyrównywanie widma optycznego, blokowanie z ziarnistością do 1 kanału optycznego Przełączanie kanałów optycznych WSS

WSS Wavelength Selective Switch Element wprowadzający elastyczność do sieci optycznych Wavelength Selective Switches (WSS) : funkcje podstawowe Obsługiwanie (przełączanie) pomiędzy wieloma 2 portami (typowo 8, 10) Wyrównywanie widma optycznego, blokowanie z ziarnistością do 1 kanału optycznego Przełączanie kanałów optycznych dowolna λ na dowolnym porcie WSS

WSS Wavelength Selective Switch Element wprowadzający elastyczność do sieci optycznych Wavelength Selective Switches (WSS) : funkcje podstawowe Obsługiwanie (przełączanie) pomiędzy wieloma 2 portami (typowo 8, 10) Wyrównywanie widma optycznego, blokowanie z ziarnistością do 1 kanału optycznego Przełączanie kanałów optycznych dowolna λ na dowolnym porcie Multipleksacja / Demultipleksacja (jeden kanał optyczny na 1 porcie) WSS

Zastosowanie WSS w sieciach: Węzły ROADM, T&ROADM, dowolny-kolor (colorless, CLS) 1/3 t1: sieć stan nominalny 2 Line2 2 Line2 t1: Węzeł pośredni ROADM t1: Węzeł terminujący kanały optyczne TOADM

Zastosowanie WSS w sieciach: Węzły ROADM, T&ROADM, dowolny-kolor (colorless, CLS) 2/3 t2: otoczenie sieci wymusza rekonfiguracje (np.: awaria) 2 Line2 2 Line2 t2: rekonfiguracja kanału optycznego w węźle pośrednim ROADM t2: Zmiana kanału optycznego (przestrojenie) w węźle terminującym TOADM dowolny kolor (colorless)

Zastosowanie WSS w sieciach: Węzły ROADM, T&ROADM, dowolny-kolor (colorless, CLS) 3/3 t3: awaria na linku bezpośrednia przy węźle typu TOADM 2 Line2 Ograniczenie: Brak możliwości zdalnej rekonfiguracji ruchu na inny kierunek w punkcie terminacji (statyczny punkt terminacji)

Zastosowanie WSS w sieciach: Dowolny kierunek (directionless; DLS) 1/5 Funkcjonalność dowolny kierunek (directionless) w węźle DWDM t1: Kanał optyczny wprowadzony może być w każdej chwili na każdy kierunek t2: λs wybór pożądanego kierunku L Local OTS 2 Line2

Zastosowanie WSS w sieciach: Dowolny kierunek (directionless; DLS) 2/5 Funkcjonalność dowolny kierunek (directionless) w węźle DWDM t1: Kanał optyczny wprowadzony może być w każdej chwili na każdy kierunek t2: λs wybór pożądanego kierunku t3: przełączenie kanału optycznego na inny kierunek L Local OTS 2 Line2

Zastosowanie WSS w sieciach: Dowolny kierunek (directionless; DLS) 3/5 Funkcjonalność dowolny kierunek (directionless) w węźle DWDM t1: Kanał optyczny wprowadzony może być w każdej chwili na każdy kierunek t2: λs wybór pożądanego kierunku t3: przełączenie kanału optycznego na inny kierunek L 2 Line2 Local OTS t3*: możliwość zmiany długości fali (przestrojenia) przełączanego kanału optycznego

Zastosowanie WSS w sieciach: Dowolny kierunek (directionless; DLS) 4/5 Funkcjonalność dowolny kierunek (directionless) w węźle DWDM t1: Kanał optyczny wprowadzony może być w każdej chwili na każdy kierunek t2: λs wybór pożądanego kierunku t3: przełączenie kanału optycznego na inny kierunek L 2 Line2 Local OTS t3*: możliwość zmiany długości fali (przestrojenia) przełączanego kanału optycznego T4*: możliwość konwersji długości fali w węźle pośrednim z regeneracją 3R

Zastosowanie WSS w sieciach: Dowolny kierunek (directionless; DLS) 5/5 Zwiększenie niezawodności L Local OTS M 2 Line2 Duplikacja elastycznych punktów terminacji Możliwość wprowadzania szybkich protekcji 50ms (OSNCP, ESNCP ) Pre-definicja zasobów protekcyjnych Niezbedne dla GMPLS L Local OTS S Wprowad zanie protekcji Eliminacja pojedynczego punktu awarii

Efektywność energetyczna sieci E C O Kwestia energetyczna: Czynniki energetyczne mogą ograniczać pojemności sieci. Rozwiązanie: Obsługa ruchu w niższych warstwach sieci. Average Power Consumption normalized to 2005 Router Ethernet Switch Sonet/SDH Switch ODU Switch Device type OOO Switch (25% add/drop) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Power Consumption (Watts/100Gbps) Optics & Serdes FEC Framer/MAC Data processing Queuing Switching Control Misc OA Wyzwanie dla sieci transportowych: Maksymalizacja energetycznej efektywności sieci przeniesienie funkcjonalności do niższych warstw sieci.

GMPLS/ASON Cechy podstawowe Wykrywanie zasobów sieci Ułatwienie procesów instalacyjnych i uruchomieniowych Network Discovery (i.e. every NE) Link Discovery (i.e. every fibre) Dynamic Provisioning Możliwość oferowania usług na żądanie, end-to-end provisioning: Uruchomienie usługi na żądanie NMS Uruchomienie usługi na żądanie elementu sieci Set-up client NMS GMPLS GMPLS Client Domain Set-up Lambda GMPLS Photonic Domain UNI UNI OCh NE GMPLS Photonic Domain UNI UNI Automatyczna Restoracja Współdzielenie i optymalizacja zasobów protekcyjnych. Automatyczne odtwarzanie usług. GMPLS Photonic Domain

GMPLS: Mechanizmy protekcji i restoracji Rodzaje usług: Unprotected: Usługa nie będzie odtwarzana w przypadku awarii O-SNCP (Optical Sub-Network Connection Protection): Usługa z protekcją. Gwarancja przełączenia na drogę rezerwową w czasie <50ms SBR (Source Based Restoration): Usługa będzie odtworzona po awarii, jeśli w sieci odnalezione zostaną wymagane zasoby. Mechanizmy odtwarzania uruchomione zostaną dopiero w przypadku wystąpienia awarii. Brak gwarancji czasu. PRC (Protection and Restoration Combined): Połączenia protekcji i restoracji. Usługa zostanie odtworzona w czasie <50ms nawet w przypadku wystąpienia awarii wielokrotnych Node 2 Node 1

GMPLS: Restoration Mechanisms PRC in action WSS Restoration ( 10 sec - 1 min) Fully Protected Protected Fault SNCP Protection (<50 ms) Time

GMPLS w sieciach optycznych Uruchomienie usługi Po otrzymaniu żądania uruchomienia usługi: Wyliczenie optymalnej ścieżki (sprawdzenie fizycznych możliwości). Rezerwacja wymaganych zasobów. Konfiguracja wszystkich węzłów pośrednich w celu ustanowienia nowej usługi. Optymalizacja parametrów optycznych, tuning. Node 2 T&ROADM: dowolny kolor, dowolny kierunek (CLS, DLS) Node 1 Line Line 1..93 1..93 Line Line 1..93 10G/40G Wavelength 1..93 routing Colorless ports Transponders 1..72 Wymagana architektura węzła: T&ROADM dowolny kolor (colorless, CLS) dowolny kierunek (directionless, DLS) przestrajalne transpondery optyczne Clients

GMPLS w sieciach optycznych Restoracja usługi Po wystąpieniu awarii na drodze podstawowej (nominalnej): Identyfikacja wszystkich możliwych ścieżek. Rezerwacja wymaganych zasobów. Konfiguracja wszystkich węzłów pośrednich w celu ustanowienia nowej usługi. Optymalizacja parametrów optycznych, tuning. Node 2 T&ROADM: dowolny kolor, dowolny kierunek (CLS, DLS) Node 1 Line Line 1..93 1..93 Line Line 1..93 10G/40G Wavelength 1..93 routing Colorless ports Transponders 1..72 Clients Architektura: dowolny kolor (colorless, CLS) dowolny kierunek (directionless, DLS) oraz przestrajalne transpondery optyczne umożliwiają wybór drogi rezerwowej (rekonfigurację) oraz zmianę kanału optycznego (przestrojenie)

GMPLS w sieciach optycznych Restoracja usługi z regeneracją / konwersją długości fali Jeżeli ten sam kanał optyczny nie jest dostępny dla całej ścieżki: Konwersja długości fali może zostać zaimplementowana w węźle z architekturą typu T&ROADM, dowolny-kolor, dowolny-kierunek, z wykorzystaniem dodatkowekj pary transponderów optycznych Node 2 T&ROADM: dowolny kolor, dowolny kierunek (CLS, DLS) Node 1 Line Line 1..93 1..93 Line Line 1..93 10G/40G Wavelength 1..93 routing Colorless ports Transponders 1..72 Clients Architektura: dowolny kolor (colorless, CLS) dowolny kierunek (directionless, DLS) oraz przestrajalne transpondery optyczne umożliwiają konwersję długości fali

Witamy w Erze 100Gb/s Prędkość bez kompromisów Transmisja 1 sygnału 100Gb/s umożliwia: Przesłanie dysku Blu-ray w 2 sekundy Przesłanie 6 tygodniowego streaming-u video w 1 minutę Back-up średniego Data Centre (5 Tera Bajtów) w 6,6 minuty. 29 Welcome to the 100G Era

Single Carrier 100G Optymalna modulacja z odbiornikiem next-generation coherent Polarization Division Multiplexing (PDM) T // 100G PDM-QPSK Nadajnik Next-Generation Coherent Odbiornik Pojedynczy kanał transmitowany w 2 polaryzacjach (50GHz slot) Quaternary Phase Shift Keying (QPSK) Zasięg transmisji Każda polaryzacja przenosi 4 stany fazy (2 bity) Tolerancja dyspersji chromatycznej i polaryzacyjnej Kompatybilność z pracującymi sieciami / kanałami 10G i 40G Odstęp między kanałami = 50GHz

Standardowa modulacja sygnałów 10Gb/s Hello World! 0100100001100101011011000110 1100011011110010000001010111 0110111101110010011011000110 010000100001 0 1 Wiele kanałów równolegle DWDM 0.1 ns Włókno światłowodowe czas

Zaawansowana modulacja sygnałów 100G Hello World! 00 01 0100100001100101011011000110 1100011011110010000001010111 0110111101110010011011000110 010000100001 00 01 10 11 10 11 Wiele kanałów równolegle DWDM 0.04 ns Włókno światłowodowe czas

Detekcja coherentna vs dotychczasowy schemat detekcji Photodiode Singlepolarization data Polarizationmultiplexed data Local Oscillator (cw laser) Fiber out 3dB Beam splitter Fiber out Today s systems Coherent systems λ/4 λ/4 Coherent Mixer Half mirror Half mirror 2 4 1 3 Decision gate Photodiodes Analog-to- Digital Converters ADC ADC ADC ADC PDM-QPSK (single carrier coherent) Digital Signal Processing DSP 50GHz slot λ Bit- Error Ratio Bit- Error Ratio

Systemy transportowe nowej generacji: 100Gb/s Coherent w sieciach GMPLS ROADM: Alcatel Lucent 1830PSS32 Wielousługowość = usługi od 100Mb/s do 100Gb/s Pojemność = 88 x 100Gb/s x 10 kierunków 1830 PSS - 32 Skalowalność = od 1 kanału optycznego Rekonfiguracja i Automatyka = ROADM, TROADM, CLS, DLS, GMPLS Rekonfiguracja węzła DWDM w odpowiedzi na dynamiczne zmiany w sieci Wiele kierunków transmisji Line Line Line 1..88 1..88 10G/40G /100G Routing optyczny Line 1..88 1..88 Niezawodność = protekcje i restoracje, GMPLS ECO = transport w domenie optycznej bez regeneracji Przestrajalne porty colorless MUX/DMUX Transpondery 1..88 Dowolne sygnały klienckie

www.alcatel-lucent.com marek.pawelec@alcatel-lucet.com