Standard OTN Optical Transport Network
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ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Standard OTN des réseaux de transport optiques de nouvelle génération Auteure: Véronique François, prof. Mars 2013 Optical Transport Network • Standard ITU G.709 International Telecommunication Union • http://www.itu.int/rec/T-REC-G.709/e • «Interfaces for the Optical Transport Network (OTN)» Basé sur le standard G.872 concernant l’architecture des réseaux optiques ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 2 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 1 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 OTN : objectifs • combiner les avantages des technologies SONET/SDH et DWDM • offrir des liaisons tandem à travers les infrastructures de plusieurs opérateurs de réseaux en assurant au fournisseur de service (client) un suivi de l’état de la liaison (sur des équipements qui ne lui appartiennent pas) rendues nécessaires par l’augmentation importante du nombre d’opérateurs de réseaux p/r années 2000 ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 3 Département de génie électrique • OTN définit les débits, ou la hiérarchie de transport optique OTN les entêtes pour supporter les longueurs d’ondes multiples et les différents fournisseurs le format des trames, les débits et le mappage des signaux clients (similaire à SONET/SDH, simplifié) la «correction d’erreur sans voie de retour» pour améliorer la performance des liaisons en diminuant le taux d’erreurs ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 4 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 2 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Débits OTNk Nom OTNk Débit SONET/SDH correspondant Correction d’erreur Débit total (Gb/s) Débit de référence OTN1 2,488320 Gb/s OC-48 / STM-16 255/238 2,666 057 2,7 Gb/s OTN2 9,953280 Gb/s OC-192 / STM-64 255/237 10,709 225 10,7 Gb/s OTN3 39,813120 Gb/s OC-768 / STM-256 255/236 39,813 120 43 Gb/s OTN4 99,532800 Gb/s 255/227 111,809 973 k varie pour le moment de 1 à 4 mais pourra croître La norme OTN ajoute à la trame SONET/SDH des octets de correction d’erreur • 255-238 = 17 pour chaque 256 octets, • 255-237 = 18, etc. ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 5 Département de génie électrique Exercice 1 • Quel est le débit d’une liaison OTN2 à 40 longueurs d’ondes ? ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 6 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 3 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Liaison OTN Tiré de http://telebasics.wordpress.com/ • Couches plus nombreuses : optiques et électriques • Les en-têtes permettent toujours les opérations, l’administration, la maintenance et l’approvisionnement (OAM&P) ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 7 Département de génie électrique Couches optiques • OTS, OMS et OCh sont terminées au niveau optique Optical Transport Section; Optical Multiplex Section; Optical Channel • Leurs en-têtes sont transportées par le canal de supervision optique OSC (Optical Supervisory Channel) en dehors de la grille ITU et de la bande d’amplification des amplificateurs à fibre dopée à l’erbium (AFDE) généralement 1510 ou 1620 nm terminé à chaque module optique; reçoit l’information de chaque site avant retransmission format choisi par l’opérateur de réseau; OC3 suggéré par l’ITU, autres fréquents, ex. 100Ethernet ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 8 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 4 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Sections de transport optique (Optical Transport Sections, OTS) • Elles sont plus variées qu’en SONET car incluent amplificateurs optiques (amplificateurs à fibre dopée à l’erbium, AFDE) multiplexeurs optiques d’insertion/extraction (OADM / ROADM); le routage des canaux est fait en fonction de la longueur d’onde, au niveau optique régénérateurs 3R (avec conversion o-e-o); obsolètes, car beaucoup plus coûteux à mettre en œuvre sur les nouvelles liaisons que les amplificateurs optiques. Pas de routage numérique. • Une section OTS transporte de multiples longueurs d’ondes de la grille ITU ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 9 Département de génie électrique Sections de multiplexage optique • Les extrémités d’une section OMS/OCh/OTU sont soit des terminaux, des multiplexeurs électroniques (A/D Mux/Demux) ou des répartiteurs (OXC); le routage des canaux est fait au niveau électrique • Couche OMS les multiples longueurs d’ondes (canaux) atteignent l’extrémité de la ligne, combinées sur une même fibre optique chaque canal correspond à une longueur d’onde ITU • Couche OCh Multiplexage/démultiplexage au niveau optique, de/vers une fibre par longueur d’onde • Couche OTU Conversion o-e du canal vers électrique Inclue en-tête, charge utile, correction d’erreur et suivi des connections tandem ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 10 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 5 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Couches électriques • OTU, ODU, OPU et client sont terminées au niveau électrique OTU (Optical transport Unit) est aussi appelé le «digital wrapper», car il encapsule toute l’information numérique avant la conversion optique Optical Data Unit; Optical Channel Payload Unit ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 11 Département de génie électrique Suivi de connexion tandem (Tandem Connection Monitoring, TCM) • OTN, contrairement à SONET/SDH, permet de circuler aisément à travers les infrastructures de plusieurs opérateurs de réseaux • le fournisseur de service (client) a accès à de l’information sur l’état de la liaison, càd sur l’état d’équipements qui ne lui appartiennent pas Maintenance BIP-8 (Bit Interleaved Parity) BEI (Backward Error Indication) • jusqu’à 6 connexions tandem sont permises ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 12 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 6 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Exemple de connexion tandem utilisant 4 opérateurs de réseaux ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 13 Département de génie électrique Tiré de Exfo App. Note 153 Topologies des connexions tandem ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 • en cascade • nichées • entrelacées 14 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 7 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Encapsulation des signaux clients Tiré de Exfo App. Note 153 ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 15 Département de génie électrique Étapes de l’encapsulation des signaux clients 1. Le mappage dans l’OPU du signal client permet de synchroniser les bits clients avec les bits OTN (=adaptation du signal client à l’OTN) G.709 spécifie des mappages synchrones et asynchrones variés plus flexibles que SONET • • • clients OC/STM : synchrones; même horloge Null ou PRBS : séquences synchrones spécifiées pour les tests des opérateurs de réseaux clients ATM, Ethernet, etc. : asynchrones, horloges différentes; GFP (Generic Framing Procedure) tolérance sur les débits OTNk : ± 20ppm l’en-tête OPU contient les informations de mappage ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 16 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 8 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 2. L’en-tête ODU ajoute à l’OPU les informations de supervision de chemin complet (du début à la fin du chemin client) Les informations de suivi de connexion tandem 3. L’en-tête OTU ajoute à l’ODU les informations de début de trame (Frame Alignment Signal, AFS) de supervision de ligne correction d’erreur de transmission sur la ligne 4. Les bits de la trame OTU sont brouillés Pour éviter de longues chaînes de canaux Sauf les octets d’alignement de trame 5. L’OTN est converti optiquement et devient OCh ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 17 ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 18 Département de génie électrique Département de génie électrique Professeur: Véronique François 9 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Trame OTUk Tiré de Fujitsu «The Key Benefits of OTN Networks» 2010 • 4 lignes x 4080 colonnes d’octets • Octets 1 à 6 : alignement de la trame (FAS) • Octet 7 : MFAS peut être utilisé pour l’alignement de trames multiples, jusqu’à 256, sur un même FAS • Octets 8 à15 : en-tête OTU • 4 x 256 octet de correction d’erreur ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 19 Département de génie électrique En-tête OTU • SM (Section Monitoring) : supervision de la ligne 8: TTI (Trail Trace Identifier), distribué sur plusieurs trames, 64 octets de long 9 : contrôle de parité BIP-8 10 : BEI (Backward Error Identifier) , BIAE (Backward Incoming Alignment Error) , BDI (Backward Defect Indentifier) et IAE (Incoming Alignment Error) • 11-12 : canal de communication GCC0 (ligne) à l’usage de l’opérateur de réseau • 13-15 : réservés; octets non spécifiés actuellement ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 20 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 10 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 En-tête ODU • RES : réservés, non spécifiés actuellement • PM (Path Monitoring) et TCMi (où i=1,..,6 pour les 6 connexions tandem possibles) 3 octets chaque contiennent le mêmes types d’information que SM dans l’en-tête OTU ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 Département de génie électrique • TCM ACT (Activation) : non défini pour le moment • EXP : pour l’usage expérimental des opérateur de réseaux • GCC1 et GCC2 : canaux de communications similaires à 21 GCC0 En-tête OPU • PSI (Payload Structure Id) PT (Payload Type) : définit le type de charge utile contenu dans la trame 25 octets de long, multi-trame, non définis pour le moment • Autres octets : définis selon les types de mappages (variés) Consulter G.709 pour plus d’information sur un type de charge utile ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 22 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 11 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 • Que peut-on faire avec 6 dB de plus sur un budget de liaison ? 1. Permettre aux composantes de vieillir en toute quiétude : la performance peut descendre à 25% de la performance initiale sans que la qualité de transmission en souffre 2. Quadrupler la longueur de la liaison 3. Augmenter le débit du système Les coûts augmentent proportionnellement au nombre d’équipements ou exponentiellement avec la puissance des lasers, la sensibilité des récepteurs ou la fréquence de modulation ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 23 Département de génie électrique Correction d’erreur sans voie de retour (Forward Error Correction, FEC) Fujitsu 2004 • Sert à contrôler les erreurs de transmission Introduit une structure connue dans une séquence de données Permet au Rx de détecter et de corriger les erreurs de transmission sans avoir à demander la retransmission (càd sans «voie de retour» • Efficace et économique Augmente le budget de liaison • Offre typiquement 6.3 dB d’amélioration avec G.709 ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 Département de génie électrique Professeur: Véronique François • Les fabricants offrent mieux; ASIC disponibles : 7 à 9 dB Limite le nombre de répéteurs ou d’AFDE, la puissance des transmetteurs ou la sensibilité24des récepteurs 12 ELE787 - Systèmes de transmission. Chapitre 7, OTN 2013-04-02 Codage Reed Solomon (255,239) • Spécifié par G.709 • Utilisé dans les industries vidéo, de stockage de données, spatiale, etc. • Type de code (n,k) où k est le nombre d’octects en entrée et n le nombre d’octets en sortie du codeur Les messages sont divisés en block de k données ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 25 Département de génie électrique OTN & WDM • OTN supporte la présence de canaux qui ne sont pas encapsulés dans des trames OTU Ex.: SONET/SDH, Gb Ethernet Ils sont déjà sous forme optique : on évite ainsi o- e-o et beaucoup d’entête Mais ces canaux ne bénéficient pas du FEC et des fonctionnalités OA&M d’OTN • Bénéfices = polyvalence déployer des λ OTN (performances améliorées) sur des réseaux SONET/SDH existants ajouter des λ moins chères (GEth) pour des liaison Metro par ex. ELE787 : Cours 12 Hiver 2013 26 Département de génie électrique Professeur: Véronique François 13
