Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
0 likes1,601 views
Документ описывает архитектуру нового поколения ROADM Cisco NLight, которая обеспечивает высокую гибкость, масштабируемость и автоматизацию для сетей DWDM. Основное внимание уделяется инновациям в области обработки спектра, включая поддержку до 96 каналов с шагом 50 ГГц и интеграцию новых оптических мультиплексоров. Технологии цветных и безцветных портов, а также многопортовые пассивные патч-панели создают возможности для построения полностью перенастраиваемых сетевых инфраструктур.
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
- 1. Гибкие перестраиваемые узлы вводавывода нового поколения – Cisco nLight ROADM Борис Черваков Инженер-консультант 19.12.2013 © 2013 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.
- 2. Архитектура Cisco nLight Конвергенция, Гибкость, Масштабируемость nLight Silicon nLight ROADM 100G и далее… Различные модуляции Производительность Полная гибкость Отсутствие ручных настроек Масштабируемость nLight Control Plane Обмен информацией Автоматизация и оптимизация Программируемость 2
- 3. Задачи стоящие перед DWDM сетью Проблема Проблема Постоянный рост трафика Динамично изменяющееся распределение трафика Решение Решение Увеличение пропускной способности сети Увеличение гибкости и программируемости сети Увеличение количества 50 ГГц каналов Увеличение эффективности использования спектра Увеличение количества оптических направлений Автоматизация включения сервисов
- 4. Увеличение пропускной способности DWDM сети 50 ГГц ITU
- 5. Увеличение количества 50 ГГц каналов от 80 до 96 каналов в C-Band, согласно ITU-T 50 ГГЦ сетке частот Расширенный C-band ...... 4 канала в начале спектра 12 каналов в конце спектра 1528.77 - 1529.94 Существующие 80 каналов 1562.23 - 1566.72 Новые лазеры, перенастраиваемые на 96 длин волн Новые усилители с поддержкой расширенного диапазона Новые Add/Drop мультиплексоры с поддержкой 96-ти каналов
- 6. Увеличение спектральной эффективности 50 ГГц сетка ITU-T Фиксированные расстояния Неиспользуемая полоса 50 ГГц сетка ITU-T Уменьшение расстояния между каналами Эффективное использование спектра Ёмкость DWDM сети ограничена максимальным количеством каналов, которая определяется фиксированной сеткой частот ITU-T
- 7. Использование «Суперканалов» 50 ГГц сетка ITU-T Весь спектр с шагом 12.5 ГГц Фиксированные расстояния Неиспользуемая полоса Суперканал, состоящий из нескольких, близко расположенных поднесущих Для использования «Суперканалов» необходима возможность гибкого и более гранулярного выделения полосы/части спектра, что требует внедрения новых, принципиально отличающихся, оптических мультиплексоров.
- 8. Flex Spectrum ROADM 100 Gbps 1 Tbps 1 Tbps 7 - Odd 6 - Even 6 - Odd 5 - Even 5 - Odd 4 - Even 4 - Odd 3 - Even 3 - Odd o Увеличения ширины спектра занятого под сервис с шагом ∆f = 12.5 GHz 2 - Even o Возможность вносить общее затухание для участка спектра 2 - Odd o Возможность плавного увеличения занимаемого спектра на канал 400 Gbps o Возможность эффективного размещения каналов с разной полосой и модуляцией 1- Even • Flex Spectrum ROADM убирает все ограничения на ширину канала и формат модуляции 1 - Odd o Скорости или модуляции не попадающие в стандартную сетку каналов, не могут пройти через фильтр 100 Gbps 100 Gbps • Классический ROADM поддерживает длины волн в фиксированной 50 ГГц сетке частот ITU-T
- 9. Технология FlexSpectrum ROADM piano tilt piano MEMS: Array of tilting Mirrors • Array of tilting mirrors, tilting in 2 directions. • Continuous control of reflected beam angle. Stack of LC & Birefringent wedges • Each LC layer controllably rotates polarization • Each wedge refracts the light in one of 2 directions based on polarization • For N LC layers, 2N discrete beam angles are possible. DLP • 2-D array of tilting mirrors • 2 reflected beam directions only LCOS: Array of LC Pixels • Phased array beam steering • Continuous control of reflected beam angle.
- 10. Архитектура Flex Spectrum DWDM FlexSpectrum DWDM система 50GHz DWDM система DSP на передающей стороне TX1 TX2 Flex Spectrum ROADM TX3 TX4 Optical multiplexer Обработка сигнала Уменьшение расстояния между каналами Ch1 Ch1 Ch2 50GHz Ch3 Ch3 50GHz Ch4 50GHz
- 11. Когерентный ввод/вывод каналов Когерентный приемник 100 Gb (1) 100 Gb (2) Flex Spectrum ROADM Splitter Drop 100 Gb (3) 100 Gb (4) 400 Гбит/с Суперканал Передатчик в Найквист фильтрацией (100Gb QPSK поднесущие) 100 Gb (1) 100 Gb (2) Flex Spectrum ROADM Coupler Add 100 Gb (3) 100 Gb (4)
- 12. Ёмкость DWDM системы Емкость на пару волокон 24 - 28 Терабит в секунду 30 25 19 - 22 20 15 9,6 10 5 0,8 0 10 Gbps 80 Ch 100 Gbps 96 Ch 200+ Gbps 96 Ch 200+ Gbps Flex Spectrum До 150 Ch
- 13. Увеличение гибкости и программируемости DWDM сети
- 14. Классический ROADM ROADM дает определенную гибкость DWDM – Любая длина волны в любом месте сети Но это статичная, относительная гибкость. Любые изменения топологии требуют ручного вмешательства
- 15. Colored & Directional ROADM Colored Add/Drop К каждому порту мультиплексора привязана уникальная фиксированная частота Directional Add/Drop Порты мультиплексора жестко привязаны к определенному оптическому направлению Из-за этих ограничений, смена длины волны или направления сервиса невозможна без физической перекроссировки патч-кордов на терминальных узлах
- 16. Colorless & Omni-directional ROADM Функционал Colorless и Omni-directional дают дополнительную гибкость, необходимую для построения полностью перенастраиваемой сети Colorless Add/Drop Нет жёсткой привязки частоты к конкретному порту мультиплексора Любая частота на любой порт Omni-Directional Add/Drop Лямбда с любого порта может быть смаршрутизирована в любое оптическое направление на узле Использование Colorless и Omni-Directional, позволяет изменять длину волны и направление любого DWDM сервиса программно, без необходимости какого-либо физического вмешательства
- 17. Функционал Contentionless Использование Omni-directional приводит к неоптимальному использованию частотного ресурса на терминальных узлах Mesh-сети. Более эффективное использование частот обеспечивает переход на архитектуру Contentionless. Contentionless Add/Drop Одинаковая частота может быть одновременно использована на нескольких портах одного мультиплексора Функционал Contentionless позволяет терминировать на одном Add/Drop мультиплексоре N сервисов с одинаковыми длинами волн, где N равно количеству оптических направлений на данном узле
- 18. Концепция nLight ROADM Полный программный контроль; Никаких физических перекроссировок Omni-Directional – ROADM ports are not direction-specific (re-route does not require fiber move) Flex Spectrum – Ability to provision the amount of spectrum allocated to wavelength(s), allowing for 400 Gb and 1T channels. Colorless – ROADM ports are not frequency-specific (re-tuned laser does not require fiber move) Contentionless - Same frequency can be added/dropped from multiple ports on same device. Основа для построения многоуровневой программируемой сетевой инфраструктуры
- 19. Архитектура и компоненты nLight ROADM
- 20. Архитектура Cisco nLight ROADM Направление 1 Направление1 Направление 2 Направление 2 Направление 3 Направление 3 Направление N Направление N Усилители Усилители Усилители Усилители 16-WXC-FS 16-WXC-FS 16-WXC-FS 16-WXC-FS EDRA или MAL-less EDFA Wavelength Cross-Connect Взаимодействие между направлениями Модульная патч-панель Add/Drop Модульная патч-панель Транспондеры или IPoDWDM
- 21. Логическая схема узла nLight ROADM AMPLIFIER(S) 16-WXC-FS Пассивная модульная патч-панель CCOFS ADD/DROP AMPLIFIER(S) Работа по принципу «Route & Select» 16-WXC-FS Когерентное детектирование упрощает локальный ввод/вывод каналов и увеличивает гибкость конфигурации 16-WXC-FS AMPLIFIER(S) Порты 16-WXC-FS используются для подключения оптических направлений и/или локального ввода/вывода Пассивная модульная патч-панель снижает количество кроссировок и сложность инсталляции
- 22. AMPLIFIER(S) Усилители для nLight ROADM • Для компенсации больших потерь на ROADM, каждое направление комплектуется двумя усилителями – Pre-amplifier и Booster • В качестве усилителей могут быть использованы MAL-Less EDFA-17 и EDFA-24, которые поддерживают весь спектр частот, необходимый для работы Flex Spectrum ROADM. • Для получения максимальных оптических характеристик используются новейшие, специально разработанные для применения в DWDM сетях следующего поколения, усилители EDRA, сочетающие в себе функционал EDFA и Рамановского усилителей
- 23. EDRA: новое поколение усилителей Интегрированный EDFA и обратно направленный Рамановский усилитель позволяют получить оптимальные оптические характеристики и масштабируемость сети Два типа модулей: с встроенными Pre и Booster EDFA (EDRA-2) для использования в узлах с ROADM и только с Pre EDFA (EDRA-1) для использования на узлах усиления Два возможных максимальных коэффициента усиления: до 26 дБ и до 35 дБ 2x LC разъема COM-TX/RX MPO разъем для подключения OCM/CD/OTDR 1x LC LINE-TX 2x LC разъема OSC-TX/RX E-2000 PS PC LINE-RX
- 24. Преимущества EDRA Ультра низкие вносимые шумы • Увеличение максимального расстояния передачи без регенерации сигнала • Готов для внедрения требовательных к OSNR форматов модуляции (16-QAM и т.д.) Компактные размеры • Одно оптическое направление с ROADM и усилителем в одном компактном шасси • Dynamic Gain Equalizer (DGE) в одном компактном M6 шасси Простые инсталляция и настройка • Подключение OTDR, CD и OCM • Настройка (калибровка) без использования внешней длины волны
- 25. nLight ROADM 16-WXS-FS 16-WXC-FS • The card is composed of two functional sections: ̶ A mono-directional 1 x 16 Wavelength cross-connect (WXC) – de-multiplexer section ̶ A mono-directional 16 x 1 Wavelength cross-connect (WXC) – multiplexer section • Both sections can manage (on each port) up to 96 channels; 50 GHz spaced • The multiplexer section can selectively send any wavelength combination from 16 input ports to a common (COM-TX) output port • The de-multiplexer section can selectively send any wavelength combination from its common (COM-RX) input port to any of the 16 output ports • An upgrade port is available for expansion to 32 degrees • Optical channel monitors continuously read per-channel power level from all optical ports • Both OCM and WXC blocks can manage (on each port) a “flex” optical spectrum for each of the WXC ports
- 26. 16-ти портовый Flex Spectrum ROADM Основа для построения полностью гибкого DWDM уровня Flex Spectrum ROADM с шагом 12,5 ГГц Состоит из двух основных функциональных блоков: 1 x 16 WXC – демультиплексор 16 x 1 WXC – мультиплексор 16 портов для терминации оптических направлений и/или подключения локального ввода/вывода Возможность расширения до 32 портов 2x LC для расширения количества портов до 32 4x MPO8 для подключения к патч-панели 2x LC разъема COM-TX/RX
- 28. Принцип работы «Route & Select» (I) • Второй модуль WSS добавлен на входе каждого оптического направления Архитектура “Route & Select” Направление B • Демультиплексирующий WSS «маршрутизирует» любые комбинации длин волн с COM-RX на любые EXPRESS порты (другие направления или локальный вывод) Ввод Вывод WSS ‘Route’ WSS ‘Select’ Направление A Направление C • Архитектура позволяет создавать масштабируемые omni-directional & colorless системы Полносвязная пассивная патч-панель WSS ‘Route’ • Каналы изолируются на входящем и исходящем мультиплексорах, повышая оптическую производительность WSS ‘Route’ WSS ‘Select’ • Мультиплексирующий WSS ‘выбирает’ любые комбинации длин волн с EXPRESS портов (другие направления или локальный ввод) и отправляет их на COM-TX WSS ‘Select’
- 29. Принцип работы «Route & Select» (II) Route 96 каналов & Demux Любая комбинация уникальных длин волн на любой порт Направление X Select & Mux 96 каналов Любая комбинация длин волн
- 30. Кроссировки внутри nLight ROADM узла • 16 портов на ROADM позволяют создать Mesh-узел c M оптическими направлениями и N портами для подключения локального ввода/вывода (где M+N=17) • Для транзитных каналов, порт ROADM для каждого оптического направления должен быть подключен к порту ROADM’ов всех других направлений • Omni-directional ввод/вывод требует чтобы N портов локального ввода/вывода были подключены к М оптическим направлениям • Необходима полносвязная инфраструктура, которая обеспечить прямые оптические соединения между всеми мультиплексорами на узле 16 ROADMs 16 ROADMs (degrees) Plus Add/Drop Full mesh = n*(n-1) портов (n=17) 272 двунаправленных (TX/RX) портов Патч-панель Необходимо модульное масштабируемое решение
- 31. Пассивная расширяемая патч-панель • Каждый 16-WXC-FS имеет 32 физических подключения (16x TX и 16x RX) • Большое количество портов гарантирует гибкость и хорошую масштабируемость решения в будущем • Расширяемая патч-панель предназначена для соединения оптических компонентов узла друг с другом и позволяет значительно снизить количество физических кроссировок между ними, облегчая инсталляцию и дальнейшую эксплуатацию оборудования, повышая надежность • Использование MPO разъемов так же способствует уменьшению внутриузловых соединений • Модульная унифицированная конструкция позволяет расширять функционал различными пассивными компонентами, по мере необходимости • Все пассивные элементы оснащены USB портами для сбора инвентарной информации, а также для подачи эл. питания для работы встроенных фотодетекторов
- 32. Пассивная расширяемая патч-панель • • • • • • Пять типов модулей, устанавливаемых в 1 RU шасси Каждое шасси вмешает до четырех модулей Масштабируемость до 16 оптических направлений с инкрементом 4 Поддержка Сolorless и Omni-directional ввода/вывода Пассивное решение обеспечивающее максимальную надежность Встроенные фотодетекторы для контроля мощности оптического сигнала 5-Degree Mesh 4-Degree Upgrade 4x4 Colorless A/D 16x1 Colorless A/D MPO LC Adapter
- 33. Обзор MESH модулей патч-панели NCS2K-MF-DEG-5 Базовый элемент для построения полносвязных оптических соединений 5x MPO портов (4x TX/RX порта в каждом MPO) Позволяет терминировать до пяти направлений без локального ввода/вывода или меньшее количество направлений плюс порты локального ввода/вывода MF-DEG-5 A1 B1 C1 D1 AD1 Порта ввода/вывода могут быть Directional или Omni-Directional, Colorless или Colored NCS2K-MF-UPG-4 Degree #1 Обеспечивает полносвязное соединение четырех оптических направлений с другими четыремя Degree #2 оптическими направлениями 8x MPO портов (4x TX/RX порта в каждом MPO) Элемент предназначенный для увеличения количества оптических направлений или портов ввода/вывода на узле Degree #5 Degree #6 Degree #3 Degree #7 Degree #4 Degree #8
- 34. Mesh панель NCS2K-MF-DEG-5 Pd1 Pd2 Pd3 Pd4 Pd5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 DEG-1 DEG-2 DEG-3 DEG-4 DEG-5
- 35. Mesh панель NCS2K-MF-UPG-4 DEG-8 8 7 6 5 4 3 2 1 DEG-7 8 7 6 5 4 3 2 1 DEG-6 8 7 6 5 4 3 2 1 DEG-5 8 7 6 5 4 3 2 1 Pd5 Pd1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 DEG-1 DEG-2 DEG-3 DEG-4
- 36. 4-х канальная панель ввода/вывода NCS2K-MF-4X4-COFS • • • • • • • 2x 4x4 оптический splitter/coupler MPO разъем для подключения к Mesh патч-панели 4x LC разъёмов для подключения транспондеров Все лямбды с портов ADD1-4 реплицируются на порты COM-TX1-4 Все лямбды с портов COM-RX1-4 реплицируются на порты DROP1-4 Встроенный мониторинг мощности оптического сигнала Используется для построения Colorless и/или Omni-directional ввода/вывода
- 37. 16-ти канальная панель ввода/вывода NCS2K-MF-16AD-CFS • 1 x 16 оптический Spliter / Coupler • 16x LC разъёмов для подключения транспондеров и 1x LC для подключения к DWDM инфраструктуре • Встроенный мониторинг мощности оптического сигнала • Используется для построения Colorless и/или Omni-directional ввода/вывода
- 38. Панель MPO-8LC адаптер NCS2K-MF-MPO-8LC • Объединяет 4x LC в один MPO разъем • Встроенный мониторинг мощности оптического сигнала
- 39. Шасси для монтажа патч-панелей 15216-HD-EXT-PNL= До четырех патч-панелей устанавливается в одно 1RU шасси
- 40. Примеры построения узлов на базе Cisco nLight ROADM
- 41. Примеры конфигураций – Обозначения A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4 • 16 портов 16-WXC-FS представлены четырьмя группами по четыре порта в каждой • Буквы обозначают оптическое направление, цифры – номер MPO порта • Все соединения двунаправленные (TX + RX)
- 42. Примеры конфигураций – Обозначения Модуль Обозначение Количество MPO Количество LC MF-MPO-8LC MPO LC 1 4- Duplex MF-4x4-COFS 4x4 1 4- Duplex MF-16AD-CFS - 17 - duplex MF-DEG-5 5 - MF-UPG-4 8 -
- 43. 4 Degree ROADM + ввод/вывод MF-DEG-5 A1 B1 C1 D1 AD1
- 44. До 8 Degree ROADM + ввод/вывод E1 F1 G1 H1 MF-DEG-5 MF-DEG-5 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 AD1 D2 E2 F2 G2 H2 AD2
- 45. До 12 Degree ROADM + ввод/вывод
- 46. До 16 Degree ROADM + ввод/вывод
- 47. Терминальный узел до 16 A/D портов Colorless Omni-directional 1x16-COFS 1 x 16 MPO LC MPO LC TXP TXP TXP MPO LC TXP MPO LC Поддержка только для когерентных транспондеров N Contention-less 16-WXC-FS Y N
- 48. Терминальный узел до 64 A/D портов Colorless Omni-directional MPO LC 4x4 2x EDFA-xx 1 x 16 2x EDFA-xx ---- x 4 ------ 1 x 16 N Contention-less Blk Att. Y N
- 49. Терминальный узел до 96 A/D портов Colorless Omni-directional 16-WXC-FS MPO LC MPO LC 2x EDFA-xx 1 x 16 2x EDFA-xx ---- x 6 ------ 1 x 16 Y Contention-less Blk Att. Y N
- 50. Терминальный узел до 96 A/D портов Colorless Y Omni-directional Y Contention-less N Blk Att. 16-WXC-FS MPO LC MPO LC MPO LC 1 x 16 1 x 16 ODD MD-48 2x EDFA-xx MD-48 TXP TXP 2x EDFA-xx MPO LC EVEN
- 51. 4 Degree до 96 A/D каналов A4 B4 C4 D4 F MPO LC MPO LC MPO LC AD1 ODD ODD ODD ODD MD-48 MD-48 MD-48 MD-48 MD-48 MD-48 MD-48 MD-48 A1 B1 C1 D1 EVEN ODD ODD ODD N Contention-less MPO LC N Omni-directional MF-DEG-5 Colorless N
- 52. 4 Degree до 96 Omni A/D каналов Colorless A1 B1 C1 D1 ODD MD-48 MD-48 MD-48-CM 4x4 MF-4x4-COFS Bulk Att. EVEN Y Contention-less AD1 N Omni-directional MF-DEG-5 N
- 53. 4 Degree до 4 Omni & Colorless A/D каналов Colorless Omni-directional AD1 A1 B1 C1 D1 MF-4x4-COFS 4x4 Y Contention-less MF-DEG-5 Y N
- 54. 4 Degree до 52 Omni & Colorless A/D каналов Colorless Y Omni-directional Y Contention-less N A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4 MF-DEG-5 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 AD8 AD9 AD10 AD11 AD12 AD13 A1 B1 C1 D1 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4
- 55. 4 Degree до 128 Omni & Colorless A/D каналов Colorless Y Omni-directional Y Contention-less A2 B2 C2 D2 N MF-DEG-5 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 4x4 A1 B1 C1 D1 2x EDFA-xx 2x EDFA-xx 4x4 1 x 16 2x EDFA-xx 1 x 16 1 x 16 ---- x 4 ------ 2x EDFA-xx ---- x 4 ------ 1 x 16
- 56. Узел усиления • Одно M6 шасси (6RU, 300 мм) для узла усиления • Унифицированная конфигурация на базе двух EDRA-1 усилителей
- 57. Узел ROADM • Одно M6 шасси (6RU, 300 мм) для каждого оптического направления • Стандартная конфигурация состоящая из EDRA-2 и 16-WXC-FS • Вместо EDRA-2 могут быть использованы EDFA-17 и EDFA-24
- 58. 4-Degree Colored & Directional ROADM Power supply LCD / memory Power supply Power supply LCD / memory TNC Available Available 16-WXC-FS EDRA-2-xx EDRA-2-xx TNC Power supply TNC Available Available 16-WXC-FS Power supply TNC LCD / memory Power supply Power supply LCD / memory Power supply TNC Available Available 16-WXC-FS 16-WXC-FS EDRA-2-xx EDRA-2-xx TNC TNC MD-48-ODD MD-48-ODD MD-48-ODD MF-DEG-5 TNC Available Available MD-48-ODD MF-MPO-8LC
- 59. Degree-4 Colorless & Omni-Directional Power supply LCD / memory Power supply Power supply LCD / memory TNC Available Available 16-WXC-FS EDRA-2-xx EDRA-2-xx TNC Power supply TNC Available Available 16-WXC-FS TNC LCD / memory Power supply Power supply LCD / memory TNC Available Available 16-WXC-FS EDRA-2-xx EDRA-2-xx TNC Power supply TNC Available Available 16-WXC-FS MF-DEG-5 MF-UPG-4 Power supply TNC MF-4X4-COFS MF-4X4-COFS MF-4X4-COFS MF-4X4-COFS MF-4X4-COFS
- 61. #CiscoConnectRu Спасибо Пожалуйста, заполните анкеты. Ваше мнение очень важно для нас. Name: Борис Черваков Phone: +7 985 6436485 E-mail: bchervak@cisco.com CiscoRu 19.12.2013 Cisco © 2013 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. CiscoRussia