Optikai hálózati megoldások. Ígéretes optikai architektúrák

Optikai hálózati megoldások Ígéretes optikai architektúrák Jakab Tivadar Budapesti Mûszaki Egyetem Híradástechnikai Tanszék E-mail: [email protected]

Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

1

Célkítûzés • az optikai hálózati technológiából származó lehetséges elõnyök számbavétele • elõnyös tulajdonságokkal rendelkezõ optikai hálózati architektúrák bemutatása • klasszikus SDH és új optikai átviteli hálózati architektúrák gazdasági-mûszaki összehasonlító elemzése • az optikai hálózati architektúrákkal gerinchálózati és nagyvárosi környezetben elérhetõ elõnyök összefoglalása • optikai hálózatok tervezésének néhány lényeges szempontja Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23. • EURESCOM P615 és P709 projektek eredményei alapján részletes információk: www eurescom de

2

Az SDH átviteli hálózatok felismerhetõ korlátai • a rendelkezésre álló optikai szálak sávszélességének csak töredékét képesek kihasználni (egyetlen hullámhossz) • a robbanásszerû átviteli kapacitásigény növekedést a technológia nem képes hatékonyan követni • kapacitáskihasználsái korlátok gyûrûkben • kapacitásbõvítési nehézségek telítés határára került gyûrûkben


3

Optikai hálózati réteg Mi változhat és mi marad változatlan? • változatlan – alapvetõ hálózati funkciók alapelvei (védelem, útképzés) – hálózati szerkezet (részhálózatok hierarchiájára épül) – átviendõ információ döntöen elektronikus formában • újdonságok – komponensek, berendezések, hálózati funkciók imple-mentálása, passzív elemek meghatározó súlya Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23. – jellemzõk: költség - alacsony megbízhatóság -

4

Az optikai hálózati technológia térhódításától várható elõnyök

• az optikai szálak sávszélességének többszörös kihasználása: WDM - hullámhossz-multiplexálás • hálózati szinten többlet átviteli kepacitás – viszonylag kis komplexitásnövekedés mellett – kis megbízhatósági többletkockázat mellett - a döntõen passzív optikai elemek nagy megbízhatóságúak – viszonylag kis többletköltség mellett - a döntõen passzív optikai elemek viszonylag olcsóak • az optikai hálózati réteg kínálta többletrugalmasság szolgáltatásminõségi és kapacitáskihasználtsági többletet eredményezhet


5

Optiakai hálózati architektúrák gazdasági-mûszaki elemzése 1. Motiváció • az optikai hálózati réteg kialakításában meghatározó szerepre alkalmas architektúrák azonosítása • az egyes architektúrák relatív elõnyeinek és hátrányainak meghatározása (referencia a rokon SDH architektúra) • az egyes architektúrák optimális alkalmazási feltételeinek meghatározása (pl. gerinchálózati/nagyvárosi környezet, optimális igényminta,) Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

6

Optiakai hálózati architektúrák gazdasági-mûszaki elemzése 2. Az alkalmazott elemzési módszer • összehasonlítás tipikus hálózati alkalmazások alapján • 5-8 csomópontos hálózati mintapéldák különbözõ átviteli igénymintákkal és nagyságokkal • részletes hálózatméretezés (átviteli utak és kapacitások, eszközkonfigurációk és kapacitások) • analízis a méretezett mintapéldák alapján


7

Optikai hálózatok kialakítása SDH védelem alkalamzása

Elektronikus védelem és optikai útképzés Optikai védelem és optikai útképzés

Elektronikus védelem és elektronikus útképzés SDH védelem

Optikai védelem és elektronikus útképzés

nem alkalamzható

Jelen


idõ

8

Az elemzett hálózati architektúrák Architektúra

Útképzés

Védelem

Kulcsberendezések Elektromos Optikai nincs ADM

elektromos osztott multiplex szakasz védelem (MSSP) optikai + elektromos lineáris multiplex szaADM OADM elektromos kasz védelem (MSP) javítható a csomópontok logikai sorrendcseréjével optikai optikai osztott multiplex szakasz OMSSP gyûrû ADM vagy DXC OADM és opt. kapcsolók (SDH kliens) (+ elektromos) védelem (MSSP) nincs SDH DXC elektromos DXC alapú helyreállítás DXC szövevény ( elektromos ) MWTN optikai OXCalapú helyreállítás DXC OXC (SDH kliens ) szövevény (+elektromos) ( optikai) SDH MSSP gyûrû gyûrû CSgyûrû

elektromos


9

Színezett szakaszokból álló gyûrû • • • •

Colored Section Ring - France Telecom hullámhossz útképzés lineáris multiplex szakasz védelem (SDH) hagyományos SDH ADM-ek (duplikált optikai vonalvégzõ-désekkel a lineáris MSP miatt) • motiváció: kapacitásnövelés, jobb berendezéskihasználás • alkalamzás: nagyvárosi hálózatok


10

CS gyûrû csomóponti képe


11

CS gyûrû útképzés


12

CS gyûrû védelem


13

Színezett szakaszokból álló gyûrû • teljes elektronikus kapacitás üzemi célokra (SDH PP, MSSP) • logikai gyûrû: megváltoztatható csomópontsorrend • logikai értelemben nem szomszédos csomópontok között elektronikus útképzés • alapesetben az elektronikus útképzõ közbülsõ pontok hibájával szemben védtelen a lineáris MSP miatt


14

Extra védelmek CS gyûrûn • MSSP gyûrû CS gyûrû felett – védelmet javítja – kapacitásfelhasználási elõnyöket rontja – bonyolult együttes mûködtetés (lineáris MSP - MSSP)

• 1+1 útvédelem CS gyûrû felett – átvédelem a csomóponthiba ellen a kapacitásfelhasználási elõnyök rontása árán

• csomópontátsorrendezés a nem védett funkció eliminálására – a nem védett funkciót szükségtelenné teszi, nem kell elektronikus útképzés, a végpontok szomszédosak, minden út egyetlen multiplex szakasz Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

15

OMSSP gyûrû • • • • •

osztott optikai multiplex szakasz védett gyûrû optikai útképzés optikai védelem transzparens SDH kliens esetén TM, ADM vagy DXC a csomóponti eszköz az OADM mellett


16

OMSSP csomópont


17

OMSSP útképzés és védelem A

D

B

C


A

D

B

C

18

OMSSP gyûrû • • • •

transzparens optikai architektúra szövevény gyûrû infrastruktúrán könnyen bõvíthetõ csak optikai rétegbeli védelemt biztosít, a kliens rétegbeli funkciók védelmérõl gondoskodni kell


19

MWTN szövevény • Multi-Wavelength Transport Network - ACTS projekt eredmény • optikai útképzés • optikai védelem (helyreállítás) • opcionális az elektronikus útképzés • lehetséges az elektronikus (SDH) helyreállítás


20

MWTN csomópont TUNABLE FILTERS

OXCs

DXC TUNABLE Tx DROP


TUNABLE Rx ADD

21

Elemzési szempontok • Fizikai méret – kapacitásigény, optikai szál szükséglet • Gazdasági szempontok - egyszerûsített megközelítés – csak beruházási költség (berendezés, optikai szál alépítmény nélkül) • Rendelkezésreállás – átviteli utak jellemzése: DTR • Üzemeltetés - csak korlátozott vizsgálatok – optikai védelmi átkapcsolási idõk (MSSP gyûrû) – optikai helyreállítási idõk - elosztott algoritmus esetén Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

22

Optikai szál megtakarítása SDH MSSP gyûrûvel összehasonlításban (%) CSR

100.00%

OMS-SP STM64

90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00%


N8_UN_H

N8_HU_H

N8_NN_H

N5_UN_H

N5_HU_H

N5_NN_H

N8_UN_N

N8_HU_N

N8_NN_N

N5_UN_N

N5_HU_N

N5_NN_N

40.00%

23

Elemzési szempontok szerinti következtetések (4/1)

Méret, méretezés

• jelentõs optikai szál megtakarítás érhetõ el az optikai architektúrák alkalamzásával (több mint 50%-os megtakarítás SDH MSSP STM-16-tal összevetve) • az egyes optikai architektúrák különbözõ igényminták esetén biztosítanak optimális kapacitáskihasználást – pl. CS gyûrû - ciklikus (csak szomszédok közötti) igények • az SDH architektúrák méretezésére kifejlesztett módszerek az optikai architektúrákra adaptálhatók


24

Beruházási költségek megoszlása OMSSP gyûrû esetén (SDH kliens réteg, SDH DXC ber.)

100% 90% 80% 70% 60%

Optical

50% 40%

Electrical

30% 20% 10% 0% N5_NN_N N5_NN_H

N5_HU_N

N5_HU_H N5_UN_N N5_UN_H

N8_NN_N N8_NN_H N8_HU_N



25

Beruházási költségek megoszlása MWTN szövevény esetén 100% 90% 80% 70% 60% 50%

infr. opt. ber.

40%

SDH ber.

30% 20% 10% 0% 5 nn_n

5 nn_h

5 h_n

5 h_h

5 u_n

5 u_h

8 nn_n

8 nn_h


8 h_n

8 h_h

8 u_n

8 u_h

26

Beruházási költségek megoszlása CS gyûrû esetén 100% 80% 60% 40% Optical

20%

Electrical

0% N5_NN_N N5_NN_H

N5_HU_N

N5_HU_H N5_UN_N

N5_UN_H N8_NN_N

N8_NN_H N8_HU_N



27

Relatív berendezésköltségmegtakarítások SDH MSSP gyûrûvel összevetve (%) 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% -10.00%

N5_NN_N

N5_HU_N

N5_UN_N

N8_NN_N

N8_HU_N

N8_UN_N

N5_NN_H

N5_HU_H

N5_UN_H

N8_NN_H

N8_HU_H

N8_UN_H

-20.00% -30.00% -40.00% -50.00% -60.00%

CSR OMS-SP

-70.00%


28

Beruházási költségek összehasonlítása MWTN és SDH Beruházási költség szövevényre 5 csomópontos egyenletes igényminta mellett 16 14 Infrastruktúra

Költség (MECU)

12 10

Optikai ber.

8 6

SDH ber.

4 2 0 SDH

MWTN

SDH MWTN ötszörös igénynagyság


29


Költség: beruházási költség

• beruházási költségben jelentõs megtakarítások érhetõk el (30 -70% a referencia SDH architektúrákhoz viszonyítva) • növekvõ átviteli igényekkel a megtakarítások nõnek • a beruházási költség jelentõs részét az SDH berendezések adják (SDH kliens réteg) • az optikai berendezések alacsony költségûek (SDH kliens esetén az SDH berendezésköltségekhez viszonyítva) – az SDH berendezése 5-25%-a – OXC alkalamzás esetén magasabb - megnõhet Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23. 40%-ra

30

CS gyûrû rendelkezésreállása Különbözõ STM-1 kapacitású átviteli utak 8 csomópontos gyûrûben

6.0000E-05 5.0000E-05

DTR

4.0000E-05 3.0000E-05 2.0000E-05

CSR

1.0000E-05

CSR REO

0.0000E+00 4 phys.spans 3 phys.spans 2 phys.spans


CSR 1+1 PP

31

OMSSP gyûrû rendelkezésreállása STM-1 kapacitású utak 5 csomópontos gyûrûben 7.0000E-05

6.0000E-05

5.0000E-05 DXC 1szakasz DXC 2 szakasz DXC 3 szakasz ADM 1szakasz ADM 2 szakasz ADM 3 szakasz

DTR

4.0000E-05

3.0000E-05

2.0000E-05

1.0000E-05

0.0000E+00 default

1+1 t

1+1 a

1+1 a&t

1+1 LTE


1+1 LTE&a&t

1+1 LTE&a

1+1 LTE&t

32

STM-1 kapacitású utak rendelkezésreállásának összevetése 7.0000E-05

6.0000E-05

5.0000E-05

DTR

4.0000E-05

1 szakasz 2 szakasz 3.0000E-05

SDH MSSP

2.0000E-05

1.0000E-05

0.0000E+00

MSSP

CSR

CSRREO

OMSSP

OMSSP t

OMSSP a


OMSSP lte OMSSP all

33

STM-1 kapacitású utak rendelkezésreállásásnak összevetése MWTN és SDH szövevényen STM-1 kapacitású átviteli utak rendelkezésreállása 8 csomópontos hálózatban 5.0E-05

SDH szöv.

4.5E-05

MWTN

4.0E-05 3.5E-05

DTR

3.0E-05 2.5E-05 2.0E-05 1.5E-05 1.0E-05 5.0E-06 0.0E+00 1 szakasz

2 szakasz


3 szakasz

34


Rendelkezésreállás

• az optikai és SDH architektúrák rendelkezésreállási jellemzõi (átviteli utak vizsgálata alapján) hasonlóak • az optikai gyûrûk kicsit jobb, az optikai szövevény kicsit rosszabb jellemzõket mutat, mint a megfelelõ SDH architektúra • a különbség egy-egy STM-1 kapacitású átviteli útra nézve néhány tizedmásodperces eltérést jelent a rendelékezésre-állásban éves szinten


35

Elektronikus és optikai kapcsolási idõk MSSP esetén 14 12

SDH MSSP OMSSP

Idõ [ms]

10 8 6 4 2 0

Csp. hiba

Kétirányû kapcsolat hibája

Egyirányú kapcsolat hibája


Egyirányú jelminõség romlás

36

Helyreállítási idõk SDH és MWTN szövevényen 350

Helyreállítási idõ [ms]

300

Max. Min.

250 200 150 100 50 0 5 csp.

8 csp. SDH

5 csp.

8 csp. MWTN


5 csp. 8 csp. MWTN hullámhosszkonverzióval

37


Üzemeltetés: reagálási idõk

• az optikai védelmi átkapcsolás lassabb mint az elektronikus, de a 15 ms-os tartományon belül marad a vizsgált hétcsomó-pontos gyûrû esetén • az optiaki alapú helyreállítás 5-10%-kal lassabb mint az elektronikus (min. értékek, elosztott algoritmus esetén) • a hullámhossz-konverzió alkalmazása felgyorsítja az optikai alapú helyreállítást, és növelí a tartalékfelhasználás hatékonyságát


38

Architektúrák szerinti következtetések (3/1)

Színezett szakaszokból álló gyûrû • a beruházási költség jelentõsen kisebb mint SDH gyûrû esetén (30-70%), és kisebb mint OMSSP gyûrû esetén • az SDH gyûrûhöz képest elérhetõ költségmegtakarítás növekvõ átviteli igényekkel növekszik • több optikai csatornát igényel mint az OMSSP gyûrû • a kliens SDH rétegben implementált védelem (lineáris MSP) véd mind a kliens mind a szerver rétergbeli hibákkal szemben, és hatékonyan javítható az optikai réteg többletrugalmasságának köszönhetõen • az átviteli utak rendelkezésreállása kicsit jobb mint ElsõMSSP magyar gyûrûben WDM Workshop 1999. március 23.

39


Osztott optikai multiplex szakasz védett gyûrû

• hatékony költségfelhasználás nagy átviteli igények esetén érhetõ el • bár az útképzés és a védelem optikai, a költségek meghatározó hányada az SDH berendezésekbõl származik (SDH kliens) • védelmet csak az optikai (szerver) rétegben biztosít, a kliens rétegbeli funkciók védelmérõl külön kell gondoskodni


40


Többhullámhosszú szövevény

• hatékony költségfelhasználás nagy átviteli igények esetén érhetõ el • az SDH szövevényhez képest elérhetõ költségmegtakarítás növekvõ átviteli igényekkel növekszik


41

Architektúrák elõnyei és hátrányai (3/1)

Színezett szakaszokból álló gyûrû • elõnyök – SDH berendezések újrafelhasználása a kapacitáskihasználás javításával – egyszerû védelmi séma – gyakorlatilag rendelkezésre áll, telepíthetõ • hátrányok – csak SDH kliens réteg számára – az SDH gyûrûknél megismertel azonos bõvítési nehézségek • optimális alkalmazási környezet: nagyvárosi hálózatok Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

42


Osztott optikai multiplex szakasz védett gyûrû

• elõnyök – transzparens optikai átvitelt biztosít – a kliens rétegben pont-pont kapcsolatok, egyszerûen bõvíthetõk • hátrányok – az MSSP védelem optikai implementálása még további fejlesztést igényel • optimális alkalmazási környezet: nagyvárosi és gerinchálózat Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

43


Többhullámhosszú szövevény

• elõnyök – transzparens optikai átvitelt biztosít • hátrányok – az optikai alapú helyreállítás az optikai hálózati réteg további fejlesztéseket igényel az optikai hálózatmendzselés terén – bevezethetõsége, alkalmazhatósága alapvetõen az optikai rendezõ (OXC) érettségétõl függ • optimális alkalmazási környezet: gerinchálózat Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

44

Optikai hálózatok tervezési kérdései • az SDH hálózatok tervezése, méretezése során kidolgozott módszerekre és eljárásokra alapozható • az SDH hálózatokra kidolgozott módszerek és eljárások jelentõs része adaptálható • új tervezési részproblémák jelennek meg, új módszerek is szükségesek – pl. hullámhossz-útképzés - színezési probléma – CS gyûrû - csomópontsorrendezés – többrétegû hálózatok - hálózati funkciók optimális megvalósítása (védelem, helyreállítás) • technológiafüggetlen tervezõeszközök szükségesek • stratégiai tervek szükségesek (bevezetés, kialakítás) Elsõ magyar WDM Workshop 1999. március 23.

45

Összefoglalás, végkövetkeztetések

• a hullámhossz-multiplexálás alapú optikai hálózatok jelentõs elõnyöket kínálnak az átviteli hálózatok fejlesztésében: – meglévõ optikai szálak kapacitásának kihasználása – nagyobb kapacitású átviteli rendszerk relatíve kis többletbonyolultség és többletköltség árán – új szolgáltatások, jobb szolgáltatásminõség, hatékonyabb költségfelhasználás – jelentõs megtakarítások az SDH architektúrákkal összehasonlítva (szál: >50% , költség: 20-50%) • az optikai hálózatok tervezése a meglévõ tervezési módszerekre ráépíthetõ, új tervezési problémák is felmerülnek, a technológiafüggetlen tervezési a jövõ Elsõmegközelítésé magyar WDM Workshop 1999. március 23.

46

Optikai hálózati megoldások. Ígéretes optikai architektúrák

Recommend Documents