Конвергенция пакетной и транспортной инфраструктуры...
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Борис Черваков
Инженер-консультант
Конвергенция пакетной и транспортной
инфраструктуры оператора связи
Содержание
• Предпосылки к IP + Optical
• Основные компоненты IP + Optical
• Интеграция функционала
• IPoDWDM
• Интеллектуальный оптический уровень
• Многоуровневая плоскость управления
• Сценарии применения IP + Optical
• Заключение
E-Learning
Tele-medicine
3DTV / HDTV Smart Phones
Tablets / eBooks TelePresence
Требования к пропускной способности
Ежегодный объем трафика 2009 2014
Постоянный рост объемов трафика
Проблема (задача) роста
Доход
Стоимость сети
Cкорость
внедрения Надежность
Простота
планирования
Сквозное
управление
Сложность
эксплуатации
Снижение стоимости владения
Основные требования к сети
Optical
Layer 1-2
Внедряется в первую очередь Консервативный подход
IP Service Intelligence
IP
Layer 3-7
IP надстройка поверх Optical
В результате:
• Несогласованное планирование ресурсов
• Автономное управление/провиженинг
• Отсутствие видимости за границы зоны ответственности
• Низкая скорость внедрения сервисов
Что не так в «IP без Optical»
IP Service Intelligence
Layer 3-7
Optical
Layer 0-2
IP
Скорость внедрения – от месяцев к минутам
Все ценное от двух миров Прозрачная граница между уровнями сети
Улучшение планирования и SLA
Оптимизация путей прохождения трафика
Повышение надежности и SLA
Интеграция и упрощение взаимодействия
Снижение стоимости владения
Преимущества IP + Optical
Снижение стоимости владения…
…достигается за счет...
Автоматизации
Реализованной в...
Плоскости управления
Работающей поверх...
Интеллектуальной и гибкой
транспортной инфраструктуры
Благодаря интеграции...
Программных
И…
Аппаратных компонент
включения сервисов
текущей эксплуатации
восстановления при авариях
оптимизации ресурсов
iOverlay/GMPLS
CCOFS ROADM, WSON
Виртуализации управления
IPoDWDM, nV
IP-over-DWDM
Proactive Protection
Touchless Optical Layer
CCOFS ROADM / WSON
Интеграция
Виртуальный транспондер/интерфейс
Multi-Layer Control Plane
GMPLS & iOverlay
MSTP MSTP
MSTP
Transponder
MSTP
ROADM CRS
Основные компоненты IP + Optical
IP-over-DWDM
Proactive Protection
Touchless Optical Layer
CCOFS ROADM / WSON
Интеграция
Виртуальный транспондер/интерфейс
Multi-Layer Control Plane
GMPLS & iOverlay
MSTP MSTP
MSTP
Transponder
MSTP
ROADM CRS
Основные компоненты IP + Optical
• Раздельное управление
• Информация DWDM уровня (G.709, аварии, PM) не доступны маршрутизатору
• Нет обмена информацией о топологиях каждого из уровней
TxP
Транспондер Маршрутизатор
SR
PLIM
SR
ROADM
Управление через DWDM NMS Управление через IP NMS
Традиционный способ взаимодействия
PLIM
• Информация L2/L3
• IP адресация
• Маршрутизация
• Безопасность
Управление
IP NMS DWDM NMS
• Информация L1
• Настройка длин волн
• Уровни и пороги мощности
• Мониторинг производительности L1
• Привычная раздельная модель эксплуатации/взаимодействия
• Четкая граница между пакетным и транспортным доменами
• Интерфейс управления для взаимодействия между уровнями
ROADM Маршрутизатор
Управление через DWDM NMS
G.709 DWDM
Виртуальный транспондер
• Транспондер является расширением/выносом маршрутизатора
• Вся информация о DWDM уровне доступна на маршрутизаторе
• Интерфейс управления для взаимодействия между уровнями
TxP
Транспондер Маршрутизатор
SR
PLIM
SR
Управление
ROADM
Управление через IP NMS
Виртуальный интерфейс
• Единый сетевой элемент, сателлит является частью ASR 9000 или CRS-3
• Единый интерфейс управления и мониторинга
• Единое ПО, функционал, жизненный цикл
• Сателлит расположен локально или вынесен на расстояние
Packet Optimized Optics Optimized
100G+ DWDM
Технология nV
RO
AD
M
TxP
TxP
DCN
100GBase-SR10
ASR9000/CRS
ONS15454
M2/M6
Варианты применения:
DCN
ASR9000/CRS
ONS15454
M2/M6
DCN
ASR9000/CRS
ONS15454
M2/M6
«Темное волокно» > 10 км
DCN
ASR9000/CRS
ONS15454
M2/M6
100G Alien Wavelength
100G DWDM
Channels
IP+DWDM
DCN
ASR9000/CRS
ONS15454
M2/M6
Cisco IP+Optical
3rd Party DWDM
GMPLS
UNI
GMPLS
UNI
WSON
Cisco MSTP Cisco MSTP
Cisco iOverlay
End2End управление
Сценарии использования Cisco nV
M2/M6 nV саттелит
Out-of-band управление
Дальнейшая интеграция
Шасси оптимизированное
для DWDM интерфейсов
10x10G Muxponder
2x40G Muxponder
100G Transponder
40G Transponder
10G Transponder
100G Wavelength
100G Wavelength
100G Wavelength
40G Wavelength
10G Wavelengths
Единое управление
100GE
40GE / OTU3
10GE
40GE(FR) / OTU3 / OC-768
10GE
SR или
Backplane
Шасси оптимизированное
для пакетных интерфейсов
IP-over-DWDM
Proactive Protection
Touchless Optical Layer
CCOFS ROADM / WSON
Интеграция
Виртуальный транспондер/интерфейс
Multi-Layer Control Plane
GMPLS & iOverlay
MSTP MSTP
MSTP
Transponder
MSTP
ROADM CRS
Основные компоненты IP + Optical
Что такое IPoDWDM?
DWDM
Маршрутизатор
Весь функционал DWDM транспондера
интегрируется в интерфейс маршрутизатора
Управление
G.709 DWDM
Транспондер
IPoDWDM интерфейс
• Высокопроизводительные перенастраиваемые лазеры
• G.709 и FEC/EFEC
• Интегрированное управление
• Интегрированный мониторинг производительности (PM)
• Координация событий L1 и L3
Преимущества внедрения IPoDWDM
• Снижение CapEx
– Уменьшение OEO
• Снижение OpEx
– Место, эл. питание,
управление
• Повышение надежности
– Меньшее количество
активных элементов
•Защита инвестиций
– Увеличение скорости без
модернизации DWDM
Стандартный DWDM
Router ROADM Transponder
IPoDWDM
Router ROADM
DW
DM
I/F
IPoDWDM pre-FEC триггер
«Проактивная» защита
Рабочий
маршрут
Резерв fail
over
FEC Limit
Pre
-FE
C B
it E
rro
rs
Ro
ute
r B
it E
rro
rs
Резерв Рабочий
маршрут
FEC Limit
pre-FEC триггер
Pre
-FE
C B
it E
rro
rs
Ro
ute
r B
it E
rro
rs
ROADM ROADM
Переключение
без потерь LOS FEC
FEC
Время Время
Router Router
IPoDWDM
Transponder
«Реактивная» защита
Резерв Рабочий
маршрут
FEC Limit
pre-FEC триггер
Pre
-FE
C B
it E
rro
rs
Ro
ute
r B
it E
rro
rs
ROADM
Переключение
без потерь
FEC
Время
Router
FEC
Router
Триггер
Transponder
ASR 9000
ONS 15454
100GE
IPoDWDM
IPoDWDM pre-FEC триггер (ASR 9000)
«Проактивная» защита
CRS-3/ASR9000 CRS-3/ASR9000
1. Pre-FEC триггер
2. Включение
Fast Re-Route
2. Включение
Fast Re-Route
1. Pre-FEC триггер
Основной маршрут
Резервный маршрут
Работа Pre-FEC FRR защиты
• Cisco CRS-3 – Платформа №1 для
построения ядра IP/MPLS сети
• 100 Гбит/с когерентный DWDM интерфейс
– G.709 OTU-4 с FEC
– Pre-FEC проактивная защита
– До 3000 км без промежуточного O-E-O
CRS-3 100G IPoDWDM PLIM
IP-over-DWDM
Proactive Protection
Touchless Optical Layer
CCOFS ROADM / WSON
Интеграция
Виртуальный транспондер/интерфейс
Multi-Layer Control Plane
GMPLS & iOverlay
MSTP MSTP
MSTP
Transponder
MSTP
ROADM CRS
Основные компоненты IP + Optical
Tunable Laser – передатчик
программно настраивается для
работы на любой длине волны из C-
band (96 каналов)
Colorless – порты на ROADM
работают на любой длине волны
и не требуют перекроссировок
при смене частоты лазера
Tunable Receiver – когерентный
приемник «настраивается» на
определенную длину волны
Omni-Directional – порты на
ROADM не привязаны к
конкретному направлению
Contention-less – Возможность
использования одной и той же
частоты на нескольких портах
одного ROADM
Flex Spectrum – Возможность
выделения под сервис части
оптического спектра
• Полный программный контроль всех активных компонентов и сервисов
• Отсутствие необходимости ручных перекроссировок и настроек
• Автоматизация включения, восстановления, миграции и поддержания
работоспособности сервисов
ONS 15454 MSTP
WSON Wavelength Switched Optical Network
Интеллектуальный оптический уровень
Функционал Cisco WSON
• Интегрированная подсистема управления, учитывающая в своей
работе оптические характеристики DWDM сети • Топологию • Линейные и нелинейные эффекты • Характеристики интерфейсов
• Регистрация клиентских интерфейсов • Alien wavelength • Транспондер • ITU-T интерфейс
• «Сервис по запросу» • 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
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)
Параметры учитываемые в WSON
IP-over-DWDM
Proactive Protection
Touchless Optical Layer
CCOFS ROADM / WSON
Интеграция
Виртуальный транспондер/интерфейс
Multi-Layer Control Plane
GMPLS & iOverlay
MSTP MSTP
MSTP
Transponder
MSTP
ROADM CRS
Основные компоненты IP + Optical
Многоуровневое управления
• iOverlay – архитектура взаимодействия и обмена информацией между
различными уровнями/доменами сети
• Актуальная информация о ВСЕЙ сети с сохранением масштабируемости
плоскости управления
• Поддержка многоуровневого управления с сохранением границ
административных доменов
• Независимое управление внутри каждого домена
• Обмен и использование информации между различными
уровнями/доменами
Rou ngDomain
DWDMDomainiOverlay
iOverlay
Router
Op cal
iOverlay–“i”IntelligentInforma on
• «Клиент» использует сервисы уровня «Сервер»
• Два уровня полностью независимы и автономны
• «i» от information: вся необходимая информация передается между
уровнями через UNI интерфейсы
”i” обмен информацией
между уровнями/доменами
сети O1 O2
O3
R1 R2
R3
«Клиент» или «Overlay»
“Сервер”
Архитектура iOverlay
Оптический домен
Pre-FEC Error Rate
Circuit ID, Wavelength path
Wavelength Latency
Shared Risk Link Groups
Wavelength Margin (yellow, green, red)
Available wavelength capacity
L0 Network Topology
Dynamic Optical Restoration
L0 Maintenance
Пакетный домен
Sub-50ms Protection (Proactive FRR)
Circuit with the same path as X
Circuit with disjoint path as X
Circuit with max latency Y
Circuit that avoids an SRLG
Minimum wavelength acceptance
Protected circuit, with restoration
Unprotected circuit, with restoration
Coordinated Maintenance
UNI
IPoDWDM
Маршрутизатор
(клиент)
DWDM
(сервер)
IGP SLA
QoS Queuing
Мощность
OSNR
CD / PMD
Нелинейные эффекты
Физическая топология
Пиринг Адресация
Аппаратная интеграция
GMPLS
iOverlay UNI
Параметры обмена iOverlay
• Этап 0: Функционал WSON на оптическом уровне
• Этап 1: Создание интерфейса взаимодействия между пакетным и
оптическим уровнями сети
• Этап 2: Интеллектуальный обмен данными между пакетным и
оптическим уровнями сети (SRLG, автоматическая регистрация
интерфейсов, …)
• Этап 3: Многоуровневое включение и оптимизация сервисов
WSON
UNI-C
MSTP
UNI-N
GMPLS
UNI
Этапы внедрения iOverlay
IP/MPLS
IP/MPLS Trans
IP/MPLS
DWDM MPLS Trans
DWDM
IP/MPLS
Варианты использования iOverlay
Сценарии применения IP + Optical
FEC
FEC триггер
Что дает IP + Оптика
ROADM
RX TX RX TX
Proactive Protection Переключение на резервный маршрут до момента полного отказа рабочего маршрута
Shared Risk Link Groups Включение сервисов с учетом физической топологии оптической инфраструктуры
Проведение плановых работ Проактивное автоматическое уведомление сетевых элементов о проведении работ для начала перемаршрутизации трафика
Полоса по требованию Автоматическое включение DWDM-сервиса по запросу от маршрутизатора, с учетом оптических характеристик сети
Восстановление полосы Автоматичекое определение альтернативного маршрута при возникновении аварии на сети
G.709 / FEC
G.709 / FEC
Routing Engine
Routing Engine
G.7
09
/ F
EC
G.7
09
/ F
EC
X 1 2
4 1
5
UNI-C
Diversity / SRLG
ROADM X L3 «знает» о состоянии L1 Возможность для маршрутизатора отслеживать реальное состояние физического уровня сети
3 4
Packet Layer
Optical Layer
Автоматическое включение сервиса
Сейчас:
• Требуется планирование, долгое
взаимодействие и согласование между
различными подразделениями внутри
компании
• Результат не всегда соответствует
поставленной задаче
iOverlay:
• Включение нового сервиса происходит
автоматически, с учетом требований
вышестоящего уровня
• Информирование вышестоящего уровня в
случае невозможности выполнения
запроса
Low Latency
Disjoint
Matching
SRLG
Переключение, оптимизация ресурсов
Packet Layer
Optical Layer R R
Сейчас:
• Оптимизация, если и производится, то
независимо на каждом из уровней сети
iOverlay:
• Возможность автоматической оптимизации
ресурсов сети, с учетом реальных
потребностей и требований всех уровней
Оптическое восстановление сервиса
Packet Layer
Optical Layer
S1 X
X
10
11
00
1
Сейчас:
• Защита на L1 (1+1, PSM,…):
• Не эффективное использование
имеющейся полосы DWDM сети
• Увеличение стоимости за бит
• Защита на L3:
• Снижает утилизацию интерфейсов
• Увеличение стоимости за бит
• Нет защиты от двойных отказов
iOverlay:
• L3 фиксирует деградацию сервиса и
выполняет проактивную защиту
• L1 автоматически прокладывает новый
маршрут, с учетом требований L3
ONS 15454
MSTP
Маршрутизатор
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
2. Встроенный функционал WSON находит новый возможный маршрут
3. При необходимости, ROADM запрашивает маршрутизатор о смене длины волны
1. Обрыв волокна!
IPoDWDM IPoDWDM
Маршрутизатор
Оптическое восстановление
Утилизация интерфейса
маршрутизатора ≈ 50%
Утилизация DWDM
сети ≈ 50%
Эффективная утилизация ресурсов сети ≈ 25%
L3 Re-Route L1 Protection
Нет взаимодействия между L1 и L3 Не эффективное использование
ресурсов сети
L3 Re-Route + L1 Protection
Варианты обеспечения защиты (I)
DWDM
Варианты обеспечения защиты (II)
Proactive Protection
Утилизация интерфейса
маршрутизатора ≈ 50%
Утилизация DWDM
сети ≈ 100%
L3 Re-Route Нет защиты
Только L3 Re-Route
Эффективная утилизация ресурсов сети ≈ 50%
Лучше, но сколько времени займет восстановление трассы на DWDM?
DWDM
Варианты обеспечения защиты (III)
Control Plane
Утилизация интерфейса
маршрутизатора > 50%
Утилизация DWDM
сети ≈ 100%
L3 Re-Route L1 восстановление
L3 Re-Route + L1 Restoration
Эффективная утилизация ресурсов сети 75%
Больше утилизация Меньше интерфейсов Ниже CAPEX
DWDM
Заключение
Конвергенция
“Convergence”, Jackson Pollock, 1952
“Convergence” “The World’s Most Difficult Puzzle”, 1964
Увеличение
доходов
Оптимизация
ресурсов сети
Эффективное
взаимодействие
между уровнями
Повышение
продуктивности
персонала
Решение Cisco IP + Optical
• Отсутствие взаимодействия между различными уровнями, приводит к не эффективному
использованию имеющихся ресурсов сети (полосы, интерфейсов и т.д.)
• Интеграция позволяет экономить от 10% до 20% капитальных затрат на сеть
• iOverlay обеспечивает обмен необходимой информацией между уровнями/доменами
сети:
• Повышает надежность использования IP/MPLS FRR используя SRLG на
транспортной сети
• Позволяет запрашивать определенный маршрут для прохождения сервиса (joint,
disjoint, SRLG)
• Диагностика задержек сервиса на транспортной сети
• Повышение эффективности проведения плановых и аварийный работ
• Оптимизация использования ресурсов сети с помощью механизмов iOverlay позволяет
повысить эффективность использования и отдачу от имеющейся инфраструктуры,
продлить время жизни
• Оптическое восстановление сервисов позволяет значительно увеличить утилизацию
интерфейсов и съэкономить от 25% до 50% затрат на сеть, улучшить показатели
надежности сети
• Автоматизация процессов включения, перестроения и восстановления сервисов,
позволяет значительно снизить стоимость эксплуатации, время планирования и
внедрения новых услуг
Заключение
Спасибо!
Заполняйте анкеты он-лайн и получайте подарки в
Cisco Shop: http://ciscoexpo.ru/expo2012/quest
Ваше мнение очень важно для нас!