華為光突發傳送網OBTN技術白皮書

OBTN光突發傳送網絡白皮書Author/Email:DengNing/ning.deng@Version:V1.4(20120203)Author/IDDengNing/00163549Co-author/IDLiMo/00195248;XueQingsong/00142881;CaoShiyi/00122456;Approver/IDXiongQianjin/00134096DescriptionPleaseconsidertodeletethisslidebeforeyoupresent目錄網絡演進趨勢OBTN理念和原理OBTN應用場景經濟性分析樣機介紹網絡演進趨勢Page4點對點波分復用全光波長粒度交換全光子波長粒度交換未來發展趨勢當前網絡O-E-OO-E-OO-E-O點對點傳輸全光波長粒度交換全光子波長粒度交換立體的多層多跳架構光層穿通的扁平架構All-optical更簡單更靈活網絡演進趨勢Page5快速光交換陣列快速光交換陣列快速光交換陣列NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交換機NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交換機NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交換機L0L1L2三層合一L0&L1&L2流量迅猛增長，現有組網方式成本和功耗問題凸顯，多層融合成為熱點。最理想的情況是，光層同時實現傳輸和交換，L0～L2完全融合。這種技術稱為全光交換。現有網絡架構理想網絡架構Page6全光交換示例波長交換快速子波長粒度交換電交換

流量需要先光電轉換，然后在L1/L2/L3層匯聚/交換，最后在電光轉換

流量直接通過光交換陣列在光層匯聚/交換時間時間時間12n現有光網絡連續光信號理想全光交換網絡光突發信號幀時間時間時間12n傳輸粒度>>交換粒度傳輸粒度=交換粒度全光交換業界方案簡介業界主要的技術方案有：OPS(opticalpacketswitching)和OBS

(opticalburstswitching)都是基于分組交換體制，最大瓶頸是無法實現靈活光緩存若采用光纖延遲線模擬光緩存，100T系統需要100Gm長的光纖！（太陽到地球）BurstAssemblyNodeDatachannelControlchannelOOOOEOOffset=TCParrivesattheOEOnodeattimet1Whenburstsarrive,thefabricisconfiguredSwitchingNodeOBSOPS包頭處理O/EO/E交叉矩陣光緩存輸入接口輸入接口…………E/OE/O華為OBTN規避了靈活光緩存的要求，是近期可實用的創新全光交換技術目錄網絡演進趨勢OBTN應用場景OBTN原理經濟性分析樣機介紹星形應用OBTN星型拓撲可以為用戶提供靈活的寬帶接入，同時減少中心局的數量。通過結合WDM和TDM技術，可以支持100km的長距離接入和多達1000個用戶的覆蓋對齊OB時隙，可支持多波長突發光放，擴展網絡覆蓋范圍簡化接收機和多波突發光放的設計，提升其性能Support100kmMUX/DEMUXOACentralOfficeCustomersSplitterOATDMAWDMPage10環形應用OBTN環網中，節點之間通過OB通道進行通信可以與現有WDM/OTN網絡兼容/共同建網，靈活提供波長和子波長顆粒疏導可以進行基于DBA的動態流量管理，適合承載多種業務OAControlUnitDEMUXBurstRxRxTxDelayControl…MUXVOAFOBSTxTFFDataTFFTFF——optical——electricalTFF:thinfilmfilterOA:opticalamplifierFOBS:fastopticalburstswitch/selectorMesh應用OBTN原理上可以適用任意網絡。技術上，OB通道可以實現和ODUk/VC通道相同的配置靈活度可以采用快速光開關陣列實現功能和成本均衡的“快速光交換矩陣”。波長阻塞問題通過控制平面解決。Page11OB幀頭同步OB幀頭同步本地發射本地接收快速光交換矩陣控制信息處理（和WDM中監控信道處理類似）光纖1光纖k……光纖1光纖k……控制信息提取控制信息提取控制信息插入控制信息插入Page12城域網應用總攬星形網絡城域接入層單C環網雙C環網城域匯聚層BRAS/BASRouter均勻型環網城域業務控制層城域核心以上層Mesh或環網WDM+TDMA，單纖支持1000以上用戶支持多波長突發光放，傳輸距離>100Km量變導致質變，有利于接入層向用戶延伸，實現大帶寬接入，減少接入局點交換陣列和線速無關支持線速平滑升級；線速越高，TCO優勢越明顯適應大帶寬時線速升級需求支持分布式業務，適應流量迅猛增長下網絡扁平化需求；BRAS/Router之間光層子波長Bypass，消除波長的N平方問題降低核心路由器容量和功耗，消除大帶寬業務部署時網絡瓶頸OBTN星形應用覆蓋面積更廣，接入層將可以向上延伸到BRAS點，城域匯聚層可能消失星形網絡城域接入層BRAS/BASRouter均勻型環網城域業務控制層城域核心以上層Mesh或環網數據中心網絡應用目前典型的數據中心組網使用樹型大象流（100M~G，90%）、橫向流（80%）特征明顯這些橫向流目前全部連接到EOR進行交換

EOR需要大量的線卡和交換板對應 TOR,EOR間的互聯光纖不計其數使用OBTN技術來進行數據中心組網，TOR之間通過波分的光OB進行傳輸和（分布式）交換，EOR的相關下行線卡和交換板大幅縮減，同時光纖連接大為簡化TOREORTOREORTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCLCLCLCLCLCSCSCSCSCSCSCSCSCSCSCLCLCLCLCLCXCXCXCXCLC:linecardTC:tributary(serveraccess)cardSC:switchcardXC:OBTNall-opticalswitchcardEOR:endofrowTOR:topofrack目錄網絡演進趨勢OBTN應用場景OBTN原理經濟性分析樣機介紹Page15節點S節點D1節點D2節點D3節點DnOBTN原理OBTN的精髓在于，從OPS/OBS的分組交換機制，改為在光層實現子波長的動態電路交換。最大好處是不需要靈活的光緩存，實用性大為增強！時間一個波長將一個波長按照一定長度劃分為時隙，每個時隙承載一個光突發（光突發之間為無光的間隔區域）按照一定長度增加虛擬幀結構不同幀中相同位置的OB組成OB通道網絡中以OB通道為單位進行交叉連接OB1OB2OBn●●●OB3OB1OB2OBn●●●OB3TT1122nn33OB1通道OB2通道Page16OBTN原理針對日益增長的IP等動態業務，OBTN設計了動態調整功能（也可稱為動態電路交換），在光層實現帶寬統計復用環網或星形網絡中，推薦使用DBA（動態帶寬算法）集中控制方式實現簡單易于和PON兼容/對接S節點L節點數字VideointernetPSTNL節點STEP1：L節點檢測本節點流量情況，申請帶寬；STEP2：S節點根據各L節點的申請情況以及網絡可用帶寬，計算每個L節點分配的帶寬STEP3：S節點給L節點下發帶寬STEP4：L節點根據分配的帶寬傳送業務Mesh網絡推薦基于MPLS修改創新IP業務主導，有必要引入動態靈活的控制技術F1F2F3入標簽入端口及OB通道號類型出標簽出端口及OB通道號標簽操作方式L1P1λ1OB1F1：TDML4P3λ1OB2靜態配置L2P2λ3OB3F2：大象流L5P4λ3OB1協議生成L3P2λ2OB4F3：小流L6P4λ2OB4協議生成………………Page17OBTN優勢分析OBTN和現有網絡架構比較起來，能大幅降低網絡TCO；和OPS/OBS比較起來，實用性強，近期有機會商用OBTN是實現理想網絡架構，當前唯一可選方案（某大T評語）網絡架構成本和功耗節點容量按需擴展實用性網絡層次Transponder數量電交叉/交換容量WDM+OTN+Switch3多大小：受限背板電互聯、功耗等難：中間節點需要電處理，限制較多強：已大規模商用OPS/OBS1少小大易差：靈活的光緩存無實用方案，商用還遠OBTN1少：源宿節點帶寬可收斂；中間節點無需O/E/O，小：僅邊緣節點需要少量大：模塊之間是采用光互聯，更利于實現多框級聯，只受限于交換陣列可實現規模；目前的器件水平，可實現20P交換容量易：中間節點無電限制，能實現真正按需擴展較強：無需靈活的光緩存，所需器件均可實現，近期可商用目錄網絡演進趨勢OBTN理念和原理OBTN應用場景經濟性分析樣機介紹OBTN與傳統網絡模型的對比Page19(a)(b)(c)光纖光通路CMC節點城域節點MR:城域路由器；CR:核心路由器；LC:線路卡；TC:支路卡三種城域傳送組網模型：a.WDM/OTN全連接，b.WDM/OTN+集中交換，c.WDM/OBTN結論——不考慮統計復用時結果與分析“WDM/OTN全連接”組網方案需要最多線卡（原因分析：a.N平方關系，b.有相當多的連接只有幾個G的流量）“WDM/OTN+中心路由器（集中交換）“可以節省一些線卡（原因分析：因為所有節點都是連接到中心路由器所在節點，多個連接可以進行匯聚而共用波長或ODU）；但需要消耗一定數量的路由器的線卡和路由器交換能力OBTN使用最少的線卡數（原因分析：使用OBTN也實現了流量匯聚，而同時卻不需要中心路由器，所以進一步節省了CMCnode的傳送線卡--OBTN本身實現了分布式的交換）Page20核心路由器全連接OBTN無ODU1有ODU1無

ODU1有

ODU1雙環單環減少(傳輸)線路卡30294640211935%/52%支路卡302946402119額外的路由器線路卡19170000結果與分析考慮統計復用效果，OBTN的優勢更加明顯Page21核心路由器全連接OBTN無ODU1有ODU1無

ODU1有

ODU1雙環單環減少(傳輸)線路卡26214640201634%/60%支路卡262146402016額外的路由器線路卡17130000結論——考慮統計復用時目錄網絡演進趨勢OBTN理念和原理OBTN應用場景經濟性分析樣機介紹研究現狀與樣機關鍵性技術上有所突破，如10G突發發射接收機、突發光放大器、快速OB開關、動態帶寬分配、突發網絡的保護和OAM等等。當前版本樣機支持16節點環網，容量可達1.6TPage23OBTN板卡OFC2011上的樣機展示OBTN技術與OTN平臺的融合OBTN技術可以與現有的波分復用光傳送網(WDM/OTN)共同部署OBTN還可以與OTN保持相同的幀格式來實現全光復用以