MPLS Japan 2018“「高速伝送」セッション” の巻 其の壱

OTN/WDM最新動向

2018/11/19
栃尾 祐治(富士通研究所)

昨年話したこと: 振り返りn こんなこと話していました
n https://mpls.jp/2017/presentations/MPLS_Japan_2017_tochio_web.pdf

n 当時の資料を使って、今回のトピックを紹介します
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ITU-T (G.709)/去年の資料から
n G.709: Interfaces for the optical transport networknG.709 (2016) 承認につき、100G以上の多重改訂を提供、400GbEにも対応

クライアントFlexE aware
PKT
CBR(100GbE等), PKT
FlexE client(10, 25n, 40)

100G以下PKTODUflex(BGMP)ODUflex(GFP)

ODU4

OPUCn
ODUCn

ODUflex(IMP)ODUflex(GFP)

OTUCn(5G TS)

CBR(40GbE等), PKT

OTSi

ODU3

FlexO

(400Gの場合
OPUC4
ODUC4)

CBR(10GbE等), PKTODU2e
CBR, PKT

光信号

ODUflex(CBR)

デジタル信号

100G以上400GbE/200GbE

FEC

ODU2
CBR, PKTODU1
CBR(1GbE等), PKT

ODU0
多重のみ
•
•
•
•

クライアントは主なものだけ
400GbE/200GbE は来年2月合意予定
SDHはCBR(constant bit rate)に含まれる
PKT: Packet/Frame

OPUk
ODUk
(1.25G or
2.5G TS)

FEC
OTU4
OTU3
OTU2
OTU1

OTSi
(ex
OCh)

多重・交換

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今日話すホットなとこと（その１）n 右脇に示した黄色いところ > つまりFlexO, FEC, OTSi
クライアントFlexE aware
PKT
CBR(100GbE等), PKT
FlexE client(10, 25n, 40)

100G以下PKTODUflex(BGMP)ODUflex(GFP)

ODU4

OPUCn
ODUCn

ODUflex(IMP)ODUflex(GFP)

OTUCn(5G TS)

CBR(40GbE等), PKT

OTSi

ODU3

FlexO

(400Gの場合
OPUC4
ODUC4)

CBR(10GbE等), PKTODU2e
CBR, PKT

光信号

ODUflex(CBR)

デジタル信号

100G以上400GbE/200GbE

FEC

ODU2
CBR, PKTODU1
CBR(1GbE等), PKT

ODU0
多重のみ
•
•
•
•

クライアントは主なものだけ
400GbE/200GbE は来年2月合意予定
SDHはCBR(constant bit rate)に含まれる
PKT: Packet/Frame

OPUk
ODUk
(1.25G or
2.5G TS)

FEC
OTU4
OTU3
OTU2
OTU1

OTSi
(ex
OCh)

多重・交換

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OIF – 400G 関連/去年の資料から
n 以下、一言でまとめると400G伝送に向けた相互接続規定の策定
n Technology Options for 400G Implementation (Jul 2015)n

http://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-Tech-Options-400G-01.0.pdf

n Flex Coherent DWDM TransmissionFramework Document (Aug 2016)n

http://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-FD-FLEXCOH-DWDM-01.0.pdf

Nominal Channel Bandwidth (GHz)*DP-QPSK

37.5
100

DP-8QAMNet Bit Rate
(Gb/s)

DP-16QAM

50

75

200

200

200
200

400

DP-32QAM
DP-64QAM

62.5

400
400

* ITU-T G.694.1 compliant; however, finer granularities such as a half (6.25 GHz) or even a fourth (3.125 GHz) of
the current slot width granularity may be required for higher and more flexible spectrum utilization, which aretechnically feasible and are being considered for standardization by the ITU-T.

Table 3: Available Operational Modes for 400G Sample Applications

Table 2: Recommended Flex Coherent Modulation
Functionality per Optical Carriern Implementation Agreement 400ZR (On-going)nn400G向けDigital Coherent interfaceならびに、DSP/FECアルゴリズム規定
Target: single channel ZR & (amplified) short-reach DWDM applications up to 120 km, <15W

400G
DSP

Tx
Rx
oif2017.245.03.pdf
5MPLS Japan 2018 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2018)

今日話すホットなとこと（その2）n 以下、一言でまとめると400G伝送に向けた相互接続規定の策定
n Technology Options for 400G Implementation (Jul 2015)n

http://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-Tech-Options-400G-01.0.pdf

n Flex Coherent DWDM TransmissionFramework Document (Aug 2016)n

http://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-FD-FLEXCOH-DWDM-01.0.pdf

Nominal Channel Bandwidth (GHz)*DP-QPSK

37.5
100

DP-8QAMNet Bit Rate
(Gb/s)

DP-16QAM

50

75

200

200

200
200

400

DP-32QAM
DP-64QAM

62.5

400
400

* ITU-T G.694.1 compliant; however, finer granularities such as a half (6.25 GHz) or even a fourth (3.125 GHz) of
the current slot width granularity may be required for higher and more flexible spectrum utilization, which aretechnically feasible and are being considered for standardization by the ITU-T.

Table 3: Available Operational Modes for 400G Sample Applications

Table 2: Recommended Flex Coherent Modulation
Functionality per Optical Carriern Implementation Agreement 400ZR (On-going)nn400G向けDigital Coherent interfaceならびに、DSP/FECアルゴリズム規定
Target: single channel ZR & (amplified) short-reach DWDM applications up to 120 km, <15W

400G
DSP

Tx
Rx
oif2017.245.03.pdf
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あともう一つ、昨年の資料から

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今日話すホットなとこと（その3）n まさにこのモデル化のはなし
n OTSi (平たく言って波長)によるコネクション形成の為のアーキテクチャ定義と、モデル化 (Information model, data model)、そしてAPI定義
n Mediaレイヤ(OADM, Amplifierなど)のアーキテクチャの定義、モデル化など

OTU/OTUC frame or FlexO frame

OTU/OTUC frame or FlexO frame

FEC
いわゆる

OTSi/OTU (OTSi/OTUCn)

OTSi/OTU (OTSi/OTUCn)
いわゆる波長パス提供

DSP
OTSi

(トータルで400Gとか)

OTSi

OTSi
filterMediaレイヤ(灰色枠内全体)
OCS
filterOTSi
filterOCS
filterOCS
filterOCS
filterOTSi
filterMediaレイヤ

OTSifilter

光SW? OADM?
(Topology構築上の最大のネック)

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よって本日お話しすること
n B100G伝送技術をとりまく最新状況
n ITU-T OTN 最新動向 (G.709ならびにG.709シリーズなど)• 特に FlexO最新動向
n OTN/WDMにおけるオープン化(モデル化)の動向• G.media/G.media-mgmt 進捗, ONF TAPI/MEF

n これに今回、5G Transport について紹介
n ITU-T SG15での取り組みとOTN/Ethernetへの新たな展開事項

n まとめ-----n ちなみにお話しないこと Jn B100Gの変調方式の議論(16QAM, QPSK, PAM4,…)とかn コンポーネント(QSFP-DD, OSFP,…)の議論とか
n 600Gさらにそれ以上の話
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B100G伝送技術をとりまく最新状況(ITU-T G.709シリーズなど)

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これから紹介するITU-T勧告と概要
n G.709nn G.709フレーム構成

Interfaces for the optical transport
networkn

OTUk Frame (100G以下)n

OTUCn (B100G)

n G.709.1
nFlexible OTN short-reach interfaces

n G.709.2
n

OTU4 long-reach interface

n G.709.3
nFlexible OTN long-reach interfaces

n G.709多重階梯 (再掲載)

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G.709(2016)以降の主な更新
n 現在はG.709(2016) + Amendment(改正) 1, 2, 3 + Corrigendum (訂正) 1
最新版として規定
Amd1 (2016/11), Amd2 (2018/06), Amd3 (今回コンセント; 2018/11以降発行予定)
n Cor1 (2017/8)
n 最近は、最新の発行文書(今日時点でAmd2)を読めば、全文が網羅される形(過去のAmd, Corを包含した構成)になっていますn• https://www.itu.int/rec/recommendation.asp?lang=en&parent=T-REC-G.709-201806-I!Amd2

n Amd2 (2018/06), Amd3 (2018/11以降)の主な更新
n IEEE802.3-2018 (802.3bs) に沿った200/400GbEマッピング規定(紹介済)• 更に、50GBase-Rが今回追加
n FlexE AwareのODUflex収容 (FlexE groupをクランチして(不要なPCSを削って)収容) の FlexE 2.0 (200GbE/400GbE)対応• FlexE client (10G, 25Gなど)のODUflex収容ならびにFlexE Awareの
ODUflex収容は2016初版で更新済み
n OTUkにおけるFEC規定の明記
à SG15でいうSR (Short Reach)のこと
à SG15でいうLR (Long Reach) のこと• Reed-Solomon(RS) FEC• Staircase(SC) FEC [G.709.2]
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ITU-T (G.709.1(2017)) (去年の資料再掲載)
n G.709.1 (FlexO) とは
n Flexible OTN short-reach interface

n Flexible に接続できるドメイン間 OTN
interfaceを規定OTNを提供

n 既存コンポーネントの再利用を考慮して100G (OTU4) モジュールを使用を想定し、そのためのOTUCnを収容するFlexO
frameを定義(Alignment markerなどで構成)

n 現在 Long Reach 版も検討中
nG.flexo-lr
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ITU-T (G.709.1)
n 2018版に更新し2017版は差し替え
nnG.709.3との調整のため
https://www.itu.int/rec/T-REC-G.709.1-201806-I/en

n Frame Structureの変更
nnFlexO-x-RS
PADの領域の定義••

n200G/400G光インタフェース向けのFlexO 規定•n

昔はAMの中にPAD規定していたがG.709.3対応に連動して、独立してPADを規定
従来100G(OTU4)には影響無(互換性維持)

左の図は200Gの例

2018/10会合では、FEC規定拡張の修正、AM値の誤記などを直した改正をコンセント
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ITU-T (G.709.2)
n G.709.2 : OTU4 long-reach interfacen https://www.itu.int/rec/T-REC-G.709.2-201807-I/enn OTU4-SC frame• Bit rate, OH, スクランブリングはG.709 OTU4と同じ
G.709 Appendix II: OTUk with alternative OTUkV FEC (OTUk-v) と同じ• 4 Lane 展開 (OTL4.4) も可能。G.709 で定義

n 肝となるのはAnnex AならびにAnnex Bにある SC FEC処理• Annex A: Forward error correction using 512 × 510 Staircase codes• Annex B: Adaptation of 512 × 510 SC FEC codes to OTU4-SC FEC
注: G.709.2は最近Freeで入手可能になりした
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ITU-T (G.709.3)
n Flexible OTN long-reach interfaces
平たく言うと、FlexOをSC FECで実現するというもの
n 初版(2018/6)では100GのFlexO
Frame を定義
n•

https://www.itu.int/rec/T-REC-G.709.3-201806-I/en• FlexO-1-SC Frame• 112.734368996 Gbit/s
Cf. FleO-1-RS は 111.809474446 Gbit/s

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G.709.3 (2018/6)の目次
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Scope
References
Definitions
Abbreviations and acronyms
Conventions
Introduction and applications
Structure and processes
1.
2.

7.1 FlexO-x-SC-m signal structure
7.2 Processing and information flow

8. FlexO frame
9. Alignment markers, PAD and FlexO overhead
10. Mapping of OTUCn signal into n FlexO instances
11. m×100G FlexO with staircase FEC interface group (FlexO-1-SC-m)
12. m×100G FlexO with staircase FEC interface group (FlexO-1-SC-m)
n
n
n
n
n
n

11.1 FlexO-1-SC frame structure
11.2 FlexO-1-SC bit rate and frame periods
11.3 FlexO-1-SC overhead
11.4 Staircase forward error correction (SC FEC)
11.5 FlexO-1-SC scrambling
11.6 FOIC1.k-SC

n Annex A – Forward error correction using 512 × 510 staircase codesn Annex B – Adaptation of 512 × 510 staircase codes to 100G FlexO-1-SC FEC
17MPLS Japan 2018 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2018)

G.709.3 改正1
n 改正1を今回コンセントn 主な改正ポイントは通り
n 200G FlexO 追加
n 400G FlexO 追加
n DSP frame 相当の構成追加…重要なことはこれら追加には、OIF 400ZR FEC が反映されていること
7章
11章

12章
13章
14章
15章

7.2 “FlexO-x-DSH-m signal structure”追加（既存7.2à7.3）
11.3
Figure 11-4 “FlexO-x-SC (x=1,2,4) overhead, part 2”作成
11.3.1 “FlexO-1-SC FBA values”修正
11.3.2 “FlexO-x-SC MBAS overhead specification for x=1,2,4”作成“m×200G FlexO with Staircase FEC interface group (FlexO-2SC-m)”追加“m×400G FlexO with Staircase FEC interface group (FlexO-4SC-m)”追加“FlexO-x-D<fec>”追加“FlexO-x-DSH”追加

注: 現在(2018/11)Last call中につき変更の可能性あります。また、200G/400G規定については引き続きの検討項目です
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参考: OIF 400G ZR FECとはn OIF 400G ZR で採択されたFECのこと。CFECのこと
公式な文書の代わりに IEEE802.3あてのリエゾン資料からn http://www.ieee802.org/3/B10K/public/18_09/lyubomirsky_b10k_01a_0918.pdf
n19MPLS Japan 2018 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2018)

OTN/WDMにおけるオープン化(モデル化)の動向
n 前回報告にした、G.media(G.807), G.media-mgmt(G.876)について引き続き勧告作成を進めている。次会合でコンセント予定

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G.807(G.media), G.876 (G.media-mgmt) 課題（参考）注: G.876エディタである当方の独断も含まれます…

n OTSi (モジュレータ周り)を巡るモデル定義n

特にデジタル信号/アナログ信号をまたぐ Modulator process の機能定義が鍵ONFへのLS (SG15-LS133: LS/r/o Update on media architecture and management) から
https://wiki.opennetworking.org/download/attachments/266141701/oimt2018.SS.002-SG15-media-results.ppt?api=v2

n メディアレイヤでのConnectivity verification(CV)並びにモニタリング特性(OPM:
Optical Parameter monitoring)定義とモデル定義
n

CVとはすなわちOTSiAの接続検証機能のこと。Ethernet OAMの思想でのアーキテ
クチャ議論も始まってきたが、具体的なアーキテクチャ/モデル定義はG.807/G.876で検討中。OPM定義もしかり
n 更に現在のITU-T勧告では、抽象的な表現手法(G.807/G.876)具体的な表現手法(G.798)でギャップもあり、モデル化(UML)への障壁も

n ONF, IETFなど他団体での、独自に定義の先行
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MPLS Japan 2018 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2018)ここまでのまとめ
n ここまで、B100G時代のOTN最新動向として、高速・大容量化を目指した動向について紹介した
n 具体的には

ODUCn/OTUCn, FlexO, FEC, OTSi,…

n ただ、ここまでのOTN拡張は必ずしも5G時代の拡張に沿ったものではなく、ITU-T では別のアプローチも存在する
à 5G Transportn ということで、次以降紹介するものは 5G Transportをめ
ぐるOTNの動向について

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5G TRANSPORTとOTN

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ITU-Tにおける5G Transportとはn ITU-Tにおける、IMT-2020/5G向けトランスポートへの取り組みは
WTSA-16(2016年世界通信標準化総会)で決議された Resolution[com4/3]に従い始まる
n Enhancing the standardization activities in the ITU

Telecommunication Standardization Sector related to non-radio
aspects of international mobile telecommunicationsnhttps://www.itu.int/en/ITU-T/tutorials/Documents/201611/SG%20Leadership%20Tutorial%20WTSA-16%20decisions_rev2-XY.pptx

n これを受け、SG15においては、IMT-2020/5G Transport に関する多くの寄書が提出され、伝送網を扱うWP3では、今年2月以下のTR(Technical Report)を発行した
n GSTR-TN5G - Transport network support of IMT-2020/5G
n 更に、
n G.ctn5g: Characteristics of transport networks to support IMT-2020/5G• 5G Transport 向け要求ならびに特性定義
n Gsup.5gotn: Application of OTN to 5G Transport
5G向けに既存のOTNがどう適用できるかまとめる予定の補遺文書
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GSTR-TN5G - Transport network support of IMT-2020/5G
n https://www.itu.int/pub/T-TUT-HOME-2018
よくまとまっているが、基本的に3GPPの標
準文書(TR38.401等)
から、現状を列記した内容なので、ITU-T
SG15 独自という内容はあまり存在しない。
従って、特に中国キャリア多く提案してきた内容は反映されていない。(Annexに概略
のみ)
逆に、 3GPP標準から
トランスポートに起こし
こむには、一工夫も二工夫も必要ということ

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参考: China Telecomの 5G (M-OTN (FlexO) + 25G IF)
n Architecture

https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-andSeminars/20180127/Documents/1.%20Steve%20Gorshe.pdf

https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-andSeminars/20171016/Documents/3.Rick.pdf
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参考: China Mobileの 5G (SPN(FlexE))n Architecture と提案するSPN(Slicing Packet Network)参照モデル

https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-andSeminars/20171016/Documents/2.%20Han%20Li.pdf
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SG15会合トピックス(5G関連)
n 5G Transport
n 5G Transport の基本的文書と期待されていた以下の2つはコンセント延期• G.ctn5g: Characteristics of transport networks to support IMT-2020/5G• Gsup.5gotn: Application of OTN to 5G Transport
延期の大きな理由はFH/MH/BHの定義の不明確さ
n 一方で、以下の勧告草案の作成が承認された• G.709.25-50: 25G and 50G OTN interfaces
25/50G IFベースのFlexOなどを検討。M-OTNとかOTN Liteと呼ばれてきたもので
D-RAN and C-RAN向け伝送も考慮。 China Telecomが進めてきたもの• G.mtn: Interfaces for a metro transport network
D-RAN and C-RAN向け伝送を想定し、50GBASE-R, 100GBASE-R, 200GBASE-R,
400GBASE-R をベースにした、Path/Section layerを規定する
China mobile が進めてきた SPN(Slicing Packet Network) の具体化
n その他、5Gに直接関係ないが、OTN関連で以下の補遺文書の作成を合意• G.Sup_sub1G: Sub 1 Gbit/s services transport over OTN
ODU0(1G)未満のクライアント(PDHや低速SDHなど)収容するためのODUフレーム規定を記述
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MPLS Japan 2018 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2018)このことが意味すること(私見)n これまで、G.709 拡張は、高速・大容量化を目指し、
B100Gないしはテラビット伝送向け拡張を規定してきた
n ODUCn/OTUCn, FlexO, OTSi,…

n しかし、IMT-2020/5G Transportに向けては、低速(25G,50G)で経済的な光インタフェースによるネットワーキングも求めらているn ちょうど、IEEE802.3で400GbE/200GbEの規定を進めつつ、

50GbEの規定を進めていく感じに近いかもn 別の見方すると、OTNとしては、高速・大容量化に加え、(OTNならではの)低遅延な高多重化も求められているとも取れる
n ただ、実装などで高密度かと言われるとそこは疑問もあるが…

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まとめ

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まとめn OTN/WDM動向として、昨年の報告を更新する形で、ITU-T SG15での最近の活動について紹介
n 具体的にはn B100G伝送技術をとりまく最新状況• ITU-T OTN 最新動向 (G.709ならびにG.709シリーズなど)• 特に FlexO最新動向• G.media/G.media-mgmt (G.807/G.876)進捗n (IMT-2020/)5G TransportとOTN• 今後の勧告化予定など

n 共通に、『多重』が今後の鍵かと考えますn FlexO(, FlexE)にみる多重
n 5G/25G/50G の多重
n OTSi の多重
n クラアントàサーバー多重

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ありがとうございました