ما هو OTN؟ الطبقات، OTN مقابل DWDM وعندما تحتاج إليها

OTN لتقف عليشبكة النقل الضوئية، إطار نقل رقمي موحد يحددهتوصية الاتحاد الدولي للاتصالات-T G.709. إنه يوفر للمشغلين طريقة منظمة لتغليف إشارات العميل المتنوعة وتعدد إرسالها وتبديلها ومراقبتها وإدارتها - مثل Ethernet وIP والتخزين وSONET/SDH - القديمة عبر البنية التحتية للألياف الضوئية.

OTN هي طبقة النقل الرقمية التي تغلف حركة مرور العميل بتنسيق إطار قياسي، وتضيف تصحيحًا للأمام للأخطاء ومراقبة الأداء، وتنقلها بشكل موثوق عبر الشبكات الضوئية.

على عكس الوصلة الضوئية المجردة التي تنقل الضوء ببساطة من طرف إلى آخر، تضيف OTN طبقة إدارة وحماية فوق نقل الألياف. ولهذا السبب تعتمد شركات الاتصالات ومشغلو مراكز البيانات والمؤسسات الكبيرة على شبكة OTN عندما تحتاج إلى عزل الأخطاء ورؤية مستوى الخدمة- والنقل القابل للتطوير عبر العمود الفقري أو المترو أوربط الألياف الضوئيةالبيئات.
 

كيف يعمل OTN: الطبقات، وبنية الإطار، وتدفق الإشارة

تتبع OTN نموذج التغليف ذو الطبقات. تمر إشارة العميل التي تدخل الشبكة بعدة مراحل قبل أن يتم إرسالها عبر القناة الضوئية. ويمكن تلخيص العملية على النحو التالي:

• يتم تعيين إشارة العميل (إيثرنت أو IP أو القناة الليفية أو أي بروتوكول آخر) إلى شبكةOPU(وحدة حمولة القناة الضوئية)، والتي تعمل بمثابة حاوية الحمولة.
• يتم تغليف OPU فيODU(وحدة بيانات القناة الضوئية)، والتي تضيف الحمل لمراقبة المسار ومراقبة الاتصال الترادفي والإدارة -إلى-النهاية.
• يتم تغليف ODU أيضًا في ملفOTU(وحدة نقل القناة الضوئية)، والتي تضيف محاذاة الإطار وتصحيح الخطأ الأمامي (FEC) من أجل نقل موثوق.
• يتم نقل OTU عبر قناة بصرية عبر نظام DWDM ويتم استعادتها في النهاية البعيدة.

وظائف طبقة OTN في لمحة سريعة

يتم تنظيم إطار OTN نفسه على شكل 4 صفوف بـ 4080 عمودًا من البايتات، مع دمج بايتات FEC في نهاية كل صف. يعد حجم الإطار الثابت هذا - على عكس معدل الإطارات الثابت المستخدم في SONET/SDH - اختيارًا متعمدًا للتصميم يسمح لـ OTN بالتوسع بكفاءة عبر معدلات بت مختلفة، من OTU1 بسرعة 2.7 جيجابت في الثانية تقريبًا إلى OTUCn بمضاعفات 100 جيجابت في الثانية. الواصل الاتحاد الدولي للاتصالات-T تحديث سلسلة G.709، مع إضافة دعم لواجهات 25G و50G ومرنة تتجاوز-100G لمواكبة نقل 5G ومتطلبات DCI ذات السعة العالية.
 

الفوائد الرئيسية لـ OTN لمشغلي الشبكات

يؤدي نشر شبكة OTN فوق البنية التحتية الضوئية إلى تحقيق العديد من المزايا الملموسة التي لا يوفرها النقل ذو الطول الموجي المجرد:

تصحيح الخطأ إلى الأمام (FEC).يمكن لـ Reed-Solomon FEC المحدد في G.709 تقديم ما يصل إلى 6.2 ديسيبل من تحسين نسبة الإشارة-إلى-الضوضاء. من الناحية العملية، يعني هذا فترات أطول بين مواقع التجديد، ومواصفات المكونات المريحة، والقدرة على دعم الشبكات الضوئية الشفافة عبر المزيد من قفزات مكبر الصوت.

مراقبة الأداء في طبقات متعددة.يوفر حمل ODU للمشغلين مراقبة معدل الخطأ في بتات كل -مسار، ومراقبة الاتصال الترادفي عبر ما يصل إلى ستة نطاقات وسيطة، ومؤشرات الأخطاء (AIS، BDI) التي تساعد في عزل المشكلات بسرعة - بدلاً من استكشاف أخطاء الطول الموجي بالكامل وإصلاحها.

العميل-النقل الحيادي.يمكن لـ OTN أن تحمل حركة مرور Ethernet وIP/MPLS والقناة الليفية والفيديو وحركة مرور SONET/SDH القديمة داخل نفس بنية الإطار. وهذا يجعلها عملية للشبكات التي تخدم أحمال عمل مختلطة بدلاً من بروتوكول واحد.

خدمة الاستمالة وتعدد الإرسال.يمكن مضاعفة إشارات ODU ذات المعدل المنخفض-في حاويات بمعدل-أعلى (على سبيل المثال، أربع إشارات ODU1 في ODU2 واحدة، أو إشارات ODUflex متعددة في OPUCn). يتيح ذلك للمشغلين ملء سعة الطول الموجي بشكل أكثر كفاءة بدلاً من تخصيص لامدا بالكامل لعميل صغير.

OAM موحدة.على عكس تراكبات إدارة الملكية، يتم تحديد حمل OTN بواسطة معايير الاتحاد الدولي للاتصالات-T، مما يتيح إمكانية التشغيل البيني -للموردين المتعددين في طبقة النقل وترسيم الخدمة بشكل أنظف بين نطاقات المشغل.

OTN مقابل DWDM: ما الفرق؟

إحدى نقاط الارتباك الأكثر شيوعًا هي العلاقة بين OTN وDWDM. إنهما ليسا نفس الشيء، ويعملان على مستويات وظيفية مختلفة.

في معظم شبكات الإنتاج، يعمل DWDM وOTN معًا. يوفر DWDM السعة الضوئية الأولية - العديد من الأطوال الموجية في موجة واحدةألياف ذات وضع واحد-- بينما توفر OTN الذكاء الرقمي الذي يتيح للمشغلين إدارة ما يتنقل على كل طول موجي. يمكنك تشغيل DWDM بدون OTN (على سبيل المثال، في خدمات الطول الموجي من نقطة بسيطة إلى- نقطة)، ولكنك ستفقد المراقبة المنظمة، وتصحيح الأخطاء (FEC)، وإمكانيات التهيئة التي توفرها OTN. لإلقاء نظرة أعمق على كيفيةتقنيات تعدد الإرسال WDMتتعلق بأطر النقل، راجع دليل تعدد الإرسال الخاص بنا.
 

OTN vs SONET/SDH: لماذا تحركت الصناعة إلى الأمام

لقد خدم SONET/SDH صناعة الاتصالات بشكل جيد لعقود من الزمن، ولكن تصميمه كان متجذرًا في النقل الصوتي المتزامن TDM. عندما أصبحت حركة مرور IP وEthernet هي المهيمنة، ظهرت العديد من القيود. تم تصميم OTN منذ البداية لمعالجة هذه الثغرات.

فلسفة تصميم الإطار.يستخدم SONET/SDH معدل تكرار إطار ثابت يبلغ 8000 إطار في الثانية، مع زيادة حجم الإطار مع زيادة معدلات البت. عكس OTN هذا: فهو يستخدم حجم إطار ثابت (4 صفوف × 4080 عمودًا) ويقلل فترة الإطار مع ارتفاع المعدلات. وفقميزة Ciena-من خلال-مقارنة الميزات، يعد أسلوب الحجم-الإطار-الثابت أحد أهم الاختلافات الهيكلية بين التقنيتين.

FEC والوصول.لا يتضمن SONET/SDH آلية FEC قياسية. تحدد OTN FEC كجزء من إطار OTU، الذي يعمل على توسيع نطاق الإرسال بشكل مباشر ويقلل الحاجة إلى التجديد المكلف.

قابلية التوسع.تصل معايير SONET/SDH إلى OC-768 (حوالي 40 جيجابت في الثانية). يدعم OTN أصلاً 100G (OTU4) وما بعده، مع توسيع نطاق OTUCN إلى 400G و800G وأعلى من خلال وحدات البناء المعيارية 100G.

مراقبة الاتصال جنبا إلى جنب.يدعم OTN ما يصل إلى ستة مستويات من TCM، مقارنة بالمراقبة المحدودة جدًا في SONET/SDH. وهذا مهم في البيئات-المتعددة المشغلين أو البيئات{2}}المتعددة النطاق حيث يحتاج كل مقطع إلى رؤية مستقلة للأداء.

ومع ذلك، فإن SONET/SDH لم يختف بين عشية وضحاها. لا يزال العديد من المشغلين يحملون خدمات TDM قديمة، وتم تصميم OTN لنقل هذه الإشارات بشفافية داخل حمولتها - مما يمنح مخططي الشبكة مسار ترحيل بدلاً من النسخ القسري-والاستبدال-.

تطبيقات OTN في شبكات الاتصالات وDCI وشبكات المؤسسات

تمتد أهمية OTN إلى ما هو أبعد من الشبكات الأساسية التقليدية لشركات النقل طويلة المدى. فيما يلي البيئات التي تقدم فيها أكبر قيمة:

العمود الفقري للاتصالات والنقل بالمترو.تعتمد شركات النقل التي تبني شبكات أساسية إقليمية أو وطنية على OTN لتجهيز الخدمة عبر مئات الأطوال الموجية، وعزل الأخطاء بين دوائر العملاء، وعمليات التسليم الموحدة بين المشغلين المترابطين.

الربط البيني لمركز البيانات (DCI).عندما تقوم المؤسسات بربط مراكز البيانات عبر مسافات مركزية أو إقليمية أو بعيدة-، فإنها تحتاج عادةً إلى ما هو أكثر من النطاق الترددي الأولي. إنهم بحاجة إلى فصل الخدمة بين المستأجرين، والوصول إلى الامتداد من خلال FEC، والقدرة على إعداد دوائر عملاء متعددة 10G/100G على أطوال موجية مشتركة. يعد OTN المدمج مع DWDM خيار تصميم شائع لروابط DCI التي يجب أن تحمل حركة مرور مختلطة - نسخًا متماثلًا للتخزين، و-حسابًا جماعيًا، وإدارة - على نفس الشبكةالبنية التحتية للألياف الضوئية.

اتصال المؤسسة والحرم الجامعي.المؤسسات الكبيرة ذات المواقع المتعددة و-متطلبات النطاق الترددي العالي - تستخدم المؤسسات المالية والمستشفيات ومختبرات الأبحاث - بشكل متزايد وسائل نقل OTN-المتمكنة للحصول على ميزات المراقبة والحماية التي تفتقر إليها روابط Ethernet البسيطة-إلى-النقطة.

نقل 5G.حدد الاتحاد الدولي للاتصالات-T واجهات OTU25 وOTU50 خصيصًا لنقل إشارات 25GBASE-R و50GBASE-R Ethernet المستخدمة في شبكات الوصول الراديوي 5G، مما يجعل OTN مناسبًا لأحدث جيل من البنية التحتية للهاتف المحمول.
 

المفاهيم الخاطئة الشائعة لـ OTN

"OTN وDWDM هما نفس الشيء."إنهم ليسوا كذلك. DWDM هي طريقة تعدد الإرسال البصري؛ OTN هو إطار النقل الرقمي الذي يرتكز عليه. تستخدم العديد من الشبكات كلا الأمرين معًا، ولكنها تحل مشكلات مختلفة.

"OTN مخصص فقط لشركات النقل الكبيرة."على الرغم من أن شركات الاتصالات كانت من أوائل الشركات التي تبنّت تقنية OTN، إلا أنها تستخدم الآن في سيناريوهات النقل DCI والمؤسسات و5G. يمكن أن تستفيد أي بيئة تحتاج إلى مراقبة منظمة وإدارة الخدمة عبر الألياف الضوئية.

"يجب أن تفهم كل بايت علوي لاستخدام OTN."الاختصارات - OPU، ODU، OTU، OCh، OMS، OTS - يمكن أن تكون مربكة. من الناحية العملية، المفهوم الأساسي واضح ومباشر: تقوم OTN بتجميع حركة مرور العميل، وإضافة المراقبة وتصحيح الأخطاء (FEC)، ونقلها بتنسيق قياسي. إن الحقول العامة التفصيلية مهمة لمصممي المعدات ومهندسي الاختبار، لكن مخططي الشبكات يمكنهم العمل بفعالية مع نموذج الطبقة والفوائد الوظيفية التي يوفرها.

"OTN يحل محل DWDM."OTN يكمل DWDM بدلاً من استبداله. لا تزال بحاجة إلى الطبقة الضوئية لسعة الطول الموجي؛ تضيف OTN طبقة الإدارة والحماية الرقمية فوقها.

الأسئلة المتداولة حول OTN

ما هي المشكلة التي تحلها OTN؟

تعمل OTN على حل مشكلة إدارة ومراقبة وحماية خدمات العملاء المتنوعة عبر الألياف الضوئية. بدون شبكة OTN، يتمتع المشغلون بسعة طول موجية أولية ولكنهم يفتقرون إلى أدوات موحدة لاكتشاف الأخطاء لكل-خدمة، وتصحيح الأخطاء، وتهيئة حركة المرور في طبقة النقل.

هل OTN طبقة مادية أم تقنية طبقة نقل؟

تعمل OTN فيالطبقة الرقمية 1- طبقة النقل فوق الطبقة الضوئية المادية. وهو يعتمد على الطبقة المادية (الألياف، ومكبرات الصوت، وDWDM) لنقل الضوء، ولكنه يضيف التغليف الرقمي، والمراقبة، وFEC فوق ذلك. تحدد بنية ITU-T G.872 OTN بأنها تشمل كلا من الطبقات الفرعية البصرية (OCh، OMS، OTS) والرقمية (OPU، ODU، OTU).

هل يمكنك استخدام DWDM بدون OTN؟

نعم. يمكن أن يعمل DWDM بشكل مستقل لحمل الأطوال الموجية عبر الألياف. ومع ذلك، بدون OTN، يفقد المشغلون تصحيح الأخطاء القياسي (FEC)، ومراقبة أداء كل -مسار، ومراقبة الاتصال الترادفي، وإدارة طبقة-الخدمة. بالنسبة للروابط البسيطة -إلى-النقطة، قد يكون هذا مقبولاً؛ أما بالنسبة لشبكات الخدمات-المعقدة المتعددة، فعادةً لا يكون الأمر كذلك.

ما هي معدلات بت OTN القياسية؟

يحدد معيار G.709 عدة حاويات ذات معدل ثابت: OTU1 (~2.7 جيجابت في الثانية)، وOTU2 (~10.7 جيجابت في الثانية)، وOTU3 (~43 جيجابت في الثانية)، وOTU4 (~112 جيجابت في الثانية). بعد 100 جيجا، يوفر إطار OTUCN سعة معيارية تبلغ n × 100 جيجابت في الثانية. يضيف G.709.4 الأحدث OTU25 وOTU50 لتطبيقات النقل 5G. يسمح ODUflex بتخصيص عرض النطاق الترددي المرن المصمم خصيصًا لمعدل العميل المحدد.

ما هو الفرق بين OTN وجهاز إرسال واستقبال?

جهاز الإرسال والاستقبال هو جهاز يقوم بتحويل إشارات العميل إلى أطوال موجية ذات إطار OTN- (والعكس صحيح). OTN هو البروتوكول وبنية الإطار التي ينفذها جهاز الإرسال والاستقبال. وبعبارة أخرى، جهاز الإرسال والاستقبال هو المعدات؛ OTN هو المعيار الذي يتبعه.

خاتمة

OTN هي طبقة النقل الرقمية القياسية التي تجعل الشبكات الضوئية أكثر قابلية للإدارة وأكثر مرونة وأكثر ملاءمة لنقل الخدمات المختلطة على نطاق واسع. وهو يعمل مع DWDM - وليس بدلاً منه - ويوفر التغليف المنظم وتصحيح الأخطاء ومراقبة الأداء وتعدد إرسال الخدمة التي تفتقر إليها الروابط البصرية الأولية.

بالنسبة لمخططي الشبكات الذين يقومون بتقييم خيارات النقل، فإن الأسئلة الرئيسية هي ما إذا كنت تحتاج إلى رؤية لكل{0}}خدمة، وما إذا كان الوصول الموسع FEC-مهمًا، وما إذا كان مزيج حركة المرور والنموذج التشغيلي يبرران ذكاء النقل الإضافي. إذا كانت الإجابة على هذه الأسئلة بنعم، فإن OTN تنتمي إلى بنيتك.

لمواصلة التعرف على البنية التحتية للألياف التي تدعم النقل البصري، استكشف أدلتنا علىOS1 مقابل OS2 ألياف أحادية الوضع -., خسارة الإدراج مقابل خسارة العودة، وتحليلنا المتعمق-لتقنية OTN.

مصادر

• توصية الاتحاد الدولي للاتصالات -T G.709/Y.1331، "الواجهات البينية لشبكة النقل البصري (OTN)" -itu.int/rec/T-REC-G.709
• توصية الاتحاد الدولي للاتصالات -T G.872، "هندسة شبكة النقل البصري (OTN)"
• أخبار الاتحاد، "معايير الاتحاد الدولي للاتصالات تعزز قدرات شبكة النقل البصري" (2021) -itu.int
• سيينا، "OTN مقابل SONET/SDH: مقارنة الاختلافات" -ciena.com
• ITU-لجنة الدراسات 15، برنامج OTN التعليمي -itu.int (PDF)
• VIAVI Solutions، "G.709 – شبكة النقل البصري (OTN)" المستند التقني -viavisolutions.com (PDF)