Annons

OTN tar över efter SDH i transportnät

SDH har varit det dominerande protokollet för transportnät under de två senaste decennierna. På senaste tiden har dock OTN tagit över som det populäraste protokollet för transportnät.
David Kirk, Director of Marketing, Communications Business Unit, Exar jämför här dessa båda protokoll i syfte att ge ett perspektiv på hur och varför OTN har ersatt SDH.

 

Transportprotokoll har utvecklats under en lång tid, under vilken varje generation har ärvt flera egenskaper och beteenden från sina föregångare.
SDH utvecklades ursprungligen för att effektivt transportera DS1, DS3 och E1 genom att definiera behållare på 1,5 Mb/s 2 Mb/s och 50 Mb/s. Denna fina granulering passade samtidens typiska bandbredder, men förhindrade SDH-skalning mot mer effektiv transport av större nyttolast (t ex 10 Gbit/s Ethernet).
I början var SDH-nätelementen direktanslutna med fiberoptikkablar och tjänstgjorde som optiska och fysiska lager av OSI-buntar. Senare ledde behovet av ökad bandbredd över en enkel fiber till utvecklingen av WDM-tekniken och skapandet av ett underliggande transportnät för den befintliga SDH-nätinfrastrukturen. Detta resulterade i att tjänsteleverantörerna måste driva två olika transportlagernät.
En attraktiv egenskap hos DWDM-näten är att de transporterar klientdata på ett transparent sätt. Även SDH-tekniken innefattar transparent överföring av PDH-signaler, men den kräver också anpassning eller delavslutande av datasignaler och multiplexering av SDH-signaler i lägre hastigheter. Avsaknaden av systemtidstransparens orsakar således problem vid transport av en tjänsteleverantörs SDH-signaler genom en annan tjänsteleverantörs nät.


I sin nuvarande roll som Director of Marketing på Exar, innehar David Kirk ansvaret för strategisk marknadsföring av OTN-produkter. Davids 18 års erfarenhet inom telekommunikation inbegriper design av programvara, fast programvara, FPGA och ASIC för transportsystem samt hantering av halvledarprodukter.

OTN-definitionen introducerades vid en tid då alla dessa problem var väl kända. OTN definierades uttryckligen för att fokusera på transport av större bandbreddssignaler, inkludera både DWDM- och TDM-transportnätlager samt transparent transport av klientsignaler.

Jämförelse med SDH
Det är inte en överraskning att OTN har flera likheter med SDH, eftersom flera av dess egenskaper bygger på teknik som var rådande när SDH definierades. Följande likheter finns:
* Ramindelning och kryptering
* Lager (väg, sektion)
* BIP-8-felövervakning
*Indikationer för fram- och bakfel samt larm
* Kommunikationskanaler
* APS-skyddssignalering
* Bytemultiplexering
Trots alla tydliga likheter finns det även flera signifikativa skillnader som bygger på lärdomar från flera års utveckling och användning av SDH-utrustning.

Tre lager i SDH
SDH innehåller tre lager samt en regeneratorsektion, multiplexeringssektion och väg, men OTN inkluderar endast sektion och väg. Multiplexeringssektionen inbegriper felisolering och skydd. TCM-funktionaliteten i OTN ger mer flexibel nätfelsövervakning och -skydd samt gör linjelagret överflödigt.

Ramstruktur och signalbitshastigheter
I likhet med SDH har OTN rad- och kolumnorienterade ramstrukturer med ramindelningsbytes, systemtidsbytes och nyttolastområden. I motsats till SDH-signalernas fasta ramtakt och olika ramstorlekar har dock OTN-signalerna fasta ramstorlekar och olika ramtakter. Varje SDH-signalhastighet är dessutom fyra gånger nästa låga hastighet i hierarkin (t ex STM-16 = 4 × STM-4). I OTN-hierarkin definieras varje högre hastighet så att nyttolastområdet kan bära flera (vanligtvis fyra) av nästa låga signaler inklusive all systemtid. Multiplikatorn blir inte exakt 4 när systemtiden läggs till detta nyttolastområde.

Bitfelsdetektering
BIP-8-övervakningen från SDH används i stor utsträckning även för OTN, men den annorlunda ramstrukturen gör att OTN inte lider av effekterna från en enkel BIP-8-räkning som täcker progressivt större antal byte för större vägsignaler (t.ex. VC-4-4c, VC-4-16c etc.).

Transparens
En av DWDM-nätens nyckelegenskaper är deras förmåga att transportera klienter, inklusive OTN-klientsignaler, på ett transparent sätt. Det betyder att det är möjligt att multiplexera OTN-signaler till höghastighetssignaler utan att offra data-, systemtids- och tidtransparens. SDH transporterar PDH-signaler transparent, men kan inte transportera andra SDH-signaler utan att offra tid och viss systemtid.

Fleroperatörsnät (TCM)
En av hanteringsnackdelarna med SDH var de dåliga dataintegritets- och felisoleringsmetoderna för fleroperatörsmiljöer. När en viss obruten anslutning passerar igenom nätelement i fler än ett operatörsnät är det viktigt att varje operatör övervakar tjänsterna mellan elementen i sina egna nät.


Fig 1. TCM för multioperatörnät.

TCM (Tandem Connection Monitoring, se figur 1), tillåter en definition av flera godtyckliga ändpunktspar för anslutningsövervakning så att operatören ges en enkel uppsättning av larm- och bitfelsräkningar som är associerad med en viss del av det egna nätet. Tandemanslutning infördes så småningom även för SDH, men den var svårarbetad och användes därför i låg utsträckning.

Inkludering av FEC
I transportnät används framfelskorrigering för att korrigera överföringsfel som är typiska för långa fiberrutter. Viss SDH-utrustning med egen kapacitet för framfelskorrigering (typiskt för STM-64) har utvecklats, men används i mycket låg utsträckning. FEC utgör däremot en del av OTN-standarden, och det finns även flera andra äganderättsskyddade FEC-system som har bättre prestanda än den Reed-Solomon FEC som specificeras i OTN-standarden.

Mappning och multiplexering
Vid multiplexering av SDH-behållare till höghastighetssignaler mappas nyttolasten för alla behållare till en gemensam tidbas samtidigt som en pekarmekanism används för att lokalisera ramgränsen för varje nyttolast. På så sätt anpassas sektionsnyttolasten för alla SDH-behållare, och de verkliga nyttolasterna flyter i förhållande till varandra. Olika administratörsgruppnivåer definieras i SDH, men multiplexeringen sker i ett steg.


Fig 2. Hierarkisk multiplexering.

I OTN mappas hela låghastighetssignalen, inklusive systemtid och nyttolast, asynkront till nyttolasten för höghastighetssignalen med en av två mekanismer. Den första mekanismen är AMP, som medger små positiva eller negativa frekvensförskjutningar av låghastighetssignalen relativt den högre hastigheten. Den andra är GMP, som medger nästa oändliga negativa frekvensförskjutningar av låghastighetssignalen relativt den högre hastigheten. I samband med OTN rekommenderades ursprungligen multiplexering av behållare i ett steg, men numera är även multiplexering i flera steg tillåtet. Se fig 2.

Typiska utrustningsplattformar
Den första SDH-nätutrustningen utgjordes i huvudsak av enterminalsmultiplexorer som mappade och multiplexerade flera PDH-signaler till transportsignalerna STM-1, STM-4 och STM-16. Därefter utvecklades ADM (Add/Drop Multiplexor) för att medge ringtopologi och linjära lägg till/släpp-kedjor. MSPP (Multi-Service Provisioning Platform) hade kapacitet för en större variation av klientsignaler som Ethernet och ATM. Dessa MSPP utvecklades slutligen till MSTP (Multi-Service Transport Platform), i typfallet med DWDM- och/eller OTN-kapacitet.
OTN-kapabel utrustning utvecklades både från MSPP i SDH-nät samt OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) i DWDM-nät. Den tidigaste utrustningen hade en digital virfunktion som före överföringen mappade andra signaler än OTN till OTN i syfte att använda OTN-protokollets FEC. På senare tid har OADM utvecklats till den programomkonfigurerbara versionen ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer), och dessa system har i typfallet både transponderkort (med digital virfunktion) och muxponderkort med ett multiplexeringssteg som omvandlar flera låghastighetssignaler till en enda OTN-signal.
I den senaste transportplattformen P-OTS (Packet Optical Transport System) kombineras transponder- och muxponderfunktionerna i ROADM med OTN-behållarlogik (t ex ODUj). I flera fall kan dessa system även utföra paketlogik för tjänster som Ethernet eller MPLS och därmed skapa en mer flexibel transportplattform som kan hantera både krets- och paketlogikfunktioner.

Användning av OTN
Hittills har OTN i huvudsak använts för transport av SDH- och 10GE-signaler. Många ändringar av OTN-standarden på senare tid har breddat funktionaliteten så att den nu även stöder 40 Gbit/s och 100 Gbit/s samt erbjuder en ökad kapacitet för Gigabit Ethernet och andra protokoll som FibreChannel och Video. Det finns en tydlig marknad för multiplexering och transport av flera låghastighetssignaler (<10 Gbit/s), men huvuddelen av OTN-bruket kommer att förläggas till transportnätets kärna och fortsätta att fokuseras på bandbreddsledningar.
Införandet av OTN-logik genom utvecklingen av P-OTS-utrustning realiserar den verkliga nätaspekten på OTN och möjliggör en bredare användningsbas och flera skyddsalternativ för nätet.  Trots SDH-nätens linje- och ringorientering är det troligt att användningen av OTN-utrustning mer kommer att fokuseras på maskformiga nät. Den planerade integreringen av paketlogikskapacitet med OTN-logik i P-OTS-utrustningen kan också få en signifikativ effekt på hur OTN-utrustningen används.

Sammanfattning
OTN inkorporerar utan tvivel flera element från äldre nätverksteknik som PDH och SDH, men utgör ändå ett signifikativt utvecklande steg inom transporttekniken. Tjänsteleverantörer världen över har valt OTN som transportteknik, och mycket tid och energi spenderas just nu på att utveckla ny utrustning som kraftigt kan bredda användningen av OTN i tjänsteleverantörernas nät.
David Kirk, director of Marketing på Exar
 

Comments are closed.