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1 MPLS Japan 2010 OTN のアプリケーション 2010 年 11 月 1 日日本電気株式会社光ネットワーク事業部松田修

2 自己紹介経験した仕事 SDH ADM の企画開発高速側インタフェースが STM-4(622Mbps) DSLAM の企画開発 ADSL 立ち上がり期 ATMを扱う経験 DWDM 製品の企画開発光伝送部分より電気処理部分 ( 多重トランスポンダなど ) を担当パケットトランスポート製品の企画 SDH: Synchronous Digital Hierarchy ADM: Add-Drop Multiplexer DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer ATM: Asynchronous Transfer Mode ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing Page 2

3 目次トランスポートネットワーク技術 OTNのアプリケーション OTNとMPLS-TPの比較まとめ Page 3

4 トランスポートネットワーク技術 Page 4

5 トランスポートネットワークとは? ITU-T における定義 Transport network: The functional resources of the network which conveys user information between locations. [ITU-T G.805 (2000) Generic functional architecture of transport networks ] ユーザ情報を異なる地点間で運ぶネットワーク機能リソース IETF では A Transport Network provides transparent transmission of user traffic between attached client devices by establishing and maintaining point-to-point or pointto-multipoint connections between such devices. [RFC5921 (Jul/2010): "A Framework for MPLS in Transport Networks ] トランスポートネットワークは接続されたクライアント装置間でユーザトラヒックを透過的に伝送するトランスポートネットワークとはユーザ ( クライアント ) 情報を異なる地点間で伝送するネットワーク Page 5

6 トランスポートネットワークに対する要件信頼性が高いこと障害回復機能を持つこと管理可能なこと OAM 機能を持つことトラヒックエンジニアリングが可能なこと転送経路を指定できること使用する帯域を管理できること多様なクライアントを転送できることスケーラブルであること複数のクライアント信号を多重化して転送できること参考文献 : F. Huang, X. Yi, H. Zhang, and P. Gong, "Key Requirements of Packet Transport Network Based on MPLS-TP, in Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2009), paper ThFF2. Page 6

7 トランスポートネットワークに使われる技術トランスポートネットワークに使われる技術の名称と定義している団体略号 PDH SDH ATM OTN MPLS-TP 名称 Plesiochronous Digital Hierarchy Synchronous Digital Hierarchy Asynchronous Transfer Mode Optical Transport Network MPLS Transport Profile 定義団体 ITU-T ITU-T ITU-T, ATM Forum ITU-T ITU-T, IETF トランスポートネットワークに使われない技術例 IP LAN 環境で使われるEthernet SAN (Storage Area Network) 技術デジタルビデオ信号 Page 7

8 トランスポート技術の比較トランスポート技術 PDH SDH クライアント信号 ATM OTN IP Ethernet 信号速度 PDH ~E4 (140Mbps) SDH 1) ~STM-256/OC-768 (40Gbps) ATM ~STM-16/OC-48 (2.4Gbps) まで OTN ~OTU4 (112Gbps) MPLS-TP 2) ~100GbE まで : サポート可能 1): ITU-T G.707 において ODUk over VC-4-Xv が定義されている 2): RFC4842, Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH) Circuit Emulation over Packet (CEP) 100Gbps 時代のトランスポート技術は OTN あるいは MPLS-TP 双方ともトランスポート技術としての要件は満足 Page 8

9 OTN のアプリケーション Page 9

10 OTN 技術の特徴クライアント SONET/SDH Ethernet/IP Storage Digital Video... OTU OH ODU OH ペイロード ( クライアント信号 ) FEC OTN フレーム構造 (ITU-T G.709 ) 多様なクライアントを収容 SDH と同等の OAM/ 信頼性大容量トランスペアレントサービス可変長データの収容波長よりも細かい単位での多重強力なエラー訂正 (FEC) OTN: Optical Transport Network OTU: Optical Channel Transport Unit ODU: Optical Channel Data Unit FEC: Forward Error Correction Page 10

11 OTN 関連用語 (Oxx) のイメージ貨物梱包との対比で送りたいものクライアント信号個別梱包外箱箱を識別するために着色 ODU Optical Channel Data Unit OTU Optical Channel Transport Unit OCh Optical Channel 複数の箱をまとめて発送 WDM Wavelength Division Multiplexing Page 11

12 OTN アプリケーションの分類 OCh 信号としてのトランスポートひとつのクライアント信号に個別の波長信号を割り当てて透過的に転送 ROADM あるいは光クロスコネクトを使ったネットワークを構築波長信号と等しい帯域の ODUにマッピング OCh 信号としてクライアントルーティングクライアント ODU 信号としてのトランスポート複数のクライアントをひとつの波長信号に多重化して転送 ODUクロスコネクトを使ったネットワークを構築クライアント任意の帯域の ODU にマッピング ODU 信号としてルーティング OCh 信号クライアント OCh: Optical Channel, ODU: Optical Channel Data Unit ROADM: Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer : 光クロスコネクト : ODU クロスコネクト Page 12

13 OTN のアプリケーション (1):OCh 信号トランスポート主に WDM 伝送時に以下を実現波長信号を管理 FEC (Forward Error Correction) によるエラーフリー転送数百 Km の光アンプ中継伝送受信端でのエラー発生要因光アンプが発生する光雑音ファイバによる波形歪 40Km 程度までであれば 10GbE の直接接続可能光アンプ光アンプ光アンプ 10GBASE-ER ~40km OTN フレームへのマッピング光アンプ光アンプ光アンプエラー訂正によりクライアント間はエラーフリー転送 : クライアントシステム Page 13

14 OTN のアプリケーション (2):SDH トランスポートの置き換え従来のトランスポート技術 (SDH) を置き換えるアプリケーション大容量化のために例えば 10G SDH を 100G OTN に置き換え STM-64 (10G) OTU4 (100G) : クライアントシステム :SDH システム :ODU クロスコネクト Page 14

15 OTN のアプリケーション (3):IP ルータの効率的利用ルータ間を直接接続する構成の課題接続するルータごとにポートが必要となるトラヒックが複数のポートに分割されて使用率が小さくなる場合がある ODU クロスコネクトを用いることによる解決ルータのポート数を減らすことができるルータのポート使用率を高めることができる 3 ポート必要トラヒックが 3 ポートに分割 1 ポートでよいトラヒックを集約可能 :ODU クロスコネクト Page 15

16 OTN のアプリケーション (4): インタフェース分離クライアントインタフェース技術とトランスポート技術との分離クライアントインタフェース技術ラインカード上でのポート密度を最大化小型化低消費電力化を指向トランスポート技術ビットあたり距離あたりのコストを最小化大容量化長距離化を指向 OTNを使うと異なる方向性を持つ技術の間をつなぎ各々の技術が独自に進展できるようになるルータに特化して最適化することが可能 DWDM 光多重伝送システム伝送技術に適合したインタフェースを実装 :ODU クロスコネクト Page 16

17 OTN と MPLS-TP の比較 Page 17

18 OTN と MPLS-TP の比較 ODU 多重と MPLS-TP を以下の視点で比較伝送路の利用効率 = 収容可能なクライアントの数ノードにおける遅延時間収容可能なクライアント数比較ネットワークモデルクライアントの種類 :GbE 伝送路 :OTU3 (43Gbps) GbE OTU3 ( 現用系 ) OTU3 ( 予備系 ) GbE パラメータクライアントのパケット長 ( 固定長を仮定 ) クライアントの使用率 GFP: Generic Framing Procedure クライアント :GbE ODU0 ODU0 ODU3 OTU3 ODU0 ODU 多重クライアント :GbE MPLS-TP GFP ODU3 OTU3 MPLS-TP Page 18

19 収容可能なクライアント数比較 OTN の場合 GbE OPU0 ODU0 ODU3 OTU3 ODU3に32 個のODU0を収容可能クライアントの使用率に依存せず一定値 (32) となるクライアントの数 MPLS-TP 多重化後の使用率 :100% :70% :1500B/ フレーム :100B/ フレーム MPLS-TP の場合クライアントを識別するラベル (4バイト) を付加その後 ODU3にGFPでマッピング (GFP OH:8バイト ) 条件に応じて収容可能なクライアント数が決まる 10 1 OTN の場合は 32 で一定値クライアントの使用率使用率が低い場合には MPLS-TP のほうがクライアントの収容効率が高い Page 19

20 遅延時間の比較 : モデル OTN ラインカードスイッチファブリックラインカード GbE OTN オーバーヘッド処理バッファ OTN オーバーヘッド処理 OTU3 スケジューラ MPLS-TP GbE ラインカード Ingress パケット処理バッファスイッチファブリック Egress パケット処理ラインカード 40GbE スケジューラフロー情報遅延時間 = ラインカードでの処理時間 + スイッチ時間スイッチ時間を比較 Page 20

21 スイッチ部分のモデル OTN でも MPLS-TP でも入力された信号をバッファリングしスケジュールされた順番に従って読み出していくスイッチ時間 =1 バッファリング時間 +2 待ち時間 +3 送出時間 1 スイッチ単位をためる時間入力信号 1 入力信号 2 2 待ち時間 3 送出時間入力信号 N OTN の場合には ODU ごとの処理となる OIF での議論では ODU0 で 100 バイト程度のサイズで検討中 MPLS-TP の場合にはパケット単位に読み出す MAC フレーム (46~1500 バイト )+MPLS ラベル (4 バイト ) Page 21

22 遅延時間 ( スイッチ時間 ) の比較スイッチ時間 ( マイクロ秒 ) バイトで約 0.9usec : 回線利用率 =90% : 回線利用率 =50% 1500 バイトで約 13usec 入力速度 :1Gbps 出力速度 :40Gbps スイッチ時間時間 = バッファリング時間 + 待ち時間 + 送出時間待ち時間と送出時間は M/D/1 モデルで計算 OTN MPLS-TP 読み出し単位 ( バイト ) OTN のほうがスイッチ時間が小さい場合がある小さな読み出し単位で扱うことができるため Page 22

23 比較結果サマリと各々が適合するアプリケーション多重化効率ノード遅延時間適合するアプリケーション OTN フレーム構造により固定 MPLS-TP よりも小さい場合がある多重されたトラヒックの転送長距離伝送トランスペアレント転送 MPLS-TP 自由度あり OTN よりも効率的な場合があるフレーム長に依存変動するトラヒックを多重多様な QoS を持つサービス Page 23

24 OTN と MPLS-TP の使われ方 OTN と MPLS-TP との関係適材適所に選択各々の適用部分はキャリアごとの事情に依存既存ネットワーク資産構築と運用に対する考え方システムベンダーとしての取り組み OTN と MPLS-TP の双方をサポート OTN: 高速大容量トランスポート技術 MPLS-TP: 柔軟でパケットに適したトランスポート技術 Page 24

25 まとめトランスポートネットワーク技術 OTNのアプリケーション OChトランスポート ODUトランスポート OTN と MPLS-TP を比較各々の得意領域の整理ベンダーとしての取り組みをご紹介 Page 25

はじめに OTN とは光伝送装置の役割とその変遷アウトライン ITU-T 勧告 G.709(OTN インタフェース ) ITU-T とは OTN の規定内容 OTN のバージョンの変遷 OTN の拡張課題と拡張のキーポイント, 多重化階梯日本からの標準化貢献今後の OTN のトレンドまとめ 2

はじめに OTN とは光伝送装置の役割とその変遷アウトライン ITU-T 勧告 G.709(OTN インタフェース ) ITU-T とは OTN の規定内容 OTN のバージョンの変遷 OTN の拡張課題と拡張のキーポイント, 多重化階梯日本からの標準化貢献今後の OTN のトレンドまとめ 2 MPLS JAPAN 2010 光伝達網 (OTN) の基礎と最新標準化動向 2010 年 11 月 1 日 NTT 未来ねっと研究所大原拓也はじめに OTN とは光伝送装置の役割とその変遷アウトライン ITU-T 勧告 G.709(OTN インタフェース ) ITU-T とは OTN の規定内容 OTN のバージョンの変遷 OTN の拡張課題と拡張のキーポイント, 多重化階梯日本からの標準化貢献今後の