เครือข่ายการส่งสัญญาณ

OTN (Optical Transport Network) คือเครือข่ายการขนส่งแกนหลักรุ่นต่อไปที่ใช้เทคโนโลยี WDM และจัดระเบียบบนเลเยอร์ออปติก กล่าวโดยย่อคือเครือข่ายการขนส่งยุคหน้าตามการแบ่งความยาวคลื่น

บทนำ
OTN เป็น "ระบบขนส่งดิจิทัล" และ "ระบบขนส่งด้วยแสง" รุ่นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี WDM และจัดระเบียบที่ชั้นออปติคอลซึ่งเป็นเครือข่ายการขนส่งแกนหลักรุ่นต่อไป OTN เป็น "ระบบขนส่งดิจิทัล" และ "ระบบขนส่งออปติคอล" รุ่นใหม่ที่ได้มาตรฐานตามชุดคำแนะนำของ ITU-T เช่น G.872, G.709 และ G.798 ซึ่งจะแก้ปัญหาของเครือข่าย WDM แบบเดิมด้วย ไม่มีความสามารถในการกำหนดเวลาบริการความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อย ความสามารถในการสร้างเครือข่ายที่อ่อนแอและความสามารถในการป้องกันที่อ่อนแอ เป็นต้น OTN แก้ปัญหาต่างๆ ของระบบแบบดั้งเดิมผ่านชุดของโปรโตคอล ซึ่งครอบคลุมโดเมนไฟฟ้าแบบดั้งเดิม (การขนส่งแบบดิจิทัล) และโดเมนแบบออปติคัล (การขนส่งแบบอะนาล็อก ) และเป็นมาตรฐานแบบครบวงจรสำหรับการจัดการโดเมนไฟฟ้าและออปติก

OTN จัดการโดยพื้นฐานกับบริการระดับความยาวคลื่น และพัฒนาเครือข่ายการขนส่งไปสู่ขั้นตอนเครือข่ายออปติกแบบหลายความยาวคลื่นที่แท้จริง ด้วยการผสมผสานระหว่างการประมวลผลโดเมนออปติกและไฟฟ้า OTN นำเสนอความสามารถในการรับส่งข้อมูลขนาดใหญ่ การเชื่อมต่อความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อยแบบ end-to-end ที่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์ และการป้องกันระดับผู้ให้บริการ ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการให้บริการบรอดแบนด์แบบละเอียดขนาดใหญ่

ประโยชน์หลัก
ข้อได้เปรียบหลักของ OTN คือการรองรับการทำงานแบบย้อนกลับอย่างสมบูรณ์ สามารถสร้างบนฟังก์ชันการจัดการ SONET/SDH ที่มีอยู่ ไม่เพียงแต่ให้ความโปร่งใสเต็มรูปแบบของโปรโตคอลการสื่อสารที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังให้ความสามารถในการเชื่อมต่อและเครือข่ายแบบ end-to-end สำหรับ WDM ให้ข้อมูลจำเพาะสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างชั้นออปติคอลสำหรับ ROADM และเสริมการรวมความยาวคลื่นย่อยและความสามารถในการประหยัด ความสามารถในการเชื่อมโยงและการสร้างเครือข่ายแบบ end-to-end นั้นสร้างขึ้นบน SDH เป็นหลัก และเป็นกระบวนทัศน์สำหรับเลเยอร์ออปติก

แนวคิด OTN ครอบคลุมทั้งเครือข่ายเลเยอร์ออปติคัลและไฟฟ้า และเทคโนโลยีนี้สืบทอดข้อดีสองประการของ SDH และ WDM โดยมีคุณลักษณะทางเทคนิคที่สำคัญรวมอยู่ใน:

1. การห่อหุ้มสัญญาณลูกค้าหลายรายและการส่งผ่านที่โปร่งใส

โครงสร้างเฟรม OTN ที่ใช้ ITU-TG.709 สามารถรองรับการแมปและการส่งสัญญาณแบบโปร่งใสของลูกค้าต่างๆ เช่น SDH, ATM, Ethernet เป็นต้น ITU-TG.sup43 ให้คำแนะนำเพิ่มเติมสำหรับการส่งสัญญาณแบบโปร่งใสในระดับต่างๆ สำหรับบริการ 10GE ในขณะที่สำหรับ GE, 40GE, 100GE Ethernet, บริการเครือข่ายส่วนตัว Fibre Channel (FC) และการเข้าถึงบริการเครือข่าย Gigabit Passive Optical Network (GPON) การทำแผนที่มาตรฐานของสิ่งเหล่านี้กับเฟรม OTN กำลังอยู่ระหว่างการสนทนา

2. แบนด์วิธมัลติเพล็กซิ่ง ครอสโอเวอร์ และการกำหนดค่าที่ความละเอียดขนาดใหญ่

OTN กำหนดความละเอียดแบนด์วิธของชั้นไฟฟ้าเป็นหน่วยข้อมูลเส้นทางแสง (O-DUK, k=0,1,2,3) เช่น ODUO (GE, 1000M/S) ODU1 (2.5Gb/s), ODU2 (10Gb /s) และ ODU3 (40Gb/s) และความละเอียดแบนด์วิธของเลเยอร์ออปติคอลเป็นความยาวคลื่น ตรงข้ามกับความละเอียดของกำหนดการของ VC-12/VC-4 สำหรับ SDH ความละเอียดของมัลติเพล็กซ์ OTN ครอสโอเวอร์ และการกำหนดค่ามีขนาดใหญ่กว่ามาก ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการปรับตัวและประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลของบริการลูกค้าข้อมูลแบนด์วิธสูงได้อย่างมาก

3. ความสามารถในการจัดการค่าโสหุ้ยที่มีประสิทธิภาพและการบำรุงรักษา
OTN ให้ความสามารถในการจัดการโอเวอร์เฮดที่คล้ายกันกับ SDH และโครงสร้างเฟรม OTN ที่เลเยอร์เส้นทางแสง OTN (OCh) ช่วยเพิ่มความสามารถในการตรวจสอบแบบดิจิทัลของเลเยอร์นี้อย่างมาก นอกจากนี้ OTN ยังเสนอการตรวจสอบการเชื่อมต่อ Tandem Connection Monitoring (TCM) ที่ซ้อนกัน 6 ชั้น ซึ่งทำให้สามารถใช้วิธีการตรวจสอบประสิทธิภาพแบบ end-to-end และ multi-segment พร้อมกันกับเครือข่าย OTN มีเครื่องมือการจัดการที่เหมาะสมสำหรับการส่งสัญญาณข้ามผู้ปฏิบัติงาน

4. เพิ่มความสามารถด้านเครือข่ายและการป้องกัน
การเปิดตัวโครงสร้างเฟรม OTN, ครอสโอเวอร์ ODUk และการแบ่งออปติคอลและมัลติเพล็กเซอร์แบบหลายมิติ (ROADM) ได้เพิ่มขีดความสามารถด้านเครือข่ายของเครือข่ายการขนส่งออปติกอย่างมาก โดยเปลี่ยนสถานะเดิมตามแบนด์วิดท์การจัดตารางเวลา SDH VC-12/VC-4 และ WDM การจัดหาแบนด์วิดท์การขนส่งความจุสูงแบบจุดต่อจุด การนำเทคโนโลยี Forward Error Correction (FEC) มาใช้ได้เพิ่มระยะทางของการส่งผ่านชั้นออปติคอลอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ OTN จะให้ฟังก์ชันการป้องกันบริการที่ยืดหยุ่นมากขึ้นตามเลเยอร์ทางไฟฟ้าและออปติคัล เช่น การป้องกันการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อยแบบออปติคัล (SNCP) และการป้องกันวงแหวนที่ใช้ร่วมกันตามเลเยอร์ ODUk และช่องออปติคัล หรือการป้องกันส่วนมัลติเพล็กซ์ตามเลเยอร์ออปติคัล แต่เทคโนโลยีแชร์ริงนั้นยังไม่ได้มาตรฐาน

สถานการณ์การประยุกต์ใช้

เครือข่ายออปติกอัจฉริยะที่ใช้ OTN จะมอบโซลูชันที่เป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับการส่งบริการบรอดแบนด์แบบละเอียดขนาดใหญ่ เครือข่ายการส่งสัญญาณส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครือข่ายการส่งสัญญาณหลักระหว่างจังหวัด เครือข่ายการส่งสัญญาณหลักภายในจังหวัด และเครือข่ายการส่งสัญญาณในเขตเมือง (ท้องถิ่น) ซึ่งสามารถแบ่งได้อีกเป็นชั้นหลัก ชั้นบรรจบกัน และชั้นการเข้าถึง ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยี OTN เหนือ SDH คือให้การตั้งเวลาและการส่งแบนด์วิธแบบละเอียดขนาดใหญ่ ดังนั้น การใช้เทคโนโลยี OTN ในระดับเครือข่ายต่างๆ ขึ้นอยู่กับขนาดของความละเอียดแบนด์วิธของบริการจัดตารางเวลาหลัก ตามสถานะปัจจุบันของเครือข่าย รายละเอียดหลักของการจัดตารางเวลาที่ชั้นหลักของเครือข่ายการส่งสัญญาณหลักระหว่างจังหวัด เครือข่ายการส่งสัญญาณหลักภายในจังหวัด และเครือข่ายการส่งสัญญาณหลัก (ท้องถิ่น) โดยทั่วไปคือ Gb/s และสูงกว่า ดังนั้นเทคโนโลยี OTN ด้วยข้อได้เปรียบที่ดีกว่าและความสามารถในการปรับขนาดสามารถใช้เพื่อสร้างเลเยอร์เหล่านี้ได้ตามต้องการ สำหรับการบรรจบกันและระดับการเข้าถึงของเครือข่ายการขนส่งในเมืองใหญ่ (ท้องถิ่น) เทคโนโลยี OTN ยังเป็นที่นิยมเมื่ออนุภาคกำหนดการหลักถึงระดับ Gb/s

1. เครือข่ายการขนส่งทางแสงแกนหลักแห่งชาติ

ด้วยเครือข่ายและบริการบน IP การพัฒนาบริการใหม่และการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของผู้ใช้บรอดแบนด์ การรับส่งข้อมูล IP บนสายหลักของประเทศจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และความต้องการแบนด์วิธก็เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณทุกปี สายหลักแห่งชาติ WDM ให้บริการทางไกล PSTN/2G, บริการทางไกล NGN/3G, บริการสายหลักทางอินเทอร์เน็ตและอื่นๆ เนื่องจากบริการตลับลูกปืนจำนวนมาก WDM แห่งชาติจึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการปกป้องบริการตลับลูกปืน

หลังจากนำเทคโนโลยี OTN มาใช้ โหมดแบริ่งของ IP หลักแห่งชาติผ่าน OTN สามารถรับรู้การป้องกัน SNCP การป้องกันเครือข่ายแบบวงแหวนที่คล้ายกับ SDH การป้องกันเครือข่าย MESH และวิธีการป้องกันเครือข่ายอื่นๆ และความสามารถในการป้องกันเทียบเท่ากับ SDH ยิ่งไปกว่านั้น ความซับซ้อนของอุปกรณ์และ ค่าใช้จ่ายยังลดลงอย่างมาก

2. เครือข่ายการส่งสัญญาณออปติกแบ็คโบนภายในจังหวัด/ภูมิภาค

เราเตอร์แกนหลักภายในจังหวัด/ภูมิภาคให้บริการระหว่างสำนักงานทางไกล (NGN/3G/IPTV/สายลูกค้าขนาดใหญ่ ฯลฯ) ผ่านการสร้างเครือข่ายการส่งสัญญาณออปติคอล OTN ระดับจังหวัด/ภูมิภาค การส่งผ่านที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของ GE/10GE, 2.5G/10GPOS บริการเกรนขนาดใหญ่สามารถรับรู้ได้ เครือข่ายวงแหวน เครือข่ายวงแหวนที่ซับซ้อน และเครือข่าย MESH สามารถก่อตัวขึ้นได้ สามารถขยายเครือข่ายได้ตามต้องการ สามารถรับรู้บริการข้ามความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อยและการสำรอง และให้บริการสายส่วนตัวลูกค้าขนาดใหญ่ความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อยได้ บริการอื่น ๆ เช่น STM-1/ 4/16/64SDH เครือข่าย MESH ฯลฯ สามารถรับรู้ได้เช่นกัน 4/16/64SDH, ATM, FE, DVB, HDTV, ใดๆ ฯลฯ

3. เครือข่ายการขนส่งทางแสงเมโทร/ท้องถิ่น

ในชั้นแกนกลางของเครือข่ายเมโทร เครือข่ายการขนส่งออปติก OTN สามารถรับส่งข้อมูลบริการบรอดแบนด์เกรนขนาดใหญ่ระหว่างเราเตอร์คอนเวอร์เจนซ์เมโทร เราเตอร์คอนเวอร์เจนซ์ C4 ของเครือข่ายท้องถิ่น (ศูนย์เขต/เคาน์ตี) และเราเตอร์เมโทรคอร์ สำหรับบริการอีเธอร์เน็ต การบรรจบกันของเลเยอร์ 2 สามารถรับรู้เพื่อปรับปรุงการใช้แบนด์วิธของช่องอีเทอร์เน็ต บริการความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อยสามารถจัดช่องสัญญาณเพื่อให้เข้าถึงบริการสายส่วนตัวที่มีความยาวคลื่น/ความยาวคลื่นย่อยได้ การดำเนินการแบนด์วิธสามารถทำได้โดยการทำให้แบนด์วิธออนดีมานด์และเครือข่ายส่วนตัวเสมือนจริงแบบออปติคัล ฯลฯ จากเครือข่ายกลุ่ม โครงสร้างเครือข่ายของเครือข่ายการส่งสัญญาณในเขตเมืองที่ซับซ้อนสามารถจัดโครงสร้างใหม่ได้ ทำให้ลำดับชั้นของเครือข่ายการส่งสัญญาณชัดเจนยิ่งขึ้น

4、การสร้างเครือข่ายที่เป็นกรรมสิทธิ์

ด้วยความต้องการแอพพลิเคชั่นเครือข่ายองค์กรที่เพิ่มขึ้น องค์กรขนาดใหญ่ หน่วยงานรัฐบาล ฯลฯ ก็มีความต้องการการจัดตารางเวลาวงจรเกรนขนาดใหญ่เช่นกัน ในขณะที่เครือข่ายส่วนตัวมีทรัพยากรใยแก้วน้อยมากเมื่อเทียบกับเครือข่ายผู้ให้บริการ การแนะนำ OTN ไม่เพียงแต่เพิ่มความยืดหยุ่นในการจัดตารางเวลาของวงจรเกรนขนาดใหญ่ แต่ยังช่วยประหยัดทรัพยากรไฟเบอร์จำนวนมากอีกด้วย

ในชั้นการเข้าถึงของ MAN เมื่อมีการเปลี่ยนอุปกรณ์การเข้าถึงบรอดแบนด์ลง อุปกรณ์เข้าถึง DSLAM เช่น ADSL2+/VDSL2 จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย และอัปลิงค์ GE จะถูกนำมาใช้ ด้วยจำนวนผู้ใช้สายเฉพาะของ GE ที่เพิ่มขึ้นในกลุ่ม จำนวนอินเทอร์เฟซของ GE ก็จะเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมากด้วย มีความเหมาะสม บริการ GE จำนวนมากจำเป็นต้องส่งไปยัง BAS และ SR ของสำนักงานปลายทาง การรวมกันของ OTN หรือ OTN + OCDMA-PON เป็นทางเลือกที่ดีกว่า ซึ่งจะช่วยประหยัดการใช้ทรัพยากรไฟเบอร์อย่างรวดเร็วที่เกิดจากการเชื่อมต่อไฟเบอร์โดยตรง และในขณะเดียวกัน สามารถใช้ OTN เพื่อให้ได้การปกป้องบริการและปรับปรุงความสามารถในการจัดการและ ความสามารถในการทำงานของทรัพยากรแบนด์วิธของชั้นการเข้าถึงของ MAN

แนวโน้มการพัฒนา
OTN เป็นเทคโนโลยีใหม่สำหรับแอปพลิเคชัน แต่การพัฒนาของตัวเองนั้นเติบโตเต็มที่มาหลายปีแล้ว และ ITU-T ได้เริ่มพัฒนามาตรฐาน OTN มาตั้งแต่ปี 1998 และในปี 2003 มาตรฐานหลักก็เสร็จสมบูรณ์โดยพื้นฐานแล้ว เช่น OTN เชิงตรรกะ อินเทอร์เฟซ G.709, อินเทอร์เฟซทางกายภาพ OTN G.959.1, มาตรฐานอุปกรณ์ G.798, มาตรฐาน Jitter G.8251, การป้องกัน G.873.1 เป็นต้น นอกจากนี้ ITU-T ยังได้พัฒนาข้อกำหนดหลักสำหรับ OTN เสร็จเรียบร้อยแล้ว ระนาบการควบคุมและการจัดการตามฐาน

นอกเหนือจากการพัฒนามาตรฐานที่เพิ่มขึ้นแล้ว เทคโนโลยี OTN ยังก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในแง่ของอุปกรณ์และเครื่องมือทดสอบ โดยทั่วไป ผู้จำหน่ายอุปกรณ์การขนส่งทั่วไปจะสนับสนุนอุปกรณ์ OTN อย่างน้อยหนึ่งประเภท นอกจากนี้ ผู้ขายเครื่องมือวัดสำหรับการขนส่งทั่วไปมักเสนอเครื่องมือวัดที่เปิดใช้งาน OTN

ด้วยแรงผลักดันที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาบริการที่รวดเร็วและการเติบโตที่เพิ่มขึ้นของเทคโนโลยี OTN และการนำไปใช้ เทคโนโลยี OTN จึงถูกนำไปใช้บางส่วนในเครือข่ายทดลองหรือเครือข่ายเชิงพาณิชย์ ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป ผู้ให้บริการเครือข่ายรายใหญ่ เช่น Verizon และ Deutsche Telekom ได้สร้างเครือข่าย G.709 OTN เป็นแพลตฟอร์มการส่งสัญญาณรุ่นใหม่ OTN คาดว่าจะเติบโตอย่างมากในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

โดยทั่วไปแล้วผู้ให้บริการในต่างประเทศมีความต้องการอย่างมากเกี่ยวกับความสามารถในการรองรับอินเทอร์เฟซ OTN ในเครือข่ายการขนส่งของพวกเขา ในขณะที่แอปพลิเคชันเครือข่ายจริงนั้นถูกควบคุมโดยอุปกรณ์ ROADM ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น ค่าใช้จ่ายในการจัดการและบำรุงรักษาเครือข่าย และขนาดของเครือข่าย ตั้งแต่ปี 2007 China Telecom ซึ่งเป็นอดีต China Netcom และ China Mobile Group ได้ดำเนินการวิจัยและทดสอบเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี OTN และเครือข่ายในต่างจังหวัดบางแห่งยังได้ติดตั้งเครือข่ายทดลองบางส่วนที่ใช้เทคโนโลยี OTN ด้วยอุปกรณ์ OTN ที่ใช้การสลับชั้นไฟฟ้า และอุปกรณ์ OTN ที่ใช้ ROADM อุปกรณ์ OTN เนื่องจากค่าบำรุงรักษาของ ROADM สูงเมื่อเทียบกับระบบการบำรุงรักษาในปัจจุบัน ROADM จึงถูกนำมาใช้ในการทดลองขนาดเล็กโดยผู้ให้บริการบางรายเท่านั้น ในขณะที่อุปกรณ์ OTN ที่ใช้ครอสโอเวอร์ชั้นไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้ในขนาดใหญ่โดยผู้ให้บริการรายใหญ่ เช่น จีน อุปกรณ์เคลื่อนที่ โทรคมนาคม Unicom และ Broadcast ตลอดจนเครือข่ายส่วนตัวขนาดใหญ่ เช่น Southern Power และ Sinopec

ในฐานะที่เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายการขนส่ง จึงคาดหวังได้ว่าเทคโนโลยี OTN จะถูกใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคตอันใกล้ ซึ่งกลายเป็นเทคโนโลยีทางเลือกสำหรับผู้ให้บริการในการสร้างแพลตฟอร์มเครือข่ายที่ยอดเยี่ยมและขยายตลาดธุรกิจของตน