MPLS Japan 2010

OTNのアプリケーション
2010年 11月 1日
日本電気株式会社
光ネットワーク事業部
松田 修

自己紹介
▐ 経験した仕事z SDH ADMの企画・開発• 高速側インタフェースがSTM-4(622Mbps)

z DSLAMの企画・開発• ADSL立ち上がり期• ATMを扱う経験

z DWDM製品の企画・開発• 光伝送部分より、電気処理部分（多重トランスポンダなど）を担当

z パケットトランスポート製品の企画

SDH: Synchronous Digital Hierarchy
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line
ADM: Add-Drop Multiplexer
DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing
DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer
ATM: Asynchronous Transfer Mode
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目次
▐ トランスポートネットワーク技術▐ OTNのアプリケーション▐ OTNとMPLS-TPの比較▐ まとめPage 3© NEC Corporation 2010

▐ トランスポートネットワーク技術

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トランスポートネットワークとは？
▐ ITU-Tにおける定義
z Transport network: The functional resources of the network which conveys
user information between locations.
[ITU-T G.805 (2000) “Generic functional architecture of transport networks“]z ユーザ情報を、異なる地点間で、運ぶネットワーク機能リソース▐ IETFではz A Transport Network provides transparent transmission of user traffic between
attached client devices by establishing and maintaining point-to-point or pointto-multipoint connections between such devices.
[RFC5921 (Jul/2010): "A Framework for MPLS in Transport Networks“]z トランスポートネットワークは、接続されたクライアント装置間で、ユーザトラヒックを透過的に伝送する。

▐ トランスポートネットワークとは、「ユーザ（クライアント）情報を異なる地点間で伝送するネットワーク」。
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トランスポートネットワークに対する要件▐ 信頼性が高いこと
z 障害回復機能を持つこと▐ 管理可能なこと
z OAM機能を持つこと▐ トラヒックエンジニアリングが可能なこと
z 転送経路を指定できること
z 使用する帯域を管理できること▐ 多様なクライアントを転送できること
z スケーラブルであること
z 複数のクライアント信号を多重化して、転送できること

参考文献：
F. Huang, X. Yi, H. Zhang, and P. Gong, "Key Requirements of Packet Transport Network Based on MPLS-TP,“in Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2009),
paper ThFF2.
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トランスポートネットワークに使われる技術▐ トランスポートネットワークに使われる技術の名称と定義している団体
略号名称定義団体PDH

Plesiochronous Digital Hierarchy

ITU-T

SDH

Synchronous Digital Hierarchy

ITU-TATM

Asynchronous Transfer Mode

ITU-T, ATM Forum

OTN

Optical Transport Network

ITU-T

MPLS-TP

MPLS Transport Profile

ITU-T, IETF

▐ トランスポートネットワークに使われない技術例
z IP
z LAN環境で使われるEthernetz SAN (Storage Area Network)技術
z デジタルビデオ信号
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トランスポート技術の比較
トランスポート技術

クライアント信号
PDH SDH

ATM

PDH

○○

SDH

○

○○

ATM○

○

○

OTN

○○○

MPLS-TP○○2)○

OTN IP△1)○

Ethernet

信号速度○○～E4 (140Mbps)○○～STM-256/OC-768(40Gbps)○○～STM-16/OC-48(2.4Gbps)まで○○～OTU4 (112Gbps)○○～100GbE まで○：サポート可能
1): ITU-T G.707において、ODUk over VC-4-Xvが定義されている。
2): RFC4842, Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH) Circuit Emulation over Packet (CEP)▐ 100Gbps時代のトランスポート技術は、OTNあるいはMPLS-TPz 双方とも、トランスポート技術としての要件は満足
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▐ OTNのアプリケーション

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OTN技術の特徴
クライアントSONET/SDH

Ethernet/IP

Storage

Digital Video．．．

OTU OH ODU OH ペイロード （クライアント信号） FEC
OTNフレーム構造 (ITU-T G.709 )z 多様なクライアントを収容
z SDHと同等のOAM/信頼性
z 大容量トランスペアレントサービスz 可変長データの収容z 波長よりも細かい単位での多重z 強力なエラー訂正（FEC）
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OTN: Optical Transport Network
OTU: Optical Channel Transport Unit
ODU: Optical Channel Data Unit
FEC: Forward Error Correction

OTN関連用語(Oxx)のイメージ▐ 貨物梱包との対比で送りたいもの
個別梱包

ODU
Optical Channel
Data Unit

外箱

OTU
Optical Channel
Transport Unit

箱を識別するために着色OCh
Optical Channel

複数の箱をまとめて発送

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クライアント信号

WDM
Wavelength Division
Multiplexing

OTNアプリケーションの分類▐ OCh信号としてのトランスポート

波長信号と等しい帯域のODUにマッピング
OCh信号としてz ひとつのクライアント信号に個別の波長信クライアント号を割り当てて、透過的に転送
z ROADM あるいは光クロスコネクトを使ったネットワークを構築

ルーティングクライアント▐ ODU信号としてのトランスポート
z 複数のクライアントをひとつの波長信号に多重化して転送
z ODUクロスコネクトを使ったネットワークを構築

任意の帯域のODUにマッピング
クライアントODU信号としてルーティング

OCh信号
クライアントOCh: Optical Channel, ODU: Optical Channel Data Unit
ROADM: Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer
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: 光クロスコネクト: ODUクロスコネクト

OTNのアプリケーション (1)：OCh信号トランスポート▐ 主にWDM伝送時に、以下を実現
z 波長信号を管理
z FEC (Forward Error Correction)によるエラーフリー転送

数百Kmの光アンプ中継伝送
40Km程度までであれば、10GbEの直接接続可能

10GBASE-ER
～40km

光アンプ

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光アンプ

エラー訂正により、クライアント間はエラーフリー転送
OTNフレームへのマッピング
光アンプ:クライアントシステム

光アンプ受信端でのエラー発生要因･光アンプが発生する光雑音･ファイバによる波形歪

光アンプ

光アンプ

OTNのアプリケーション (2)：SDHトランスポートの置き換え▐ 従来のトランスポート技術（SDH）を置き換えるアプリケーション
z 大容量化のために、例えば、10G SDHを100G OTNに置き換え

STM-64(10G)

OTU4(100G):クライアントシステム:SDHシステム:ODUクロスコネクト

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OTNのアプリケーション (3)：IPルータの効率的利用▐ ルータ間を直接接続する構成の課題
z 接続するルータごとにポートが必要となる。
z トラヒックが複数のポートに分割されて、使用率が小さくなる場合がある。

▐ ODUクロスコネクトを用いることによる解決
z ルータのポート数を減らすことができる。
z ルータのポート使用率を高めることができる。

•3ポート必要•トラヒックが3ポートに分割•1ポートでよい•トラヒックを集約可能:ODUクロスコネクト
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OTNのアプリケーション (4)：インタフェース分離▐ クライアントインタフェース技術とトランスポート技術との分離
z クライアントインタフェース技術• ラインカード上でのポート密度を最大化• 小型化、低消費電力化を指向

z トランスポート技術• ビットあたり、距離あたりのコストを最小化• 大容量化、長距離化を指向

z OTNを使うと、異なる方向性を持つ技術の間をつなぎ、各々の技術が独自に進展できるようになる。
•ルータに特化して最適化することが可能
DWDM光多重伝送システム•伝送技術に適合したインタフェースを実装:ODUクロスコネクト
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▐ OTNとMPLS-TPの比較

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OTNとMPLS-TPの比較▐ ODU多重とMPLS-TPを以下の視点で比較
z 伝送路の利用効率＝収容可能なクライアントの数
z ノードにおける遅延時間▐ 収容可能なクライアント数比較
z ネットワークモデル• クライアントの種類:GbE• 伝送路：OTU3 (43Gbps)

z パラメータ© NEC Corporation 2010

クライアント：GbE

ODU0Page 18

OTU3 (予備系)ODU0

GFP: Generic Framing Procedure

OTU3 (現用系)

ODU0• クライアントのパケット長（固定長を仮定）• クライアントの使用率

GbE

GbE

クライアント：GbE

MPLS-TPODU3OTU3GFPODU3OTU3ODU多重MPLS-TP

収容可能なクライアント数比較▐ OTNの場合
z GbE→OPU0→ODU0→ODU3→OTU3z ODU3に32個のODU0を収容可能
z クライアントの使用率に依存せず、一定値（32）となる。

クライアントの数：1500B/フレーム

1000

MPLS-TP：100B/フレーム多重化後の使用率：100%
：70%
100
3210

OTNの場合は”32”で一定値▐ MPLS-TPの場合
z クライアントを識別するラベル（4バイト）を付加
z その後、ODU3にGFPでマッピング（GFP OH:8バイト）

100.2

0.40.60.8

1

クライアントの使用率

z 条件に応じて、収容可能なクライアント数が決まる。

▐ 使用率が低い場合には、MPLS-TPのほうが、クライアントの収容効率が高い。
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遅延時間の比較：モデル
OTN

スイッチファブリック

ラインカードGbE

OTNオーバー
ヘッド処理

ラインカードOTU3OTNオーバー
ヘッド処理

バッファ

スケジューラMPLS-TP
スイッチファブリック

ラインカードGbE

Ingress
パケット処理ラインカードEgress
パケット処理バッファ

スケジューラフロー情報▐ 遅延時間＝ラインカードでの処理時間 ＋ スイッチ時間▐ スイッチ時間を比較
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40GbE

スイッチ部分のモデル▐ OTNでもMPLS-TPでも、入力された信号をバッファリングし、スケジュールされた順番に従って、読み出していく。
▐ スイッチ時間＝①バッファリング時間＋②待ち時間＋③送出時間①スイッチ単位をためる時間

入力信号１②待ち時間

入力信号2③送出時間

入力信号N

z OTNの場合には、ODUごとの処理となる。
• OIFでの議論では、ODU0で100バイト程度のサイズで検討中

z MPLS-TPの場合には、パケット単位に読み出す。
• MACフレーム（46～1500バイト）＋MPLSラベル（4バイト）
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遅延時間（スイッチ時間）の比較: 回線利用率＝90%: 回線利用率＝50%スイッチ時間（マイクロ秒）100

z 入力速度：1Gbps

1500バイトで約13usec
10100バイトで約0.9usec

OTN
MPLS-TP
0.1
1001000
読み出し単位 (バイト)▐ OTNのほうがスイッチ時間が小さい場合がある。
z 小さな読み出し単位で扱うことができるため
Page 22© NEC Corporation 2010z スイッチ時間時間＝バッファリング時間
＋待ち時間
＋送出時間
z 待ち時間と送出時間は、M/D/1モデルで計算

110z 出力速度：40Gbps

10000比較結果サマリと、各々が適合するアプリケーション
OTN
多重化効率

ノード遅延時間適合するアプリケーション

Page 23

MPLS-TPz フレーム構造により固定 z 自由度あり
z OTNよりも効率的な場合がある
z MPLS-TPよりも小さい z フレーム長に依存場合がある
z 多重されたトラヒックの転送
z 長距離伝送z トランスペアレント転送© NEC Corporation 2010z 変動するトラヒックを多重
z 多様なQoSを持つサービス

OTNとMPLS-TPの使われ方▐ OTNとMPLS-TPとの関係
z 適材適所に選択
z 各々の適用部分は、キャリアごとの事情に依存• 既存ネットワーク資産• 構築と運用に対する考え方▐ システムベンダーとしての取り組み
z OTNとMPLS-TPの双方をサポート
z OTN: 高速・大容量トランスポート技術
z MPLS-TP: 柔軟でパケットに適したトランスポート技術

Page 24© NEC Corporation 2010▐ まとめz トランスポートネットワーク技術
z OTNのアプリケーション• OChトランスポート• ODUトランスポート

z OTNとMPLS-TPを比較• 各々の得意領域の整理• ベンダーとしての取り組みをご紹介
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