MPLS Japan 2017
“Innovative Open Networking Technologies” の巻 其の弐

B100G伝送技術動向にみるオープン化に向けた考察

2017/11/1
栃尾 祐治(富士通研究所)
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今日お話しすること
n 光伝送技術においてSDN/NFVの導入により、OpenROADM, TIPなど同分野のオープン化活動が盛んになってきたが…
n 光伝送技術の領域においては、さらなる大容量伝送のためB100G(OTUCn)の導入、400GbEの検討に加え、FlexE, FlexO伝送技術も制定され、大容量化に向けた規定が進められている
n このことにより、テラビット伝送向けた技術開発ロードマップは多様かつ複雑な状況になり、既存のOTN/WDMネットワークにおけるインタフェース規定ならびにネットワーク構成そのものも再考が要求される状況になった
n そこで今回は、テラビット時代に突入しつつある光伝送技術(OTN,WDM)の現状(B100G, FlexO, FlexE (ITU-T, OIF)の最新動向)を紹介すると共に、これら技術導入に伴い変化しつつある
OTN/WDMネットワークにおけるインタフェース規定を紹介する
n その中で光伝送技術のオープン化向けた課題を紹介する予定
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お話しすること (構成)n B100G伝送技術をとりまく最新状況 (おさらい含む)
n IEEE802.3 (すこしだけ)n OIF (400ZR, Flex Ethernet)
n ITU-T (G.709, G.709.1など)

n B100G伝送技術のインパクト (ITU-Tでの最近の議論から)
1.
2.
3.

インタフェース規定 (D-plane)Open WDM networking (WTN)
G.median OTNにおけるオープン化の動向と考察
n Open ROADM
n ONF TAPIn IETF Transport NBI
n OLS, TIP Voyager… (午後に期待して割愛かも J )n まとめn B100G伝送技術に向けた考察含む
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B100G伝送技術をとりまく最新状況

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IEEE802.3
n IEEE P802.3bs: 2017年末に400GbE, 200GbE規格承認予定
nnnnnnn200GBASE-DR4 – 500 m over 4 SMF fibres per dir. using 4 x 50 Gb/s PAM4 (25 GBd)
200GBASE-FR4 – 2 km WDM over SMF using 4 x 50 Gb/s PAM4 (25 GBd)
200GBASE-LR4 – 10 km WDM over SMF using 4 x 50 Gb/s PAM4 (25 GBd)
400GBASE-SR16 – 100 m over 16 MMF fibres per dir. using 16 x 25 Gb/s NRZ (25 GBd)
400GBASE-DR4 – 500 m over 4 SMF fibres per dir. using 4 x 100 Gb/s PAM4 (50 GBd)
400GBASE-FR8 – 2 km WDM over SMF using 8 x 50 Gb/s PAM4 (25 GBd)
400GBASE-LR8 – 10 km WDM over SMF using 8 x 50 Gb/s PAM4 (25 GBd)

http://www.ieee802.org/3/bs/timeline_3bs_0915.pdf

nP802.3ca (E-PON)とかP802.3cc (25GbE)とかは今日の5Gのセッションに期待 J
5MPLS Japan 2017 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2017)OIF – 400G 関連
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
200400DP-32QAM
DP-64QAM

62.5400400* ITU-T G.694.1 compliant; however, finer granularities such as a half (6.25 GHz) or even a fourth (3.125 GHz) ofthe 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)nn

400G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, <15W400GDSPTxRxoif2017.245.03.pdf
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OIF – Flex Ethernet(FlexE)
n OIFで規定したIA。10, 25n, 40 Gbps のイーサネットクライアントを100G x n に64B/66B のまま多重して伝送する方式
http://www.oiforum.com/wp-content/uploads/FLEXE1.1.pdf

n クライアントの多重例• 5G単位のカレンダースロットにマッピングのち20レーンに展開
Length 20n Calendar

Length 20 Sub-calendars

FlexE
OHC

Y

X

E

DC

B

B

A

A
E
Y

slot 19

•••

X
X
YX

block transmission order

AY

Dslot 0nB

10G FlexE Client

C25G FlexE Cleint

DX

E

Y

A7

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OIF – Flex Ethernet (FlexE)
n 導入形態n

現在、３つの形態を想定• FlexE unaware Transport• FlexE Terminating Transport• FlexE partial-rate transport

n 導入形態 – FlexE unware Transportn

Client traffic を 1 FlexE group として伝送、下記円で囲ったところ(4本)は、それぞれ独立なPHYで伝送されるが、FlexE Shim 間でdeknew処理が必要

n 導入形態 – FlexE Terminatingn 導入形態 – FlexE partial-rate (aware) transportnFlexE を処理する装置は、Routerなどにあり、Ethernet PHY 物理レート(100G x 4)以下で伝送し、伝送装置(以下の■)では FlexE Shimを扱えない

8MPLS Japan 2017 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2017)

ITU-T (G.709)
n G.709: Interfaces for the optical transport network
nG.709 (2016) 承認につき、100G以上の多重改訂を提供

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), PKTOTSi

ODU3FlexO(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), PKTODU0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(exOCh)

多重・交換

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ITU-T (G.709.1)
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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B100G伝送技術のインパクト- インタフェース定義の見直し- OTSi をベースにした新たな光ネットワーキング

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インタフェース規定 (before G.709(2016))
n IaDI (Intra Domain interface)n IrDI (Inter Domain interface)n

これらはG.709において参照点として規定、またG.709.1もIrDIだと想定して作業

IaDI

IrDI

n UNI (User Network Interface)n NNI (Network-Network Interface or Network Node Interface)n G.709 では ONNIとして定義（MPLS Japanなので適切な図がなかったので、ITU-T G.8112(MPLS-TP NNI)から借用)
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インタフェース規定(after G.709(2016))
n 紛らわしいIaDI, IrDI という表記を廃止（使わない）。代わりに:n

SOTU: Single optical transport unit interfaces à (クライアントとなる) OTU が一つ• without optical layer overhead (SOTU) /OCC なし• with optical layer overhead (SOTUm)n

MOTU: Multi optical transport unit interfaces à (クライアントとなる) OTU が複数• without optical layer overhead (MOTU) /OSC なし• with optical layer overhead (MOTUm)

Figure 6-1Bから
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インタフェース規定(after G.709(2016))
n SOTUならびにMOTUの構成例(G.709から最も単純なもの)
n Figure 6-3 –SOTU interface principal information containment relationshipsn Figure 6-4 –MOTU interface principal information containment relationships

SOTU

MOTU
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インタフェース規定 (G.698.2他)
n G.698.2: Amplified multichannel dense wavelength divisionmultiplexing applications with single channel optical interfacesnいわゆる Black link のこと > Ss, Rs ; (SOTUm (single carrier))
Tx λ1
Tx λ2

SSSSRS
OM

Tx λN

RS

DWDM network elements

OADM

Rx λ1
Rx λ2

ODRS

SS

Rx λN

DWDM link
G.698.2(09)_F5-1

RSSS
TxλY

RxλX

n

YANG規定も進行中(IETF CCAMP)＞draft-dharini-ccamp-dwdm-if-param-yang
module: ietf-ext-xponder-wdm-if
augment /if:interfaces/if:interface:+--rw optIfOChRsSs+--rw if-current-mode:+--ro if-supported-mode:+--rw current-opt-if-och-mode-params:

notifications:+---n opt-if-och-central-frequency-change:+---n opt-if-och-mode-change:+---n opt-if-och-min-tca:15

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Open DWDM networking と G.media
n ITU-T SG15(2017/6)で議論となった項目。WTN(Wavelength TransportNetwork)とも呼ばれるが、レポート上では(more) open DWDM networking と記されている
n B100G (OTUCn) と FlexO 定義によりFEC定義の OTU frame からの独立
n OTU frame の様々な転送方式が実現可能
à OTSi(G) (ex OCh) がL1/L0の重要な橋渡し(規定)
nn さらに FlexE/FlexO の共通性から、B100G OTN(OTUk, OTUCn)と、Ethernet (PCS)を共通に収容できるインフラへの期待à open DWDM networking (WTN)n

昔、ODU4 でSDH/SONETと10/100GE の双方に対応したことの再来とも
OTN (OTUk, OTUCn)
FlexO

IEEE802.3(PCS)
FlexE

FEC, DSP frame
Optical signal (OTSiG) (OCh含む)

PMA
PMD

CBR

G.872からMedian open DWDM networking には Media レイヤの更なる検討(アーキテクチャ、マネージメント)が不可欠
à G.media, G.media-mgnt
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WTN と G.media, G.media-mgnt
n G.media [Q12/SG15]
nArchitecture of Optical Median G.872で記載の OTSi 以下を独立させた新勧告草案
n G.698.2 IF (Ss, Rs) も検討対象になる見込み

n G.media-mgmt [Q14/SG15]nManagement Requirement and Information Model for Median 上記の管理要求ならびに、Information model 規定
n すでに、Physical Media相当の Information model は ONF TR-512 で進行中なのでそこから移植する方向かも
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OTNにおけるオープン化の動向と考察

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オープン化とは… (この話での仮説)
n インタフェースを決め、相互接続やAPIを提供すること(もの)を指す
として…
n Data planeでのインタフェース規定n すでに紹介済み

n Information model / Data model 規定と提供
n いくつかの例として
n Open ROADM, ONF TAPI, IETF Transport NBI(CCAMP)n OLS, TIP Voyager… (午後に期待して軽く J )19MPLS Japan 2017 (All Right Reserved, Copyright FUJITSU LIMITED 2017)

Open ROADM MSA
n Open ROADM Multi-Source Agreement (MSA)n

http://openroadm.org/home.html

n AT&Tが中心になって進めるWDM networkのオープン(YANG化)
n YANG は以下(github)に展開
コンポーネント(デバイス)の他、OTN (λ, ODU) service などをYANG定義
n https://github.com/OpenROADM/OpenROADM_MSA_Publicnhttps://0201.nccdn.net/1_2/000/000/098/a85/Open-ROADM-whitepaper-v1-0.pdf

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ONF TAPIn Transport API (ONF)n 目的は伝送網にて、以下のAPIをYANGなどで提供するもの••••

Topology ServiceConnectivity Service
Path Commutation service
Virtual network service• Notification Framework(service)n Connectivity Serviceでは要求文書(TR-527)にユースケースならびに参照モデルを提議し、UML/YAMGで表現• 主な参照点：• Node Edge pointà Port or {UNI-C or UNIN}• Connection
à Switch (or Node)• connectivityService
End-to-End connection
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ONF TAPIn Modeling flowsn

https://github.com/OpenNetworkingFoundation/Snowmass-ONFOpenTransport

https://wiki.opennetworking.org/download/attachments/259719184/onf2017.500.00-TAPI_FR_V2_DRAFT.docx?api=v2(ONFのロゴはそのうち更新される予定(推測))22

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IETF Transport NBI
n CCAMP WG で活動中のOTNを含めた伝送網におけるYANG定義

https://www.ietf.org/proceedings/96/slides/slides-96-ccamp-7.pdf

n 活動を加速するため、IETF97からTransport NBI DT (Design Team)結成
n https://github.com/danielkinguk/transport-nbi/
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CCAMP: Transport NBI
n 現在の主な検討状況
n

TEAS WG で検討の ACTN (Abstraction and Control of TE Networks)モデルをベースに IP/Ethernet over OTN/WDMなど検討中

https://datatracker.ietf.org/meeting/98/mat
erials/slides-98-ccamp-5-transportnorthbound-interface-use-cases/

nUse case I-Dは WG I-Dに
• draft-ietf-ccamp-transport-nbi-use-cases
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CCAMP: Transport NBI
n 現在の主な検討状況(例)n Use Case 1: Single-domain with single-layer

ODU connection (右図の水色点線)を TE YANG ドラフト (draft-ietf-teas-yang-te)にある Tunnel トンネルモデルとどう対応付けるか?
n Tunnel モデルを確認しつつ検証中
nmodule: ietf-te+--rw te!
:+--rw tunnels| +--rw tunnel* [name]| | +--rw name-> ../config/name| | +--rw identifier?
-> ../config/identifier| | +--rw config| | | +--rw name?
string| | | +--rw type?
identityref| | | +--rw identifier?
uint16:| | +--rw p2p-primary-paths| | | +--rw p2p-primary-path* [name]| | | +--rw name-> ../config/name| | | +--rw config:+--ro lsps-state| +--ro lsp*:

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TIP(OLS, Voyager…)
n Open Optical Line System (OLS)に関して:
nTIP(Telecom Infra Project) > OOPT (Open Optical Packet Transport) projectn Voyager (Facebook) などを通じて、OLS(波長パス設定)のopen化とHW/SWの分離したアーキの実現
結局のところ SDN/NFVのL0バージョンn 波長制御(Modulation)技術のソフト定義(またはNETCONF or Thriftでの実現)とトランスポンダーの規格化(コモディティー化)
nCommon control plane
ThriftThrift/NetconfThrift

Transponder(Voyager)

Transponder(Voyager)

Transponder(Voyager)

Transponder(Voyager)::Amp
Mux/Demux

Transponder(Voyager)

Transponder(Voyager)

Optical Line System
https://code.facebook.com/posts/1977308282496021/an-open-approach-for-switching-routing-and-transport/
https://www.lumentum.com/en/media-room/videos/building-flexible-networks-open-optical-line-systems-and-sdn

n 次週 TIP Summitに向け提案検討していること (承認前…だと思われる/あくまで予測)
n

C-API (OLSの例えばYANG化)n OLE(optical line emulator)/ORA (optical route analyzer)n 詳しいことは、午後に期待 J
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考察・まとめ

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考察：B100Gのインパクトとオープン化に向けて
n B100G(OTUCn/FlexO, OIF 400G, 400GbEなど)やOpen WDM networkingにより、大容量伝送だけでなく、OTN (L1) と Ethernet (IEEE802.3) の共通インフ
ラとして波長パスの定義と張り方を再考する必要がある
B100G 波長パスの属性化(キャリア数、変調方式等)
n クライアント(OTUCn, FlexO, FlexEなど)との関係(収用方法)
nn オープン化に向けては、100G以上のOTSi (MOTU) のモデル化だけでなくMediaレイヤのtopologyもどう表現するかが課題
n

IETFではWSONなどで検討は開始、でも、B100Gに向けてはまだ検討の余地あり
n SOTU(m)主体だったOpenROADM, OOLSも行き着く課題、でないかと強く思っています…
OTU/OTUC frame or FlexO frame

OTU/OTUC frame or FlexO frame

FEC
いわゆるOTSi/OTU (OTSi/OTUCn)

Media Topology構築とPath提供に向けたAbstractionいわゆる波長パス提供

DSP
OTSi

(トータルで400Gとか)

OTSi
filter

OTSi

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

光SW? OADM?
(Topology構築上の最大のネック)

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OCS
filterOCS
filterOCS
filterOTSi
filterMediaレイヤ

OTSi/OTU (OTSi/OTUCn)

Amp, 3R とかも含まれるが割愛

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まとめn 以下のような話を紹介
n B100G伝送技術をとりまく最新状況• IEEE, OIF, ITU-Tn B100G伝送技術のインパクト (ITU-Tでの最近の議論から)• インタフェース規定、Open WDM networking (WTN),…
n OTNにおけるオープン化の動向と考察• Open ROADM, ONF TAPI, IETF Transport NBI, TIP OLS,…

n 伝えたかったこと
n B100G伝送技術の導入により：• 400G以上(特に400G)の伝送技術の複雑化への直面• 波長サービスへの本腰入れた検討の必要性
n オープン化に向けた課題：• B100G時代に向けた波長サービスの明確化• B100G OTSi (OTSiG, OTSiA) のモデル化• メディアとリソース(トポロジー)のモデル化

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ありがとうございました

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