MPLS JAPAN 2010

光伝達網（OTN）の基礎と最新標準化動向

2010年11月1日

NTT未来ねっと研究所
大原 拓也

アウトライン
はじめに
OTNとは光伝送装置の役割とその変遷

ITU-T勧告G.709（OTNインタフェース）
ITU-TとはOTNの規定内容
OTNのバージョンの変遷

OTNの拡張課題と拡張のキーポイント，多重化階梯
日本からの標準化貢献
今後のOTNのトレンド

まとめ
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OTNとはOTNとは何なのか？
OTN（Optical Transport Network； 光伝達網）とは国際標準化機関ITU-Tで規定される通信規格どこで使われているのか？
長距離（国内，国際； 数百～数千km）にわたって大容量の情報を伝達する
光伝送装置で用いられているバックボーン
ネットワーク
ユーザ

電話局

電話局

データセンタ

光ファイバ
ルータ

光伝送装置
長距離・大容量伝送（例：1000km，1.6 Tbit/s）
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3光伝送装置の役割長距離・大容量通信を信頼性高く経済的に実現
例えば• 10 Gbit/s x 80波長 = 800 Gbit/s• 40 Gbit/s x 40波長 = 1.6 Tbit/s• （近い将来） 100 Gbit/s x 80波長？ = 8 Tbit/s
イーサネット（例: 10GbE）

時間多重技術OTN（例: OTU3, 43Gbit/s x 40波長）

波長多重技術光増幅技術

信号劣化補償技術

イーサネット（例: 10GbE）

・・・

多様な先端技術を駆使

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4「光伝送装置」のカルチャ
同一ベンダの装置によるネットワークの構成
長距離，大容量伝送を実現するために性能を追及していく．
そのために伝送路許容損失規定，変調方式，誤り訂正符号の種別など独自の設計，実装を行なう．
よって異ベンダの装置間の対向は困難．

ベンダAとはいえ，相互接続も必要である．
Inter-domain interface (IrDI), Intra-domain interface (IaDI)

ベンダA

ベンダB

IrDI
IaDI
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5伝送技術と標準化技術の変遷
半導体レーザや光ファイバなどの革新技術が生み出されてきた数々の革新技術により伝送技術が進展し，同軸ケーブルを用いた伝送から光ファイバを用いた伝送に移り変わった
そして伝送技術の進展に対応して標準化技術が規定されてきた革新技術

半導体レーザ

光増幅器
波長多重伝送WDM

光ファイバ

伝送技術

アナログ・デジタル
同軸伝送

標準化技術

PDH （地域別）

1960

1970

光ファイバ伝送

SDH

1980

1990

SDH & OTN

2000

2010

年代

PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy，非同期多重化階梯
SDH: Synchronous Digital Hierarchy，同期多重化階梯

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ITUの組織構成
International Telecommunication Union(ITU Plenipotentiary Conference)

ITU

ITU-R

SectorStudy
GroupTSAGSG2Radio
Communication

TelecomStandardization

ITU-T…

SG3

ITU-D…

SG15

Telecom
Development

SG17

Optical and other transport
network infrastructures

WorkingParty

WP1

WP2

Access networktransportQuestion

Q3

Q9

WP3

Optical physical infrastructure andtechnologies

Q10

Q11

Q12

Transport network
structures

Q13

Q14

Q15

Signal structures, interfaces andinterworking for transportnetworks

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SG15（2009-2012会期）の構成
SG15は光ネットワーク関連の標準化を担当
WP

WP1

WP2

WP3

WP title

Questions

Access networktransport

Q1/15:Coordination of Access Network Transport standards
Q2/15：Optical systems for fibre access networks
Q4/15：Transceivers for customer access and in-premises networking systems on
metallic conductors

Optical physicalinfrastructure andtechnologies

Q5/15：Characteristics and test methods of optical fibres and cables
Q6/15：Characteristics of optical systems for terrestrial transport networks
Q7/15：Characteristics of optical components and subsystems
Q8/15：Characteristics of optical fibre submarine cable systems
Q16/15：Optical physical layer
Q17/15：Physical network planning
Q18/15：Development of optical networks in the access area
Q19/15：Protection and security of other aspects of outside plant

Transport networkstructure

Q3/15：General characteristics of transport networks
Q9/15：Transport equipment and network protection/restoration
Q10/15：Transport network OAM
Q11/15：Signal structures, interfaces and interworking for transport networks
Q12/15：Transport network architectures
Q13/15：Network synchronization and time distribution performanceQ14/15：Management and control of transport systems and equipment
Working Party Q: Question
Q15/15：Test and measurement techniquesWP:and instrumentation

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Optical Transport Network (OTN) とは
波長多重（WDM）伝送網に対応した転送技術
波長多重信号の管理を意識した監視制御系
SDH，イーサネット等さまざまなクライアント信号を収容し転送するためのビットレートやマッピング方式
ルータ

伝送装置

ルータ

キャリアネットワーク（OTN）
SDH

SDH

OTNフレーム
イーサ
SDH

イーサ

イーサ

制御情報

マッピング

イーサ
SDH

デマッピング

OTNに収容することで高信頼な広域転送を実現
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OTNのフレーム構造とビットレート
クライアント信号に保守オーバーヘッド（OH）と誤り訂正バイト（FEC）を付加して広域転送する
クライアント信号

クライアント（SDH，イーサネット等）

OPUk

OH

（Optical Channel Payload Unit-k）

ODUk

OH

（Optical Channel Data Unit-k）

OTUk（Optical Channel Transport Unit-k）

ペイロード

OH

クライアント信号収容（アダプテーション）
エンド-エンド パス，
パフォーマンスモニタ

FEC

伝送（誤り訂正）

OTN（G.709, 1.0版）では３種類のビットレートが規定されたTable 7-1/G.709/Y.1331  OTU types and capacity
OTU type

OTU nominal bit rateOTU1255/238 × 2 488 320 kbit/s

OTU2255/237 × 9 953 280 kbit/s

OTU3255/236 × 39 813 120 kbit/s

OTU bit-rate tolerance
20 ppm

NOTE – The nominal OTUk rates are approximately: 2 666 057.143 kbit/s (OTU1), 10 709 225.316 kbit/s(OTU2) and 43 018 413.559 kbit/s (OTU3).
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OTNの概要
ITU-T G.709 “Interfaces for the Optical Transport Network”
フレームフォーマット
4080

FEC

多重化階梯（G.709, 1.0版）

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勧告G.709のバージョンの変遷
勧告G.709 “Interfaces for the Optical Transport Network”
OTNで用いられるフレーム構造やビットレートなどを規定．
2009/10
SG15本会合【G.709のバージョン変遷と世の中の動向】～2000年 2001 2002 2003 2004

G.709

2005

2006

G.709 G.709 改正1(2001)(2003)

1.0版

2.0版(2003)，別冊

2007

G.709 改正2(2007)，別冊

2008

2009

2010

G.709

G.709 改正3(2008)，別冊(2009)
3.0版

SDH信号の収容に主眼をおいた規定

イーサネット転送にも適した規定

電話からデータへ

イーサネットの急速な普及

SDH GbE

10GbE 10G-FC

8G-FC

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16G-FC

40GbE 100GbE

12課題と拡張のキーポイント（１）SDHのビットレートをもとにしてOTNのビットレートを規定した
ため，新規に出現したクライアント信号を効率よく収容することができなくなった．
イーサネット（10G / 40G / 100G）やファイバチャネル（10G）が新たに出現．OTNよりもわずかにビットレートが高いなど，OTNとの整合性が必ずしも良くない．
イーサネットに適したビットレートを規定するなどの拡張を行なった．
100GbE転送のための新階梯 ODU4/OTU4 を規定

40GbE転送のための符号変換技術（Transcoding）を規定

10GbE転送のための

ODU2e を標準に昇格

4x 10GbE転送のための

ODU3e/OTU3e を規定

GbE転送のための新階梯 ODU0 を規定

FC-1200転送のためのTranscoding + ODU2e を規定

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13キーポイント（１）：多重化階梯の拡張
クライアント信号ODU(L)ODU(H)
100GbEに適したODU4の新設（クライアント信号収容）

100GbEODU440GbEと10G-FCを収容するための新しい収容方式（符号変換技術 Transcoding）の規定

符号変換
40GbE
STM-256(39.81 Gb/s)
符号変換10G-FC
10GbE(10.31 Gb/s)
STM-64(9.95 Gb/s)

OTU（多重）ODU4OTU4111.81 Gb/s

10GbEの４多重に適したODU3eの新設
ODU3e

OTU3e

44.60 Gb/s

ODU3ODU3OTU343.02 Gb/s

ODU2e

ODU2e

OTU2e

11.10 Gb/s

ODU2ODU2OTU210.71 Gb/s

ODU1

OTU12.67 Gb/s

10GbEに適したODU2eの新設

STM-16(2.49 Gb/s)

ODU1

GbEに適したODU0の新設

GbE

ODU0

多様なクライアント信号（特にイーサネット）への対応が可能に

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14課題と拡張のキーポイント（２）
今後も新しいクライアント信号が出現するたびに現行規定が陳腐化してしまう恐れがある．
新クライアント信号が出現するたびにOTN規格を拡張することは避けたい．
このような状況を抜本的に打開する方法として，今後，どのようなビットレートのクライアント信号が出現しても対応できるような汎用的な規定を設けた．

新クライアント信号転送のための新階梯 ODUflex を規定
新マッピング GMPを規定※GMP: Generic Mapping Procedure

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15キーポイント（２）：将来性を高めるODUflexとGMP
クライアント信号ODU(L)ODU(H)（クライアント信号収容）（多重）

ODU4ODU4OTU4111.81 Gb/s

ODU3e

OTU3e

44.60 Gb/s

ODU3OTU343.02 Gb/s

ODUflex
ODU2e

ODU2e

OTU2e11.10 Gb/s

ODU2ODU2OTU210.71 Gb/s

OTU12.67 Gb/s

クライアント信号とODU(L)のビットレートもしくはODU(L)とODU(H)のビットレートが決まると一意に収容の仕方が決まる収容方式（Generic Mapping Procedure）
ODU3
新しいクライアント
信号 （ex. 15 Gb/s）

新しいクライアント
信号 （ex. 5 Gb/s）

BMP

GMP

OTU

容量 15 Gb/s

ODUflex
容量 5 Gb/s

ODU1

クライアント信号のビットレートに応じてフレキシブル（flexible）
ODU1にペイロード容量を設定できる

どのようなクライアント信号でも効率よく収容可能．
ODU0
高い柔軟性と将来性．
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16NTT/Japanの標準化活動
イーサネット転送を重要視したOTNへの転換を主張し，継続的な寄書提案を行なった結果，数々の提案が採択された．
トピック

NTT/Japanの標準化活動

標準化結果

10GbE転送

10GbEのトランスペアレント転送の必要性を提案．ODU2eの詳細規定を提案．

提案した詳細規定が勧告G.709に採用された．

4x 10GbE転送

40G波長を用いた4x 10GbEのトラ
ンスペアレント転送の必要性を提案．ODU3eの詳細規定を提案．

提案した詳細規定がOTN関連の補足
文書G.Sup43に採用された．

40GbE転送

既存のODU3を用いて40GbEを収容し転送するための符号変換技術の必要性と詳細規定を提案．

提案した詳細規定が勧告G.709に採用された．

100GbE転送

100G波長を用いたトランスペアレント転送の必要性を提案．

提案が受け入れられ勧告G.709で100GbEトランスペアレント転送を可能とするOTU4が新たに規定された．

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OTNにおける今後のトレンド
100 Gbit/s/波長
先進の伝送技術（デジタルコヒーレント受信技術）を用いて１波長あたり100 Gbit/sになる．80波長の多重により１ファイバあたり 8 Tbit/sが実現される見込み．

ODU0 （1.25 Gbit/s）単位のハンドリングが可能に
新たに規定された最小単位の ODU0 により1.25 Gbit/s単位で（その倍数で）クライアント信号を扱うことになる．

ROADM & ODU-XCによる高効率ネットワーク※ ROADM: Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer※ ODU-XC: ODU Cross-connect
ROADM（光クロスコネクト）とODU-XC（電気クロスコネクト）を組み合わせた効率の良いネットワークを目指している．
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まとめOTNは波長多重（WDM）伝送網に対応した転送技術であり，OTNを用いることで多様なクライアント信号を信頼性高く広域転送することができる．
ITU-T SG15においてOTN拡張に関する議論が進められOTNインタ
フェース勧告G.709の新版が合意された．

新版ではイーサネットとの整合性を高めるとともに，将来性を高めるためのODUflexやGMPといった新たな規定も設けられた．
日本からは継続的にイーサネット転送を重要視したOTNへの転換を主張することで様々な提案が採択された．
１波長100G，ハンドリング単位1.25G，光クロスコネクト＆電気クロスコ
ネクトの併用によって効率の良いネットワークの実現を目指している．
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