Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового...

Гибкие перестраиваемые узлы ввода-

вывода нового поколения –

Cisco nLight ROADM

Борис Черваков

Инженер-консультант

© 2013 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.19.12.2013

2

nLight

Silicon

nLight

ROADM

nLight

Control Plane

Конвергенция, Гибкость, Масштабируемость

Архитектура Cisco nLight

100G и далее…

Различные модуляции

Производительность

Обмен информацией

Автоматизация и

оптимизация

Программируемость

Полная гибкость

Отсутствие ручных

настроек

Масштабируемость

Задачи стоящие перед DWDM сетью

Проблема

Постоянный рост трафика

Проблема

Динамично изменяющееся распределение трафика

Увеличение количества

50 ГГц каналов

Решение

Увеличение пропускной

способности сети

Автоматизация

включения

сервисов

Увеличение эффективности использования

спектра

Увеличение количества оптических

направлений

Решение

Увеличение гибкости и программируемости сети

Увеличение пропускной

способности DWDM сети

50 ГГц ITU

Увеличение количества 50 ГГц каналов

от 80 до 96 каналов в C-Band, согласно ITU-T 50 ГГЦ сетке частот

Новые лазеры, перенастраиваемые на 96 длин волн

Новые усилители с поддержкой расширенного диапазона

Новые Add/Drop мультиплексоры с поддержкой 96-ти каналов

. . . . . .4 канала в начале спектра

1528.77 - 1529.94

12 каналов в конце спектра

1562.23 - 1566.72Существующие 80 каналов

Расширенный C-band

Ёмкость DWDM сети ограничена максимальным количеством каналов, которая определяется фиксированной сеткой частот ITU-T

Фиксированные расстояния

Неиспользуемая полоса

Уменьшение расстояния между каналами

Эффективное использование спектра

50 ГГц сетка ITU-T

Увеличение спектральной эффективности


Для использования «Суперканалов» необходима возможность гибкого и более гранулярного выделения полосы/части спектра, что требует внедрения новых, принципиально отличающихся, оптическихмультиплексоров.

Фиксированные расстояния

Неиспользуемая полоса

Суперканал, состоящий из нескольких,

близко расположенных поднесущих

Весь спектр с шагом 12.5 ГГц

Использование «Суперканалов»


Flex Spectrum ROADM

1 -

Odd

1-

Even

2 -

Odd

2 -

Even

3 -

Odd

3 -

Even

4 -

Odd

4-

Even

5 -

Odd

5 -

Even

6 -

Odd

6 -

Even

7 -

Odd

100 G

bp

s

400 G

bp

s

1 T

bp

s

100 G

bp

s

1 T

bp

s

100 G

bp

s

• Классический ROADM поддерживает

длины волн в фиксированной 50 ГГц

сетке частот ITU-T

o Скорости или модуляции не попадающие в стандартную сетку каналов, не могут пройти через фильтр

• Flex Spectrum ROADM убирает все

ограничения на ширину канала и

формат модуляции

o Возможность эффективного размещения каналов с разной полосой и модуляцией

o Возможность плавного увеличения занимаемого спектра на канал

o Возможность вносить общее затухание для участка спектра

o Увеличения ширины спектра занятого под сервис с шагом ∆f = 12.5 GHz

DLP• 2-D array of tilting mirrors

• 2 reflected beam directions onlyLCOS: Array of LC Pixels• Phased array beam steering

• Continuous control of reflected beam angle.

MEMS: Array of tilting Mirrors• Array of tilting mirrors, tilting in 2 directions.

• Continuous control of reflected beam angle.

tilt

piano

piano

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.

Технология FlexSpectrum ROADM

Архитектура Flex Spectrum DWDM

Ch1 Ch2 Ch3 Ch4

DSP на

передающей

стороне

Flex Spectrum

ROADM

Обработка сигнала

50GHz 50GHz 50GHz

TX1 TX2 TX3 TX4

Ch1 Ch2 Ch3 Ch4

50GHz DWDM системаFlexSpectrum DWDM система

Optical multiplexer

Уменьшение

расстояния между

каналами

Когерентный ввод/вывод каналов

100 Gb (1)

100 Gb (2)

100 Gb (3)

100 Gb (4)

Когерентный приемник

Передатчик в Найквист фильтрацией

100 Gb (1)

100 Gb (2)

100 Gb (3)

100 Gb (4)

400 Гбит/с Суперканал(100Gb QPSK поднесущие)

Flex Spectrum

ROADM

Splitter Drop

Flex Spectrum

ROADM

Coupler Add

Ёмкость DWDM системы

0

5

10

15

20

25

30

0,8

9,6

19 - 22

24 - 28

Те

ра

бит

в с

еку

нд

у

Емкость на пару волокон

100 Gbps

96 Ch

200+ Gbps

96 Ch

200+ Gbps

Flex Spectrum

До 150 Ch

10 Gbps

80 Ch

Увеличение гибкости и

программируемости DWDM

сети

ROADM дает определенную гибкость DWDM –

Любая длина волны в любом месте сети

Но это статичная, относительная гибкость.

Любые изменения топологии требуют ручного вмешательства

Классический ROADM

Colored Add/DropК каждому порту мультиплексора

привязана уникальная фиксированная частота

Directional Add/DropПорты 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

Colored & Directional ROADM

Colorless Add/DropНет жёсткой привязки частоты к

конкретному порту мультиплексора Любая частота на

любой порт

Использование Colorless и Omni-Directional, позволяет изменять длину волны и направление любого DWDM сервиса программно, без

необходимости какого-либо физического вмешательства

Omni-Directional Add/DropЛямбда с любого порта может быть

смаршрутизирована в любое оптическое направление на узле

Функционал Colorless и Omni-directional дают дополнительную гибкость, необходимую для построения полностью перенастраиваемой сети

Colorless & Omni-directional ROADM

Функционал Contentionless позволяет терминировать на одном Add/Drop мультиплексоре N сервисов с одинаковыми длинами волн, где N равно

количеству оптических направлений на данном узле

Contentionless Add/DropОдинаковая частота может быть одновременно использована на

нескольких портах одного мультиплексора

Использование Omni-directional приводит к неоптимальному использованию частотного ресурса на терминальных узлах Mesh-сети.Более эффективное использование частот обеспечивает переход на архитектуру Contentionless.

Функционал Contentionless

Полный программный контроль; Никаких физических перекроссировок

Основа для построения многоуровневой программируемой сетевой

инфраструктуры

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


Contentionless - Same frequency

can be added/dropped from multiple

ports on same device.

Omni-Directional – ROADM ports

are not direction-specific (re-route


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


Contentionless - Same frequency

can be added/dropped from multiple

ports on same device.

Концепция nLight ROADM

Архитектура и компоненты

nLight ROADM

Архитектура Cisco nLight ROADM

Взаимодействие между

направлениями

Add/Drop

16-WXC-FS 16-WXC-FS 16-WXC-FS 16-WXC-FS

Усилители Усилители Усилители Усилители

Направление 1

EDRA или MAL-less EDFA

Wavelength Cross-Connect

Модульная патч-панель

Модульная патч-панель

Транспондеры или IPoDWDM

Направление 2 Направление 3 Направление NНаправление1 Направление 2 Направление 3 Направление N

Логическая схема узла nLight ROADMA

MP

LIF

IER

(S)

16-W

XC

-FS

16-WXC-FS

AMPLIFIER(S)

16-W

XC

-FS

AM

PL

IFIE

R(S

)

CCOFS ADD/DROPПассивная модульная патч-панель снижает количество кроссировок и сложность инсталляции

Работа по принципу «Route & Select»

Пассивная

модульная

патч-панель

Когерентное детектирование упрощает локальный ввод/вывод каналов и увеличивает гибкость конфигурации

Порты 16-WXC-FS

используются для

подключения оптических

направлений и/или

локального ввода/вывода

Усилители для nLight ROADM

AM

PL

IFIE

R(S

)

• 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

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

MPO разъем для

подключения

OCM/CD/OTDR

E-2000 PS PC

LINE-RX

2x LC разъема

COM-TX/RX


OSC-TX/RX

1x LC LINE-TX

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

• 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

nLight ROADM 16-WXS-FS

16-WXC-FS

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

4x MPO8 для

подключения к

патч-панели


COM-TX/RX

2x LC для

расширения

количества

портов до 32

Схема мультиплексора 16-WXS-FS

Полносвязная

пассивная

патч-панель

Принцип работы «Route & Select» (I)

• Второй модуль WSS добавлен на входе

каждого оптического направления

• Демультиплексирующий WSS

«маршрутизирует» любые комбинации

длин волн с COM-RX на любые

EXPRESS порты (другие направления

или локальный вывод)

• Мультиплексирующий WSS ‘выбирает’

любые комбинации длин волн с

EXPRESS портов (другие направления

или локальный ввод) и отправляет их на

COM-TX

• Каналы изолируются на входящем и

исходящем мультиплексорах, повышая

оптическую производительность

• Архитектура позволяет создавать

масштабируемые omni-directional &

colorless системы

Ввод Вывод

WSS‘Select’

WSS‘Route’

WS

S‘S

ele

ct’

WS

S‘R

oute

’ WS

S‘S

ele

ct’

WS

S‘R

oute

’

Напр

авл

ени

е A

Направление B

На

пр

авл

ени

е C

Архитектура “Route & Select”

Принцип работы «Route & Select» (II)

Любая комбинация

уникальных длин волн

на любой порт

Любая комбинация

длин волн

96 каналов

96 каналов

Направление X

Route& Demux

Select& Mux

• 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 (degrees) Plus Add/Drop

16

RO

AD

Ms

Патч-панель

Необходимо модульное

масштабируемое решение

Full mesh = n*(n-1) портов (n=17)

272 двунаправленных (TX/RX) портов

Кроссировки внутри nLight ROADM узла

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

• 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

Пассивная расширяемая патч-панель

Обзор MESH модулей патч-панелиNCS2K-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

Порта ввода/вывода могут быть Directional или

Omni-Directional, Colorless или Colored

NCS2K-MF-UPG-4

Обеспечивает полносвязное соединение четырех

оптических направлений с другими четыремя

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

A1 B1 C1 D1

MF-DEG-5

AD1

Degree #1

Degree #2

Degree #3

Degree #4

Degree #5

Degree #6

Degree #7

Degree #8

Mesh панель NCS2K-MF-DEG-5

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

Pd1 Pd2 Pd3 Pd4 Pd5

DEG-1 DEG-2 DEG-3 DEG-4 DEG-5

Mesh панель NCS2K-MF-UPG-4

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

Pd1

Pd5

12345678123456781234567812345678

DEG-1 DEG-2 DEG-3 DEG-4

DEG-8 DEG-7 DEG-6 DEG-5

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

4-х канальная панель ввода/вывода

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

NCS2K-MF-MPO-8LC

• Объединяет 4x LC в один MPO разъем

• Встроенный мониторинг мощности оптического сигнала

Панель MPO-8LC адаптер

15216-HD-EXT-PNL=

Шасси для монтажа патч-панелей

До четырех патч-панелей устанавливается в одно 1RU шасси

Примеры построения узлов на

базе Cisco nLight ROADM

Примеры конфигураций – Обозначения

A1

A2

A3

A4 A4

A3

A2

A1

• 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)

Модуль Обозначение Количество MPO Количество LC

MF-MPO-8LC 1 4- Duplex

MF-4x4-COFS 1 4- Duplex

MF-16AD-CFS - 17 - duplex

MF-DEG-5 5 -

MF-UPG-4 8 -

Примеры конфигураций – Обозначения

4 x 4

MPO LC

A1 B1 C1 D1

MF-DEG-5

AD1

4 Degree ROADM + ввод/вывод

A1 B1 C1 D1 D2 E2 F2 G2B2A2 C2

E1 F1 G1 H1

MF-DEG-5 MF-DEG-5

AD2AD1

H2

До 8 Degree ROADM + ввод/вывод

Терминальный узел до 16 A/D портов

16-WXC-FS

MPO LC MPO LC MPO LC MPO LC

TX

P

TX

P

Colorless Y

Omni-directional N

Contention-less N

1x16-COFS

1 x 16

Поддержка только для

когерентных транспондеров

TX

P

TX

P


4 x 4

1 x 161 x 16 ---- x 4 ------

2x EDFA-xx 2x EDFA-xx

MPO LC

Blk Att.

Colorless Y

Omni-directional N

Contention-less N


16-WXC-FS

MPO LC MPO LC

Blk Att.

1 x 161 x 16 ---- x 6 ------


Colorless Y

Omni-directional Y

Contention-less N

16-WXC-FS

MPO LC MPO LC

Blk Att.

1 x 161 x 16


MD-48

ODD

MD-48

EVEN

Терминальный узел до 96 A/D портовT

XP

TX

P

MPO LC MPO LC

Colorless Y

Omni-directional Y

Contention-less N

4 Degree до 96 A/D каналов

F

A1 B1 C1 D1

AD1

MF-DEG-5

MD-48

ODDMD-48

ODDMD-48

ODDMD-48

ODD

A4 B4 C4 D4

MD-48

ODDMD-48

ODDMD-48

ODDMD-48

EVEN

MPO LC MPO LC MPO LC MPO LC

Colorless N

Omni-directional N

Contention-less N

4 Degree до 96 Omni A/D каналов

MD-48

ODD

MD-48-CM

4 x 4

A1 B1 C1 D1

AD1

MF-DEG-5

MD-48

EVEN

Bulk Att.

MF-4x4-COFS

Colorless N

Omni-directional Y

Contention-less N

4 x 4

A1 B1 C1 D1

MF-DEG-5

AD1

MF-4x4-COFS

4 Degree до 4 Omni & Colorless A/D каналов

Colorless Y

Omni-directional Y

Contention-less N

4 x 4

A1 B1 C1 D1

AD1

MF-DEG-5


A2 B2 C2 D2

4 x 4 4 x 4 4 x 4 4 x 4

AD2 AD3 AD4 AD5

A3 B3 C3 D3

4 x 4 4 x 4 4 x 4 4 x 4

AD6 AD7 AD8 AD9

A4 B4 C4 D4

4 x 4 4 x 4 4 x 4 4 x 4

AD10 AD11 AD12 AD13

Colorless Y

Omni-directional Y

Contention-less N

4 x 4

1 x 161 x 16 ---- x 4 ------


4 x 4

1 x 161 x 16 ---- x 4 ------


AD1

A1 B1 C1 D1

MF-DEG-5

A2 B2 C2 D2

AD2 AD3 AD4 AD5


Colorless Y

Omni-directional Y

Contention-less N

Узел усиления

• Одно M6 шасси (6RU, 300 мм) для узла усиления

• Унифицированная конфигурация на базе двух EDRA-1 усилителей

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

4-Degree Colored & Directional ROADM

TNC

Power supply LCD / memory Power supply

TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

MD-48-ODD

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

MD-48-ODD

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

MD-48-ODD

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

MD-48-ODD

MF-DEG-5 MF-MPO-8LC

Degree-4 Colorless & Omni-Directional

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

TNC


TNC

Available

Available

EDRA-2-xx

16-WXC-FS

MF-DEG-5 MF-4X4-COFS

MF-UPG-4 MF-4X4-COFS

MF-4X4-COFS MF-4X4-COFS

MF-4X4-COFS

Cisco Optical Solutions

19.12.2013 © 2013 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Пожалуйста, заполните анкеты.

Ваше мнение очень важно для нас.

Спасибо

Name: Борис Черваков

Phone: +7 985 6436485

E-mail: [email protected]

CiscoRu Cisco CiscoRussia

#CiscoConnectRu

Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового...

Technology