华为光突发传送网OBTN技术白皮书

OBTN光突发传送网络白皮书Author/Email:DengNing/ning.deng@Version:V1.4(20120203)Author/IDDengNing/00163549Co-author/IDLiMo/00195248;XueQingsong/00142881;CaoShiyi/00122456;Approver/IDXiongQianjin/00134096DescriptionPleaseconsidertodeletethisslidebeforeyoupresent目录网络演进趋势OBTN理念和原理OBTN应用场景经济性分析样机介绍网络演进趋势Page4点对点波分复用全光波长粒度交换全光子波长粒度交换未来发展趋势当前网络O-E-OO-E-OO-E-O点对点传输全光波长粒度交换全光子波长粒度交换立体的多层多跳架构光层穿通的扁平架构All-optical更简单更灵活网络演进趋势Page5快速光交换阵列快速光交换阵列快速光交换阵列NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交换机NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交换机NGWDMO/EE/OE/OO/EO/EE/OROADMOTN

XC交换机L0L1L2三层合一L0&L1&L2流量迅猛增长，现有组网方式成本和功耗问题凸显，多层融合成为热点。最理想的情况是，光层同时实现传输和交换，L0～L2完全融合。这种技术称为全光交换。现有网络架构理想网络架构Page6全光交换示例波长交换快速子波长粒度交换电交换

流量需要先光电转换，然后在L1/L2/L3层汇聚/交换，最后在电光转换

流量直接通过光交换阵列在光层汇聚/交换时间时间时间12n现有光网络连续光信号理想全光交换网络光突发信号帧时间时间时间12n传输粒度>>交换粒度传输粒度=交换粒度全光交换业界方案简介业界主要的技术方案有：OPS(opticalpacketswitching)和OBS

(opticalburstswitching)都是基于分组交换体制，最大瓶颈是无法实现灵活光缓存若采用光纤延迟线模拟光缓存，100T系统需要100Gm长的光纤！（太阳到地球）BurstAssemblyNodeDatachannelControlchannelOOOOEOOffset=TCParrivesattheOEOnodeattimet1Whenburstsarrive,thefabricisconfiguredSwitchingNodeOBSOPS包头处理O/EO/E交叉矩阵光缓存输入接口输入接口…………E/OE/O华为OBTN规避了灵活光缓存的要求，是近期可实用的创新全光交换技术目录网络演进趋势OBTN应用场景OBTN原理经济性分析样机介绍星形应用OBTN星型拓扑可以为用户提供灵活的宽带接入，同时减少中心局的数量。通过结合WDM和TDM技术，可以支持100km的长距离接入和多达1000个用户的覆盖对齐OB时隙，可支持多波长突发光放，扩展网络覆盖范围简化接收机和多波突发光放的设计，提升其性能Support100kmMUX/DEMUXOACentralOfficeCustomersSplitterOATDMAWDMPage10环形应用OBTN环网中，节点之间通过OB通道进行通信可以与现有WDM/OTN网络兼容/共同建网，灵活提供波长和子波长颗粒疏导可以进行基于DBA的动态流量管理，适合承载多种业务OAControlUnitDEMUXBurstRxRxTxDelayControl…MUXVOAFOBSTxTFFDataTFFTFF——optical——electricalTFF:thinfilmfilterOA:opticalamplifierFOBS:fastopticalburstswitch/selectorMesh应用OBTN原理上可以适用任意网络。技术上，OB通道可以实现和ODUk/VC通道相同的配置灵活度可以采用快速光开关阵列实现功能和成本均衡的“快速光交换矩阵”。波长阻塞问题通过控制平面解决。Page11OB帧头同步OB帧头同步本地发射本地接收快速光交换矩阵控制信息处理（和WDM中监控信道处理类似）光纤1光纤k……光纤1光纤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城域网应用总揽星形网络城域接入层单C环网双C环网城域汇聚层BRAS/BASRouter均匀型环网城域业务控制层城域核心以上层Mesh或环网WDM+TDMA，单纤支持1000以上用户支持多波长突发光放，传输距离>100Km量变导致质变，有利于接入层向用户延伸，实现大带宽接入，减少接入局点交换阵列和线速无关支持线速平滑升级；线速越高，TCO优势越明显适应大带宽时线速升级需求支持分布式业务，适应流量迅猛增长下网络扁平化需求；BRAS/Router之间光层子波长Bypass，消除波长的N平方问题降低核心路由器容量和功耗，消除大带宽业务部署时网络瓶颈OBTN星形应用覆盖面积更广，接入层将可以向上延伸到BRAS点，城域汇聚层可能消失星形网络城域接入层BRAS/BASRouter均匀型环网城域业务控制层城域核心以上层Mesh或环网数据中心网络应用目前典型的数据中心组网使用树型大象流（100M~G，90%）、横向流（80%）特征明显这些横向流目前全部连接到EOR进行交换

EOR需要大量的线卡和交换板对应 TOR,EOR间的互联光纤不计其数使用OBTN技术来进行数据中心组网，TOR之间通过波分的光OB进行传输和（分布式）交换，EOR的相关下行线卡和交换板大幅缩减，同时光纤连接大为简化TOREORTOREORTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCTCTCTCLCSCLCLCLCLCLCLCSCSCSCSCSCSCSCSCSCSCLCLCLCLCLCXCXCXCXCLC:linecardTC:tributary(serveraccess)cardSC:switchcardXC:OBTNall-opticalswitchcardEOR:endofrowTOR:topofrack目录网络演进趋势OBTN应用场景OBTN原理经济性分析样机介绍Page15节点S节点D1节点D2节点D3节点DnOBTN原理OBTN的精髓在于，从OPS/OBS的分组交换机制，改为在光层实现子波长的动态电路交换。最大好处是不需要灵活的光缓存，实用性大为增强！时间一个波长将一个波长按照一定长度划分为时隙，每个时隙承载一个光突发（光突发之间为无光的间隔区域）按照一定长度增加虚拟帧结构不同帧中相同位置的OB组成OB通道网络中以OB通道为单位进行交叉连接OB1OB2OBn●●●OB3OB1OB2OBn●●●OB3TT1122nn33OB1通道OB2通道Page16OBTN原理针对日益增长的IP等动态业务，OBTN设计了动态调整功能（也可称为动态电路交换），在光层实现带宽统计复用环网或星形网络中，推荐使用DBA（动态带宽算法）集中控制方式实现简单易于和PON兼容/对接S节点L节点数字VideointernetPSTNL节点STEP1：L节点检测本节点流量情况，申请带宽；STEP2：S节点根据各L节点的申请情况以及网络可用带宽，计算每个L节点分配的带宽STEP3：S节点给L节点下发带宽STEP4：L节点根据分配的带宽传送业务Mesh网络推荐基于MPLS修改创新IP业务主导，有必要引入动态灵活的控制技术F1F2F3入标签入端口及OB通道号类型出标签出端口及OB通道号标签操作方式L1P1λ1OB1F1：TDML4P3λ1OB2静态配置L2P2λ3OB3F2：大象流L5P4λ3OB1协议生成L3P2λ2OB4F3：小流L6P4λ2OB4协议生成………………Page17OBTN优势分析OBTN和现有网络架构比较起来，能大幅降低网络TCO；和OPS/OBS比较起来，实用性强，近期有机会商用OBTN是实现理想网络架构，当前唯一可选方案（某大T评语）网络架构成本和功耗节点容量按需扩展实用性网络层次Transponder数量电交叉/交换容量WDM+OTN+Switch3多大小：受限背板电互联、功耗等难：中间节点需要电处理，限制较多强：已大规模商用OPS/OBS1少小大易差：灵活的光缓存无实用方案，商用还远OBTN1少：源宿节点带宽可收敛；中间节点无需O/E/O，小：仅边缘节点需要少量大：模块之间是采用光互联，更利于实现多框级联，只受限于交换阵列可实现规模；目前的器件水平，可实现20P交换容量易：中间节点无电限制，能实现真正按需扩展较强：无需灵活的光缓存，所需器件均可实现，近期可商用目录网络演进趋势OBTN理念和原理OBTN应用场景经济性分析样机介绍OBTN与传统网络模型的对比Page19(a)(b)(c)光纤光通路CMC节点城域节点MR:城域路由器；CR:核心路由器；LC:线路卡；TC:支路卡三种城域传送组网模型：a.WDM/OTN全连接，b.WDM/OTN+集中交换，c.WDM/OBTN结论——不考虑统计复用时结果与分析“WDM/OTN全连接”组网方案需要最多线卡（原因分析：a.N平方关系，b.有相当多的连接只有几个G的流量）“WDM/OTN+中心路由器（集中交换）“可以节省一些线卡（原因分析：因为所有节点都是连接到中心路由器所在节点，多个连接可以进行汇聚而共用波长或ODU）；但需要消耗一定数量的路由器的线卡和路由器交换能力OBTN使用最少的线卡数（原因分析：使用OBTN也实现了流量汇聚，而同时却不需要中心路由器，所以进一步节省了CMCnode的传送线卡--OBTN本身实现了分布式的交换）Page20核心路由器全连接OBTN无ODU1有ODU1无

ODU1有

ODU1双环单环减少(传输)线路卡30294640211935%/52%支路卡302946402119额外的路由器线路卡19170000结果与分析考虑统计复用效果，OBTN的优势更加明显Page21核心路由器全连接OBTN无ODU1有ODU1无

ODU1有

ODU1双环单环减少(传输)线路卡26214640201634%/60%支路卡262146402016额外的路由器线路卡17130000结论——考虑统计复用时目录网络演进趋势OBTN理念和原理OBTN应用场景经济性分析样机介绍研究现状与样机关键性技术上有所突破，如10G突发发射接收机、突发光放大器、快速OB开关、动态带宽分配、突发网络的保护和OAM等等。当前版本样机支持16节点环网，容量可达1.6TPage23OBTN板卡OFC2011上的样机展示OBTN技术与OTN平台的融合OBTN技术可以与现有的波分复用光传送网(WDM/OTN)共同部署OBTN还可以与OTN保持相同的帧格式来实现全光复用以