ネットワークの高速化と効率的利用～インタフェースとASICの高速化～
ジュニパーネットワークス株式会社
サービスプロバイダ事業本部
チーフアーキテクト 長滝信彦

爆発的なトラフィック増加に伴う収益の悪化
1

2

爆発的なトラフィック増加

PB/Month
180,000

Mobility+27%
17x

100,000

2008-2020
CAGR

Growthダイナミックなトラフィックパターン

IP Apps

2008-2020

Cloud

20,000
1999

2002

2005

2008

2011

2014

2017

2021

Source: Juniper, Cisco, MINTS

3

2

ビジネスモデルのチャレンジ

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複雑化したネットワーク

ルータベンダーとしての問題解決アプローチ
広帯域化

パケット・オプティカル統合

シングルシャーシのス
Mobility,	  video,	  cloud	  n(Tbps)
etworking,	  イッチング容量
social	  applica7ons	  • レイヤ数・装置数削減
Built	  for	  circuits,	  while	  traﬃc	  is	  • 統計多重効果
moving	  to	  packets	  Unpredictability	  in	  traﬃc	  volume,	  characteris7cs	  and	  pa<erns	  Ineﬃciency	  of	  mul7-­‐layered	  architectures	  15T

Packet Services

Mul7ple	  EMS/NMS/OSS	  systems	  Mul7ple	  parallel	  networks	  MPLS
Switching
ROADM

1.9 W/G 1.2 W/G

ビット当たりの消費電力削減
3• マルチレイヤでのネット
ワーク最適化
Mul7ple	  opera7onal	  domains	  	  • PCEなどを用いたLSPの最適化

Emulated
TDM

OTN Framing, FEC,OAM, …
7T

SDN & NFV

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Under-­‐u7liza7on	  of	  capacity	  問題解決へのアプローチ① パケット・オプティカル統合
ルータベンダーのアプローチ → ルータにOpticalインタフェースを実装	
従来型のアーキテクチャ

DWDM

IP/MPLS
Router

パケットオプティカル統合

Edge
Router

DWDM

IP
IP/MPLS
RouterRouter2013年 第一世代DWDMインタフェースモジュールの登場	
Parameter

Specification

Wavelength Range

96 channel C-Band
25 GHz ITU-T Grid

100G DP-QPSK, 2000+ km
Full OTN monitoring
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Edge
Routerルータのパケット・オプティカル・ソリューション
- ルータ上に統合100G WDMインタフェース、WDMシステム上にはトランスポンダ無し
3rd Management System

100G TXP
100G TXP
100G TXP
100G TXP

Optical Transport Node

Chroma-c	  Dispersion

PMD

100G TXP
100G TXP
100G TXP
100G TXP

EDF

τ A

τ

DWDM LINK

Optical Transport NodePTX Series

PTX Series

Juniper Management System

PTX Series
5100G TXP
100G TXP
100G TXP
100G TXP

Chroma-c	  Dispersion

100G TXP
100G TXP
100G TXP
100G TXPPMD

τROADM
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τEDF
A

OLA
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ROADM

PTX Series

パケット・オプティカル統合による利点
PRE-FEC TRIGGERED FRR

Router

50 ms

0TXP

Pre-FEC BER

Client If

Line ifLine if

FEC limit

Optical layer protection intoday’s networks

Small performance
hit during FRR*

Post-FEC BER

0

Protection pathestablished

Loss offrame

Pre-FEC BER

Client If

Post-FEC BER

Router

FEC limit

FRR threshold

Pre-FEC triggered FRR in
converged packet-optical networks

光レイヤでの品質低下をトリガーにFRRを発動することが可能* Depends on FRR threshold and allocated margin.
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PRE-FEC TRIGGERED FRR 設定例
et-1/0/1 {optics-options {wavelength 1544.53;

スレッショルドの設定}
otn-options {laser-enable;
signal-degrade {ber-threshold-clear 7;
ber-threshold-signal-degrade 6;}

Pre-emptive FRRの設定

preemptive-fast-reroute {signal-degrade-monitor-enable;
backward-frr-enable;interval 20;

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PRE-FEC TRIGGERED FRRのテスト
Without pre-emptive FRR configured:
Test number

Packets lost(Eastbound)

Outage time
(Eastbound)

Packets lost(Westbound)

Outage time(Westbound)

15524711.0 ms

56427

11.3 ms

With pre-emptive FRR configured:
Test number

Packets lost(Eastbound)

Outage time
(Eastbound)

Packets lost(Westbound)

Outage time(Westbound)

10000

Link between Variable
100GE DWDM attenuator
PICs

Backup link
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ITU-T G.698.2: BLACK LINK

マルチベンダ環境でのインターワーキング
マルチベンダ環境でのインターワーキングオプティカルパラメータを標準として定義
最大チャネル数
最大ビットエラー率
最大平均チャネル出力
最小平均チャネル出力
オプティカルパラメータはMIB(Black Link MIB)でも定義し、SNMPで管理
PTX-他社ルータ(Black-link)
Transparent Optical
100G-Layer

WDM

PTX

WDM

WDM

OpticalLine System

OpticalLine System“Single -Vendor” Transport Domain with Optical restoration“multi-Vendor” IP Domain with fast convergence
9WDM

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BLACK LINK 標準化
IETF: Black Link Framework:
http://tools.ietf.org/html/draft-kunze-g-698-2-management-control-framework-01
IETF: Black Link Management:
http://tools.ietf.org/html/draft-galimbe-kunze-g-698-2-snmp-mib-01
ITU-T G.698.2:
http://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.698.2-200911-I!!
PDF-E&type=items

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パケット・オプティカル実証実験
Round trip: 1400km w/ 14
ROADMsVertical Simplification: Multilayer
Convergenceq 2x100G インタフェースモジュールを使用
q 複数の伝送機器ベンダーとトライアルを実施
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パケット・オプティカル実証実験 接続構成

LogicalSystem X

et-2/0/0

et-2/0/1
LogicalSystem Y

DWDM network,
1368 km path

PTX5000

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パケット・オプティカル実証実験 テスト結果
Interface et-2/0/0:
OTN FEC statistics:
Corrected Errors

109579121217328

Uncorrected Words
Corrected Error Ratio (0204252 sec average)

4.22e-03

Interface et-2/0/1:
OTN FEC statistics:
Corrected Errors

147271954347470

Uncorrected Words
Corrected Error Ratio (0234903 sec average)•“Show interfaces extensive”の出力結果•Uncorrected Words=0 -> post-FECのあとはエラーがない
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4.93e-03

パケット・オプティカル実証実験 SNMP MIB

Pre-FEC BER threshold = 10-6

Pre-FEC BER = 7.8 x 10-9
Received optical power = -10.08 dBm
Most recent 15 min interval# of corrected errors in this 15 min interval# of corrected errors in this 15 min interval# of corrected errors in this 15 min interval# of corrected errors in this 15 min interval# of corrected errors in this 15 min interval(…Etc up to jnxoptIfOTNPMIntervalFECCorrectedErr.511.1.96)

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問題解決へのアプローチ② インタフェースの広帯域化
ルータのインタフェースの広帯域化で考えなければならないこと。	

②100G超のイーサネット①100G超のオプティカル

DWDM

Edge
RouterIP
IP/MPLS
RouterRouter③各コンポーネントの高速化

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その前に、、リンクアグリゲーションの課題準化
一般的な課題
回線本数が増えるとロードバランスが大変

LAG上の物理ポート

LAG トラフィックトータルで発生し得る状況

Adaptive Load Balancing =LAG内トラフィックの平準化	
ALB利用前	 ALB利用後	ポート数抑制に寄与。
*弊社機能比較

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400G インタフェースに関する動向IEEE 400GEインタフェース標準化
ITU
100G超 次世代OTNの標準化
400G DWDMのトライアル

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IEEE 400GE標準化の動向§ 2012年9月
IEEE voted to standardize 400G
§ 2013年4月
IEEE 802.3 400 Gb/s Ethernet Study Group(http://www.ieee802.org/3/400GSG/).
§ 2014年5月

IEEE P802.3bs 400Gb/s Ethernet Task Force§ 2017年

標準化完了見込み

Source: http://www.ieee802.org/3/bs/public/14_05/dambrosia_3bs_01a_0514.pdf	
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400G クライアントインタフェース
マルチモード400GEインタフェース§ SR16（16 x 25G parallel multi-mode optics）が議論されている§ 100G SR4 standard proposal (see IEEE 802.3bm) と非常によくにた方式§ 100m程度の短距離接続にフォーカス

Source: Finisar

シングルモード400GEインタフェース	§ 複数の方式が議論されている§ Eg. Fiber-ribbon SMF for datacenter interconnects (“PSM4”) using single-mode
MPO cabling	
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CDFP (400GBPS FORM-FACTOR PLUGGABLE) MSA
400Gクライアントインタフェースのトランシーバーモジュール§ データセンターがメインのアプリケーション§ 25Gbps x 16レーンに対応する高密度のpluggable form factor§ 2014年5月に、機械的な仕様を発表

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MMF BREAK-OUT CABLES: FROM 100G TO 400G
2 x 16 MPO

1 x 12 (8 used) MPO

1 x 12 (8 used) MPO

Parallel Multi-Mode with 16 lanes:
1 x 12 (8 used) MPO§ 4 x 100GBASE-SR4§ 16 Tx Fibers and 16 Rx Fibers

1 x 12 (8 used) MPO§ 2x16 MPO connector (multi-mode)

100G から 400G へのマイグレーション用途を想定
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イーサネット高速化技術の歴史	
1998年 IEEE 802.3z (1000Base-X) 標準化
2006年 IEEE 802.3ae (10GBase-xR) 標準化	
2010年 IEEE 802.3ba (100GBase-xR) 標準化

400G	

1998年から2010年の12年間	

100倍の高速化	
1G	19902219951998

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100G	

10G	
2006

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2010

2017

半導体の高集積化	

半導体の高集積化
2014

Bandwidth & Density

14nm

2012
22nm

2010
32nm

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まとめ	
爆発的なトラフィック増加に対応するために、、	
広帯域化

パケット・オプティカル統合

SDN & NFV

①高速インタフェースの標準化
400GE、次世代OTNの策定②各コンポーネントの開発
最新のオプティカル、半導体技術の導入	
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