close

Enter

Log in using OpenID

100G-PTS

embedDownload
中継ネットワーク大容量化
100Gデジタルコヒーレント
R&D
パケットトランスポート
100Gパケットトランスポートシステム(100G-PTS)
の実用化
NTTネットワークサービスシステム研究所
ほりぐち
まこと
しまざき
だいさく
ささくら
堀口 真 /島崎 大作
よしあき
/笹倉 芳明
い な み
まさあき
/井波 政朗
やまもと
しゅうと
/山本 秀人
NTTネットワークサービスシステム研究所では,モバイルサービス,クラウドサー
ビスの拡大などに伴い,急激なトラフィックの増加が見込まれるNTTグループの中
継ネットワークを経済的に構築するとともに,運用性,信頼性の向上にも資する
「100Gパケットトランスポートシステム(100G-PTS)」を開発しました.ここで
は,本システムの概要および特長を紹介します.
■100Gデジタルコヒーレント技術に
て開発を進めてきました.
100G-PTS開発のねらい
NTTネットワークサービスシステム研
究所は,今後急激な増加が見込まれる
100G-PTSの 技 術 的 特 長と
メリット
よる大容量化
従来の波長分割多重伝送システムの
最 大 帯 域 は10 Gbit/sや40 Gbit/sで す
中継ネットワークのトラフィックを効率
100G-PTSの主な特長は,①100Gデジ
が,今後の急増するトラフィック量に対
良く伝送するため,100Gデジタルコヒー
タルコヒーレント技術による大容量化,
応するためには,装置増設による対応
②高機能光スイッチによる運用性 ・ 信頼
では限界があり,伝送システムのさらな
*
レント技術 とパケットトランスポート
技術を使った「100Gパケットトランス
性の向上,③MPLS-TP(Multi Pro­to­
る高速 ・ 大容量化が求められています.
ポートシステム(100G-PTS)
」を開発
col Label Switching-Transport Profile)
100G-PTSでは,100Gデジタルコヒーレ
しました.本システムでは,大容量化に
による柔軟な帯域のパス設定と保守運
ント技術によって 1 波長当り100 Gbit/s
加えて,低消費電力化や運用性 ・ 信頼
用性の両立,④光波長スイッチ(L0機
性の向上をねらっており,今後の中継
能部)とパケットスイッチ(L2機能部)
ネットワークの中核システムと位置付け
の統合による低コスト化です(図 1 )
.
③MPLS-TPによる柔軟な帯域のパス設定
と保守運用性の両立
リンクアグリゲーション
GbE/10GbE
/100GbE
10GbE/100GbE
L2機能部
④光波長スイッチとパケットスイッチ
の統合による低コスト化
リンクアグリゲーション
大容量
ルータ
トランス
ポンダ
②高機能光スイッチによる運用性・信頼性の向上
波長
クロスコネクト
最大 8 方路
トランス
ポンダ
⋮
L0機能部
⋮
①100Gデジタルコヒーレント技術による
大容量化
波長クロスコネクト
100G×80λ
トランス
ポンダ
波長
クロスコネクト
L0機能部
⋮
トランス
ポンダ
(SDH/Ether)
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
L2機能部
トランス
ポンダ
⋮
インターネット 100GbE
中継網・
法人向けIP系
サービス網
10G×10
パケット
スイッチ
(MPLS-TP)
ライン
カード
⋮
高速専用線網・
法人向けIP系
サービス網
パケット
スイッチ
(MPLS-TP)
EMS
⋮
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
NMSなど
*デジタルコヒーレント技術:超高速デジタル信
号処理により,光ファイバにおける波形歪が原
因で生じる伝送距離制限を大幅に緩和する技術.
100G波長
MPLS-TP
ラベルパス
NMS: Network Management System
EMS: Element Management System
図 1 100G-PTSの特長とメリット
54
NTT技術ジャーナル 2014.10
R
ありましたが,デジタルコヒーレント技
ような大規模災害において,別に確保
高密度多重することにより, 1 本の光
術を適用した100G-PTSでは,こうした
された 3 ルート目を使って,トラフィッ
ファイバで 8 Tbit/sの大容量化を実現し
波形補正のための測定や設計,補正用
クを救済する場合などが想定されます.
ています.
品コストの削減が可能となります(図 2 )
.
■MPLS-TPによる柔軟な帯域のパス
設定と保守運用性の両立
■高機能光スイッチ技術による運用
伝送容量の拡大のためには,周波数
利用効率を向上することが必要であり,
性 ・ 信頼性の向上
無線通信分野で用いられる多値符号化
波長分割多重システムでは,サービ
従来,固定電話や専用線等のレガシー
系サービスのトラフィックを多重伝送す
技術を光伝送に取り入れています.し
スノードなどの外部接続装置から受信
る場合,主に国際標準規格であるSDH
かし,多値符号化を行うと光ファイバ
した信号を波長多重するために適正な
(Synchronous Digital Hierarchy) 技 術
内部で生じる雑音の影響を受けやすく
信号フォーマット,信号レベル,信号光
を適用してきました.SDHでは,回線
なり,伝送可能距離が短くなるという
波長に変換するトランスポンダと呼ばれ
やパスを束ねる際に固定的な帯域を割
課題が生じます.また,光ファイバの
る用品が必要となります.従来のシステ
り当てるため,伝達する情報がない状態
偏波モード分散や波長分散による遅延
ムでは,トランスポンダの搭載位置に
でも帯域を占有する必要がありました.
特性も伝送距離制限の要因となります.
よって光の方路や波長が固定的に決
今回100G-PTSが採用したMPLS-TP
デジタルコヒーレント技術では,これ
まっていたため,災害などにより方路や
技術では,パケット多重によってきめ細
らの距離制限の原因となる課題を,超
波長を変更する必要が発生した場合は,
かいパス帯域の設定ができ,かつ,従
高 速 な デ ジ タ ル 処 理(DSP: Digital
現地作業でトランスポンダの搭載位置
来技術と同様にエンド~エンドを指定し
Signal Processing)による強力な信号
を変更し,光パスを再設定する必要が
た仮想パスであるLSP(Label Switched
補正により,飛躍的に改善しています.
ありました.これに対して100G-PTSで
Path)の設定 ・ 管理が可能です.
デジタルコヒーレント技術の適用は,
は,高機能光スイッチをオペレーション
100G-PTSで は,複 数 のLSPを 波 長
ネットワークの構築作業や運用面におい
システムから遠隔操作することにより,
パスに多重する際,帯域保証型の高品
ても大きなメリットがあります.従来の
方路や波長の変更が可能であり,現地
質なLSPや帯域非保証型の低コストな
技術では,伝送装置の導入前に,高機
への作業員派遣なしに障害対応が可能
LSPを混在収容し,帯域の有効利用を
能な測定器を用いた光ファイバの測定
となります(図 3 )
.
図ることもできます.また,LSPは設定
こうした機能の利用シーンとしては,
を行い,中継ビルの間隔に適した波形
障害発生時に50 ms以下の高速で切替が
冗長化された伝送路が二重障害となる
劣化を補正する用品を選定する必要が
区間ごとに冗長構成をとることができ,
・大容量化: 周波数利用効率の向上による大容量化
・長距離化: 光コヒーレント検波の受信感度向上
・分散補償: デジタル信号処理による受信端でのみの分散補償が可能
②設計・管理
(a) 従来技術
Cビル用用品
Bビル用用品
Aビル用用品
光ケーブル
(用品不要)
光ケーブル
Aビル
①事前測定
Bビル
(用品不要)
(用品不要)
10/40 Gbit/s
信号
Aビル∼ Bビル
間でファイバ
測定
高機能
測定器類
(b) デジタルコヒーレント技術
100 Gbit/s
信号
伝送
装置
Cビル
③支障移転
対応
伝送
(支障移転) 装置
Bビル
Aビル
(高機能測定器
不要)
①導入前に,種々のファイバの測定が必要(高機能な測定
器の配備,全ビルでの測定稼動が必要)
②中継ビル間隔に適した波形劣化を補正する用品の選定が
必要(高度な設計スキル要)
.各ビル(装置)ごとの用
品の管理が必要( 1 装置当り60用品程度)
③支障移転(道路工事等に伴うケーブル変更工事)でファ
イバ種別が変更になった場合には①∼②の作業を再度実
施する場合あり
伝送
装置
(高機能測定器
不要)
Cビル
(高機能測定器
不要)
左記の①∼③に対して,
デジタル信号処理技術により,高度な測定,設計,用品
の管理が不要(波形劣化の補正用品が不要)
さらに,補正用品が不要になることにより伝送遅延が削減
図 2 デジタルコヒーレント技術の特長
NTT技術ジャーナル 2014.10
55
&Dホットコーナー
の高速伝送レートで,80波長の信号を
可能な瞬断プロテクション機能,パケッ
可能です.
Back) な ど, 豊 富 なOAM(Operation
トロスなく切替が可能な無瞬断プロテク
保守運用面では,LSPの接続性を定
Administration and Maintenance) 機 能
ション機能を具備しており,用途に応じ
期的に確認するCC(Continuity Check)
により,高い保守運用性を実現してい
て異なる信頼性グレードのパスを提供
や折り返し試験を実現するLB(Loop
ます(図 4 )
.
・波長パスの波長変更,経路変更を遠隔操作で実施可能
→迂回波長パスの設定を行う状況で,従来は必要であった現地作業が不要
(a) 既存システム(DWDMの場合)
EMS
(b) 100Gパケットトランスポートシステム
・設備登録(シェルフ,パッケージ等)
・光パス削除・再設定
EMS
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載
・新規配線接続
設計システム等と連動した
自動切替・手動切替
現地作業員派遣なし
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載変更
・配線変更
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載変更
・配線変更
方路 1
方路 2
方路 3
方路 1
方路 2
方路 3
光アンプ
波長スイッチ部・光アンプ
波長多重部
トランスポンダ
波長多重・切替部
トランスポンダ
多重故障時にも遠隔にて
波長切替可能
トランスポンダは搭載位置により方路,波長が固定される.
災害等により方路や波長を変更する場合には,トランス
ポンダの搭載位置の変更が必要
DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexer
図 3 高機能光スイッチ技術の特長
・さまざまなQoSに対応
・柔軟な帯域設定
・豊富なOAM機能による高い運用性
QoS
帯域保証型の高品質パスから統計多重効果をねらった帯域
非保証型の低コストパスまでさまざまな品質のパスに対応
可能
波長パス容量を
10G(帯域非保証)
超える低優先の
パケットは廃棄
優先度(低)
max
min
10G(一部帯域保証)
優先度(中)
優先度(高)
10G(帯域保証)
⋮
優先度(高)
OAM機能
各種OAMフレームによりSDH,ATMと同等の保守運用性を実現
・Continuity Check(CC) ⇒正常性を定期的に確認
・Loop Back(LB) ⇒指定したノードに対する応答確認
・Delay and Loss Measurement ⇒遅延,ロス測定 など
EMS
優先度(低)
優先度(中)
優先度(高)
帯域設定
パス帯域はきめ細かく設定でき,SDHと
比較して収容効率が向上
波長パス(100G)
CC
CC
部品コスト
クロスコネクト部にパケットスイッチの部品を流
用でき低コスト.SDH部品枯渇後も長期間の運用
が可能
パケットトランスポート網
図 4 MPLS-TP技術の特長
56
NTT技術ジャーナル 2014.10
R
&Dホットコーナー
中継ネットワークにおける多様な領域に適用し,
①ネットワークの効率化,②高品質・高信頼化,③運用性の向上,に寄与する
EMS
NMS
多様なインタフェース
激甚災害時の遠隔第 3 経路切替
・GE ∼ 100GE
(論理パス多重可)
DCN
遠隔機能拡張
(FWバージョンアップなど)
専用線
L2スイッチ
ルータ
100G×80λ
大容量化・
レイヤ統合
①効率化ポイント
DCN: Data Communication Network
FW: Firmware
PTS(L2機能部)
②高品質・高信頼化ポイント
PTS(L0機能部)
③運用性向上ポイント
図 5 100G-PTSの中継ネットワーク適用イメージ
■光波長スイッチ(L0機能部)とパケッ
トスイッチ(L₂機能部)の統合によ
る低コスト化
従来は,光波長多重系の伝送装置と
電気多重系の伝送装置はそれぞれ別の
今後の展開
100G-PTSは,今後の伝送インフラの
基盤システムとして開発を進め,現時点
までに基礎となる部分は完成しました.
装置であり,両者を接続してネットワー
今後は,装置をさらに機能アップさせて
クを構築する際は,装置間に高額なトラ
いき,ネットワークを一層効率化してい
ンスポンダがインタフェースとして必要
きたいと考えています.また将来的には,
でした.100G-PTSではL0機能部とL2
400Gや1Tといった大容量化を実現して
機能部を一体化した装置構成が可能で,
いきます.
装置間のトランスポンダが不要となり,
従来よりも安価にネットワークの構築が
可能となります.また,L0機能部とL2
機能部の統合は,設置スペースや消費
電力の削減にもつながります.
100G-PTSは大容量でサポートするイ
ンタフェースも多く,方路も多数設定で
きるため,ネットワークのさまざまな場
所に適用することができます.例えば,
図 ₅ に示した中継ネットワークへの適用
イメージでは複数のリングネットワーク
間の効率的な接続や,大規模災害など
を想定した信頼性向上のための第 3 経
路切替を100G-PTSで実現しています.
(左から)堀口 真/ 島崎 大作/
笹倉 芳明/ 井波 政朗/
山本 秀人
中継ネットワーク構築 ・ 運用コスト削減
に向けて,さらなる大容量化等の研究開発
を進めていきます.
◆問い合わせ先
NTTネットワークサービスシステム研究所
ネットワーク伝送基盤プロジェクト
TEL ₀₄₂₂-₅₉-₆₇₁₅
FAX ₀₄₂₂-₅₉-₃₄₉₄
E-mail horiguchi.makoto lab.ntt.co.jp
NTT技術ジャーナル 2014.10
57
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
3
File Size
1 258 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content