第7回 各种光通信システム(2)

2009年度光通信システム第６回各種光通信システム（１）２００９年１１月２４日（火）2009年度光通信システム第４章各種光通信システム※一部、日経コミュニケーション２００９年度『光ネットワークの昀新技術』を参照2009年度光通信システム伝送方式・インタフェースの区分けIPADSL,FTTH,3-3.9G携帯,ISDN,POTS(G)MPLS,ATM企業ユーザメトロ・メットワーク基幹網SDH/SONET(G)MPLS,ATMWeb,Mail,Data,Storage,Voice,......アクセスアクセスメトロADSL,FTTH,3-3.9G携帯,ISDN,POTSEthernetフレームの場合Ether→SDH→EtherのMappingを行う2009年度光通信システム各種ネットワーク伝送技術の高速化トレンド19952000200510k100k1M10M100M1G10G100G伝送速度(bps)※電話(28.8k)Ethernet基幹（バックボーン）系1990電話(4k)1985F-2.4GFA-10GISDN(64k/128k)FTTH1T※１チャネル／インターフェース当たりの容量2010年800MF-1.6G40G100G10Base-T(1990.9)xDSL100Base-TX(1995.9)1000Base-X(1998.6)10GBase-X/R/W(2002.6)100GBase-CR10/SR10/LR4/ER4(2010.7予定)STM-PON(10M)100M開始(2001.8)GE-PON(2005.4)10GE-PON(2009.9)無線アクセスPDC(1993.3)W-CDMA(2001.10)EV-DO(2003.11)HSDPA(2006.8)LTE止まらない高速化トレンド（基幹系・Ethernetは鈍化）出典：『標準ＬＡＮ教科書（上）』・日経コミュニケーション2009年1月1日号p.49を参考に修正2009年度光通信システム長距離基幹系（バックボーン,コア・ネットワーク）2009年度光通信システム有線伝送方式の長距離化と伝送方式の変遷10,0001,000100101201020001990198019701960商用年度中継間隔（km）C-12MC-60MDC-400MCS-36MDC-100MF-100M(1.3µm)F-400M(1.3µm)F-400M,1.6G(1.55µm)FA-10G(EDFA)FLAG光伝送同軸伝送基幹網光化2009年度光通信システム陸上向け基幹系ネットワークの大容量化日経コミュニケーション2009年9月15日号『光ネットワークの昀新技術[12]』p.79198019851990199520002005100M1G10G100G1T年代ムーアの法則400M810M1.6G2.4G10G2.4G×48波10T100T201010G×80波40G×40波ETDMの時代WDMの時代Coherentの時代伝送容量（bps）2009年度光通信システム海底ケーブルシステムの大容量化N.S.Bergano,ECOC2001,We.F.1.1,pp.236.研究レベル（TyCom）商用198819901992199420002002100M1G10G100G1T年代伝送容量（bps）199619982.5G510401001603206401.6T2.4TTAT-8TPC-3TAT-9TPC-4TAT-11AmerTAT-12TPC-52009年度光通信システム日本周辺の国際海底ケーブル総務省『平成13年度情報通信白書pp.18』より使用中TPC-3TPC-4TPC-5CNNPCAPCAPCNR-J-KH-J-KC-JFOSCFLAGSEA-ME-WE3PC-1China-USCNEACAAN計画中China-USCNJapan-USCN日本-香港間ケーブル日豪間ケーブルAPCN2陸揚地分岐点分岐点（計画中）2009年度光通信システム日本国内の基幹網総務省『平成13年度情報通信白書pp.17』より伝送ノードNTT網NTT網（高速）KDDI網（旧KDD）KDDI網（旧DDI）KDDI網（JIH）JT網DWDM網（一部予定）2009年度光通信システム波長多重伝送の構成Point-to-PointDFB-LDMODAWGDFB-LDMODDFB-LDMODDFB-LDMODAWGPDPDPDPDEDFA１波の高速化：コスト高のO-E／E-Oでのトラフィック収容効率向上重要なポイントEDFAによるO-E／E-Oなしでの中継・再生中継距離の向上：経済性向上2009年度光通信システム10.92Tb/sWDM伝送実験K.Fukuchi,T.Kasamatsu,M.Morie,R.Ohhira,T.Ito,K.Sekiya,D.OgasawaraandT.Ono(NEC),OFC2001,PD24-1,2001.伝送容量：40Gbps×273λ=10.92Tbpsスペクトル利用効率：40Gbps÷50GHz=0.8bps/Hz2009年度光通信システム光スペクトルとBER特性K.Fukuchi,T.Kasamatsu,M.Morie,R.Ohhira,T.Ito,K.Sekiya,D.OgasawaraandT.Ono(NEC),OFC2001,PD24-1,2001.2009年度光通信システム25.6Tbps伝送実験（１）A.H.Gnauck,G.Charlet,P.Tran,P.J.Winzer,C.R.Doerr,J.C.Centanni,E.C.Burrows,T.Kawanishi,T.Sakamoto,andK.Higuma,OFC2007,PDP19.42.7Gbps××4値多重（DQPSK）×2（偏波多重）×80λ×2（C+Lバンド）=25.6Tbps42.740.0スペクトル利用効率：伝送容量：40Gbps÷50GHz/ch×2（DQPSK）×2（偏波多重）=3.2bps/Hz2009年度光通信システム25.6Tbps伝送実験（２）光スペクトルアイパターン2009年度光通信システム全サービスを収容するOTN（OpticalTransportNetwork）電話を基準にするSDHに対し、IP・Ethernetも統一的に扱える国際標準のフレームEthernetフレームIFGプリアンブルSFD宛先MACアドレス送信元MACアドレス長さ／タイプデータ部FCSIFGOTUkオーバーヘッドなどODUkオーバーヘッドなど誤り訂正（FEC)など01516382338244079バイトユーザデータを丸ごと包み込んで運ぶ「デジタル・ラッピング」OTNフレーム（４行×４０８０バイト）OTUｋ：OpticalChannelTransportunit-kODUk：OpticalChanneldataunit-k（OTUｋフレーム－FECバイト）k：ビットレート階梯（k=1:2.67Gbps,2:10.71Gbps,3:43.02Gbps,4:111.81Gbps）管理用オーバーヘッド2009年度光通信システムOTNの階梯構造と多重化の関係100GbEODU4(H)ODU4(L)OTU4111.81Gbps103.12Gbps40GbE41.25GbpsODU3e(H)OTU3e44.57GbpsSTM25639.81GbpsODU3(H)ODU3(L)OTU343.02Gbps10GbE10.31GbpsODU2e(L)OTU2e11.09GbpsSTM649.95GbpsODU2(H)ODU2(L)OTU343.02GbpsSTM162.48GbpsODU1(H)ODU1(L)OTU210.71Gbps1GbEODU0(L)OTU12.67Gbps伝送符号変換（ビットレート低減）×２×８×３２×８０×４×４×１０×４０×４×２1.25Gbps2009年度光通信システムメトロ系ネットワーク2009年度光通信システムメトロ・ネットワークの領域・都市内・都市間を結ぶリング状の光ネットワーク・範囲によって２～３つのカテゴリに分類メトロ・コア(~400km)波長数:~40λメトロ・コレクタ(~100km)波長数:~16λメトロ・アクセス(~40km)波長数:4-8λユーザ2009年度光通信システムメトロ・ネットワークの特徴と用途特徴・ダーク・ファイバを用いて都市部に構築・L3SWやWDM装置を使い安価なサービスを提供・イーサネット・インタフェースで1～10Gbpsまでの高速サービスを提供インターネット①高速インターネット接続②拠点間接続（IP-VPN,透過型LANサービスなど）2009年度光通信システムメトロ・ネットワークの要求条件①トランスペアレントなネットワークの実現・多様なサービスの収容（VPN,SAN,CDN,波長貸し，FTTH,.....）・多様なインタフェースの収容（Ethernet,SONET,....）②低コストかつ高信頼度の光ネットワークの実現③要求に応じた迅速な波長パス設定のクリック＆プロビジョニングでの実現2009年度光通信システム高信頼度ネットワークへの対応（プロテクション）・２リング構成・運用ファイバに障害が起きたとき、他方に自動切替（50ms）Node1Node2Node4Node3通常運用（左回り）障害発生ファイバ切替（右回り）●プロテクション用ファイバを通常使用せず障害時に切替→１＋１●通常・プロテクション用を併用→１：１など運用ファイバプロテクション用ファイバ2009年度光通信システムBidirectionalLineSwitchedRing(BLSR)Node1Node2Node4Node3通常運用切換後CWRingWorkPath(λ21～λ40)Protection(λ1～λ20)CCWRingWorkPath(λ1～λ20)Protection(λ21～λ40)障害発生2009年度光通信システムメトロ・ネットワークに求められる機能と光デバイス項目要求される光デバイス・サブシステム波長合分波器フラットトップ，低波長分散AWG光パワーレベル制御光可変減衰器波長分散補償DCF，分散補償デバイス波長パス制御波長可変LD，波長可変フィルタ波長パス切替光マトリクスSW，波長選択SW高速プロテクション機能光SW，高速応答型光増幅器監視モニタ機能光スペクトルモニタ2009年度光通信システム重要度の増すOpticalAddDropMultiplexer(OADM)ノードノードノード(R)OADM入力WDM信号出力WDM信号拠点A用の波長拠点B用の波長拠点A拠点BROADM:ReconfigurableOADM運用局ADD(挿入）：データのリングへの挿入OSSDROP（分岐）：目的データの取得Thru（通過）：ノードを通過従来のOADMでは光パス（１波長による光信号経路）開通に現場作業が必要→急な需要に対応困難ROADMにより遠隔作業可（GMPLSは国際標準の管理プロトコル）OSS（OperationSupportSystem）：各ノードのADD,DROP,Thruを管理・制御するシステム2009年度光通信システムマルチ・リングシステムノードノードノード拠点A拠点BOSSROADMノードの課題複数リングの接続の際にはリング・システムごとに光パスを設定中継インタフェースを接続して転送が必要多方路ROADMノードのメリットROADMから多方路ROADMへの発展複数のリングを束ねることにより、光パスの設定が１回で済み、開通・廃止作業の大幅な削減リング間の中継インタフェース不要2009年度光通信システムROADMシステムトランスポンダトランスポンダインタフェース部Ethernet,SONET/SDHROADMスイッチ部OSSの指示に従いADD,DROP,Thruを制御Thru設定において１方路にしか送出できず2009年度光通信システム多方路ROADMOSSの指示に従い方路