Конвергенция пакетной и транспортной инфраструктуры...

Борис Черваков

Инженер-консультант

bchervak@cisco.com

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!