OTN là gì? Lớp, OTN và DWDM & Khi bạn cần

OTN là viết tắt củaMạng truyền tải quang, một khung truyền tải kỹ thuật số được tiêu chuẩn hóa được xác định bởiKhuyến nghị của ITU-T G.709. Nó cung cấp cho các nhà khai thác một cách có cấu trúc để đóng gói, ghép kênh, chuyển đổi, giám sát và quản lý các tín hiệu máy khách đa dạng - chẳng hạn như Ethernet, IP, bộ lưu trữ và SONET/SDH kế thừa - trên cơ sở hạ tầng cáp quang.

OTN là lớp truyền tải kỹ thuật số bao bọc lưu lượng truy cập của khách hàng ở định dạng khung tiêu chuẩn, bổ sung tính năng sửa lỗi chuyển tiếp và giám sát hiệu suất, đồng thời truyền tải nó một cách đáng tin cậy qua các mạng quang.

Không giống như liên kết quang đơn giản chỉ di chuyển ánh sáng từ đầu này sang đầu kia, OTN bổ sung thêm lớp quản lý và bảo vệ bên trên đường truyền cáp quang. Đây là lý do tại sao các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, nhà điều hành trung tâm dữ liệu và các doanh nghiệp lớn đều dựa vào OTN bất cứ khi nào họ cần cách ly lỗi, khả năng hiển thị-cấp độ dịch vụ và khả năng truyền tải có thể mở rộng trên đường trục, mạng đô thị hoặckết nối sợi quangmôi trường.
 

Cách thức hoạt động của OTN: Lớp, cấu trúc khung và luồng tín hiệu

OTN tuân theo mô hình đóng gói theo lớp. Tín hiệu máy khách vào mạng phải trải qua nhiều giai đoạn trước khi được truyền qua kênh quang. Quá trình này có thể được tóm tắt như sau:

• Tín hiệu máy khách (Ethernet, IP, Fibre Channel hoặc giao thức khác) được ánh xạ vào mộtOPU(Đơn vị tải trọng kênh quang), đóng vai trò là thùng chứa tải trọng.
• OPU được gói trong mộtODU(Đơn vị dữ liệu kênh quang), bổ sung thêm chi phí cho việc giám sát đường dẫn, giám sát kết nối song song và quản lý-đến-đầu cuối.
• ODU được đóng gói thêm vào mộtOTU(Bộ truyền tải kênh quang), bổ sung tính năng căn chỉnh khung và sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) để truyền tải đáng tin cậy.
• OTU được truyền qua kênh quang qua hệ thống DWDM và được phục hồi ở đầu xa.

Sơ lược về các chức năng của lớp OTN

Bản thân khung OTN được tổ chức thành 4 hàng x 4.080 cột byte, với các byte FEC được tích hợp ở cuối mỗi hàng. Kích thước khung hình cố định - này trái ngược với tốc độ khung hình cố định được sử dụng trong SONET/SDH - là một lựa chọn thiết kế có chủ ý cho phép OTN mở rộng quy mô một cách hiệu quả trên các tốc độ bit khác nhau, từ OTU1 ở khoảng 2,7 Gbps cho đến OTUCn ở bội số của 100 Gbps. cácITU-T đã tiếp tục cập nhật dòng G.709, bổ sung khả năng hỗ trợ cho các giao diện 25G, 50G và linh hoạt hơn-100G để bắt kịp các yêu cầu về truyền tải 5G và DCI dung lượng cao.
 

Lợi ích chính của OTN đối với nhà khai thác mạng

Triển khai OTN trên cơ sở hạ tầng quang học mang lại một số lợi thế cụ thể mà việc truyền tải bước sóng trần không mang lại:

Sửa lỗi chuyển tiếp (FEC).Reed-Solomon FEC được xác định trong G.709 có thể mang lại cải thiện tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu lên tới 6,2 dB. Trong thực tế, điều này có nghĩa là khoảng cách giữa các vị trí tái tạo dài hơn, thông số kỹ thuật thành phần thoải mái hơn và khả năng hỗ trợ mạng quang minh bạch trên nhiều bước nhảy khuếch đại hơn.

Giám sát hiệu suất ở nhiều lớp.Chi phí ODU cung cấp cho người vận hành khả năng giám sát-tỷ lệ lỗi bit trên mỗi đường dẫn, giám sát kết nối song song trên tối đa sáu miền trung gian và chỉ báo lỗi (AIS, BDI) giúp cách ly vấn đề nhanh chóng - thay vì khắc phục sự cố toàn bộ bước sóng từ đầu đến cuối.

Vận chuyển-bất khả tri của khách hàng.OTN có thể mang lưu lượng Ethernet, IP/MPLS, Kênh sợi quang, video và SONET/SDH kế thừa trong cùng một cấu trúc khung. Điều này giúp nó trở nên thiết thực đối với các mạng phục vụ khối lượng công việc hỗn hợp thay vì một giao thức duy nhất.

Dịch vụ chải chuốt và ghép kênh.Các tín hiệu ODU có tốc độ-thấp hơn có thể được ghép kênh thành các vùng chứa có tốc độ- cao hơn (ví dụ: bốn tín hiệu ODU1 thành một ODU2 hoặc nhiều tín hiệu ODUflex thành một OPUCn). Điều này cho phép các nhà khai thác sử dụng dung lượng bước sóng hiệu quả hơn thay vì dành toàn bộ lambda cho một khách hàng nhỏ.

OAM được tiêu chuẩn hóaKhông giống như lớp phủ quản lý độc quyền, chi phí OTN được xác định theo tiêu chuẩn ITU-T, cho phép khả năng tương tác của nhiều-nhà cung cấp ở lớp truyền tải và phân định dịch vụ rõ ràng hơn giữa các miền của nhà cung cấp dịch vụ.

OTN và DWDM: Sự khác biệt là gì?

Một trong những điểm gây nhầm lẫn thường xuyên nhất là mối quan hệ giữa OTN và DWDM. Chúng không giống nhau và chúng hoạt động ở các cấp độ chức năng khác nhau.

Trong hầu hết các mạng sản xuất, DWDM và OTN hoạt động cùng nhau. DWDM cung cấp công suất quang thô - nhiều bước sóng trên mộtsợi đơn chế độ- trong khi OTN cung cấp trí tuệ kỹ thuật số cho phép người vận hành quản lý nội dung di chuyển trên từng bước sóng. Bạn có thể chạy DWDM mà không cần OTN (ví dụ: trong các dịch vụ bước sóng điểm-đến-điểm đơn giản), nhưng bạn sẽ mất khả năng giám sát, FEC và chuẩn bị có cấu trúc mà OTN cung cấp. Để có cái nhìn sâu hơn về cáchCông nghệ ghép kênh WDMliên quan đến khung truyền tải, hãy xem hướng dẫn ghép kênh của chúng tôi.
 

OTN và SONET/SDH: Tại sao ngành này lại phát triển

SONET/SDH đã phục vụ tốt cho ngành viễn thông trong nhiều thập kỷ, nhưng thiết kế của nó bắt nguồn từ việc truyền tải giọng nói TDM đồng bộ. Khi lưu lượng IP và Ethernet trở nên phổ biến, một số hạn chế đã xuất hiện. OTN được thiết kế ngay từ đầu để giải quyết những khoảng trống này.

Triết lý thiết kế khung.SONET/SDH sử dụng tốc độ lặp lại khung hình cố định là 8.000 khung hình mỗi giây, với kích thước khung hình tăng lên khi tốc độ bit tăng lên. OTN đảo ngược điều này: nó sử dụng kích thước khung hình cố định (4 hàng × 4.080 cột) và giảm thời gian khung hình khi tốc độ tăng lên. TheoSo sánh tính năng của Ciena-bằng-tính năng, cách tiếp cận kích thước-khung-cố định này là một trong những khác biệt quan trọng nhất về cấu trúc giữa hai công nghệ.

FEC và phạm vi tiếp cận.SONET/SDH không bao gồm cơ chế FEC tiêu chuẩn. OTN định nghĩa FEC là một phần của khung OTU, trực tiếp mở rộng phạm vi truyền dẫn và giảm nhu cầu tái tạo tốn kém.

Khả năng mở rộng.Các tiêu chuẩn SONET/SDH đứng đầu ở OC-768 (khoảng 40 Gbps). OTN vốn hỗ trợ 100G (OTU4) trở lên, với OTUCn có thể mở rộng lên 400G, 800G và cao hơn thông qua các khối xây dựng 100G mô-đun.

Giám sát kết nối song song.OTN hỗ trợ tới sáu cấp độ TCM, so với khả năng giám sát hạn chế hơn nhiều trong SONET/SDH. Điều này quan trọng trong môi trường nhiều{1}}toán tử hoặc nhiều{2}}miền trong đó mỗi phân đoạn cần khả năng hiển thị hiệu suất độc lập.

Điều đó có nghĩa là SONET/SDH không biến mất chỉ sau một đêm. Nhiều nhà khai thác vẫn cung cấp các dịch vụ TDM cũ và OTN được thiết kế để truyền tải các tín hiệu đó một cách minh bạch trong tải trọng của nó - cung cấp cho các nhà quy hoạch mạng một đường dẫn di chuyển thay vì bắt buộc phải trích xuất-và-thay thế.

Ứng dụng OTN trong Mạng Viễn thông, DCI và Doanh nghiệp

Mức độ phù hợp của OTN vượt ra ngoài đường trục của các nhà cung cấp dịch vụ đường dài{0}}truyền thống. Dưới đây là những môi trường mà nó mang lại nhiều giá trị nhất:

Đường trục viễn thông và vận tải tàu điện ngầm.Các nhà cung cấp dịch vụ xây dựng mạng đường trục khu vực hoặc quốc gia dựa vào OTN để chuẩn bị dịch vụ trên hàng trăm bước sóng, cách ly lỗi giữa các mạch của khách hàng và chuyển giao tiêu chuẩn hóa giữa các nhà khai thác được kết nối với nhau.

Kết nối trung tâm dữ liệu (DCI).Khi các tổ chức kết nối các trung tâm dữ liệu trên các khoảng cách đô thị lớn, khu vực hoặc đường dài, họ thường cần nhiều hơn băng thông thô. Họ cần tách biệt dịch vụ giữa các bên thuê, mở rộng phạm vi tiếp cận thông qua FEC và khả năng kết nối nhiều mạch máy khách 10G/100G trên các bước sóng dùng chung. OTN kết hợp với DWDM là lựa chọn thiết kế phổ biến cho các liên kết DCI phải thực hiện sao chép lưu trữ - lưu lượng hỗn hợp, tính toán liên-cụm và quản lý - trên cùng mộtcơ sở hạ tầng cáp quang.

Kết nối doanh nghiệp và trường học.Các doanh nghiệp lớn có nhiều trang web và-yêu cầu băng thông cao - tổ chức tài chính, bệnh viện, phòng thí nghiệm nghiên cứu - ngày càng sử dụng phương tiện truyền tải có khả năng OTN-để có được các tính năng giám sát và bảo vệ mà các liên kết điểm-tới{5}}điểm Ethernet đơn giản thiếu.

Vận chuyển 5G.ITU-T đã xác định các giao diện OTU25 và OTU50 cụ thể để truyền tín hiệu Ethernet 25GBASE-R và 50GBASE{6}}R được sử dụng trong mạng truy cập vô tuyến 5G, giúp OTN phù hợp với thế hệ cơ sở hạ tầng di động mới nhất.
 

Những quan niệm sai lầm phổ biến về OTN

"OTN và DWDM là như nhau."Họ không như vậy. DWDM là phương pháp ghép kênh quang; OTN là khung vận chuyển kỹ thuật số dựa trên nó. Nhiều mạng sử dụng cả hai cùng nhau nhưng chúng giải quyết các vấn đề khác nhau.

"OTN chỉ dành cho các nhà mạng lớn."Mặc dù các nhà mạng là những người áp dụng sớm nhưng OTN hiện được sử dụng trong các kịch bản truyền tải DCI, doanh nghiệp và 5G. Bất kỳ môi trường nào cần giám sát có cấu trúc và quản lý dịch vụ qua cáp quang đều có thể được hưởng lợi.

"Bạn phải hiểu từng byte chi phí để sử dụng OTN."Các chữ viết tắt - OPU, ODU, OTU, OCh, OMS, OTS - có thể quá nhiều. Trong thực tế, khái niệm cốt lõi rất đơn giản: OTN đóng gói lưu lượng máy khách, bổ sung tính năng giám sát và FEC, đồng thời truyền tải nó theo định dạng chuẩn. Các trường chi phí chi tiết quan trọng đối với các nhà thiết kế thiết bị và kỹ sư kiểm tra, nhưng các nhà quy hoạch mạng có thể làm việc hiệu quả với mô hình lớp và các lợi ích chức năng mà nó mang lại.

"OTN thay thế DWDM."OTN bổ sung cho DWDM hơn là thay thế nó. Bạn vẫn cần lớp quang để có dung lượng bước sóng; OTN bổ sung lớp quản lý và bảo vệ kỹ thuật số phía trên nó.

Câu hỏi thường gặp về OTN

OTN giải quyết vấn đề gì?

OTN giải quyết vấn đề quản lý, giám sát và bảo vệ các dịch vụ khách hàng đa dạng qua cáp quang. Nếu không có OTN, các nhà khai thác có dung lượng bước sóng thô nhưng thiếu các công cụ tiêu chuẩn hóa để phát hiện-lỗi dịch vụ, sửa lỗi và sắp xếp lưu lượng truy cập ở lớp truyền tải.

OTN là công nghệ lớp vật lý hay lớp vận chuyển?

OTN hoạt động tạilớp 1 kỹ thuật số- lớp truyền tải phía trên lớp quang vật lý. Nó dựa vào lớp vật lý (sợi quang, bộ khuếch đại, DWDM) để truyền ánh sáng, nhưng bổ sung thêm tính năng đóng gói, giám sát kỹ thuật số và FEC trên đó. Kiến trúc ITU-T G.872 định nghĩa OTN bao gồm cả lớp con quang học (OCh, OMS, OTS) và kỹ thuật số (OPU, ODU, OTU).

Bạn có thể sử dụng DWDM mà không cần OTN không?

Đúng. DWDM có thể hoạt động độc lập để truyền bước sóng qua sợi quang. Tuy nhiên, nếu không có OTN, các nhà khai thác sẽ mất FEC tiêu chuẩn,-giám sát hiệu suất trên mỗi đường dẫn, giám sát kết nối song song và quản lý-lớp dịch vụ. Đối với các liên kết điểm-tới{6}}điểm đơn giản, điều này có thể được chấp nhận; đối với các mạng đa dịch vụ-phức tạp thì thường không như vậy.

Tốc độ bit OTN tiêu chuẩn là gì?

Tiêu chuẩn G.709 xác định một số vùng chứa tốc độ-cố định: OTU1 (~2,7 Gbps), OTU2 (~10,7 Gbps), OTU3 (~43 Gbps) và OTU4 (~112 Gbps). Ngoài 100G, khung OTUCn cung cấp dung lượng mô-đun n × 100 Gbps. G.709.4 mới hơn bổ sung OTU25 và OTU50 cho các ứng dụng truyền tải 5G. ODUflex cho phép phân bổ băng thông linh hoạt phù hợp với tốc độ chính xác của khách hàng.

Sự khác biệt giữa OTN vàmột bộ tiếp sóng?

Bộ phát đáp là một thiết bị phần cứng chuyển đổi tín hiệu máy khách thành các bước sóng có khung OTN{0}}(và ngược lại). OTN là giao thức và cấu trúc khung mà bộ phát đáp thực hiện. Nói cách khác, bộ phát đáp là thiết bị; OTN là tiêu chuẩn mà nó tuân theo.

Phần kết luận

OTN là lớp truyền tải kỹ thuật số được tiêu chuẩn hóa giúp mạng quang dễ quản lý hơn, linh hoạt hơn và phù hợp hơn để thực hiện các dịch vụ hỗn hợp trên quy mô lớn. Nó hoạt động với DWDM - chứ không phải thay vì - và cung cấp khả năng đóng gói có cấu trúc, sửa lỗi, giám sát hiệu suất và ghép kênh dịch vụ mà các liên kết quang thô thiếu.

Đối với những người lập kế hoạch mạng đang đánh giá các tùy chọn vận chuyển, câu hỏi chính là liệu bạn có cần khả năng hiển thị trên mỗi dịch vụ hay không, liệu phạm vi tiếp cận mở rộng của FEC có quan trọng hay không và liệu mô hình hoạt động và kết hợp lưu lượng truy cập của bạn có phù hợp với thông tin vận chuyển bổ sung hay không. Nếu câu trả lời cho những câu hỏi đó là có thì OTN thuộc về kiến ​​trúc của bạn.

Để tiếp tục tìm hiểu về cơ sở hạ tầng cáp quang làm nền tảng cho truyền tải quang, hãy khám phá hướng dẫn của chúng tôi vềSợi quang chế độ đơn OS1 và OS2, mất chèn so với mất mát trả lại, Vàphân tích-chuyên sâu về công nghệ OTN của chúng tôi.

Nguồn

• ITU-T Khuyến nghị G.709/Y.1331, "Giao diện cho Mạng truyền tải quang (OTN)" -itu.int/rec/T-REC-G.709
• ITU-T Khuyến nghị G.872, "Kiến trúc cho Mạng truyền tải quang (OTN)"
• Tin tức ITU, "Tiêu chuẩn ITU nâng cao khả năng của Mạng truyền tải quang" (2021) -itu.int
• Ciena, "OTN và SONET/SDH: So sánh sự khác biệt" -ciena.com
• ITU-Nhóm nghiên cứu T 15, Hướng dẫn OTN -itu.int (PDF)
• VIAVI Solutions, sách trắng "G.709 – Mạng truyền tải quang (OTN)" -viavisolutions.com (PDF)