助力中国城域光传输网络实现400G和OTN交换技术

DIGI适配 层
应用库
OEM得到的好处
• DIGI-Adapter 可缩短部署时间达 6+ 月 • 高度利用已有的DIGI-120G 投资 • 满足电信级需求，且有余裕
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DIGI = 单个硬件 & 软件平台
简 化 O EM 的 产品周期管理
流量不受影响
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介绍 DIGI-G4 OTN 处理器
最高端口密度/功耗减半
业界最高密度的单芯片 n x 10/40/100G 消除外部 100G 器件 每端口功耗降低 50%
为云及SDN设计的创新方案
业界首款次波长的 OTN 加密 在100G波长上同时整理及交换 OTN 及分组流 量，以达到多层汇聚 1G 到100G 的按需带宽分配
1. 四倍容量
2. 同样尺寸 3. 每端口功耗减半
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什么样的技术以及方案能满足这些需求 并克服所面临的挑战呢？
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向尺寸更小 / 功耗更低的 100G 客户端光设备演进
为了提供 4x100GE 的高密度，OEM需要利用不断演进中的尺寸更小/功耗更低的光设备 OTN平台上的客户端卡从CFP CFP2 CFP4 QSFP28持续演进 − 驱动着OTN处理器上 25G / 28G 电接口的需求
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中国的 “ 互联网 + ” 倡议
城 域光网 络的 更新换 代
今年三月, 李克强总理宣布了 划时代的 “互联网+” 倡议
− 使“云产业”成为中国的下一个增长引擎
其中包括 $1,130B+ 人民币的网络基础设施更新上的投资 (2015-17)
100G/OTU4 光层
User : 晨间带宽需求
User 2 虚拟光网络
OTN 交换 (with Protected Connection)
User : 下午带宽需求
分组交换
ODU3
DIGI的独特架构以及对OTN 交换的支持将SDN延伸至城域传输网
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OEM 面临的挑战 将 ( P) -OT N 线 卡从 10 0G 扩 展为 4 0 0 G
扩展四倍
OTN 线卡的需求 槽位容量 卡的尺寸 端口密度 功耗预算
Gen 1 100G 同上 10x10G, 1x100G ~250W
Gen 2 400G 同上 40x10G, 4x100G < 500W
OEM 面临的挑战
− 无需新的光纤投资，即可将网络容量 扩展十倍 100% 保证的吞吐量 纳秒级的延迟 客户端无关
2. 100G OTN 加密
− − −
超大规模数据中心
超大规模数据中心
Nx100G DWDM “DCI”
*Rise of High-Capacity Data Center Interconnect in Hyper-Scale Service Provider Systems, ACG Research, 2014 Proprietary and Confidential 7
助力中国城域光传输网络实现400G和OTN交换技术
Kevin So, PMC-Sierra 资深产品线经理
Optinet China, 2015年6月
纲要
1. 100G & OTN 交换市场现状
2. 扩展至400G所面临的挑战 & 需求 3. PMC的解决方案如何推动业界前行
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优选的城域网络架构： 100G + OTN 交换 + 安全措施
100G + OTN 交换+ 安全措施
• 将光纤容量提升10倍 • 光纤资源利用率提升40%+ • 使得 100G 部署经济可行 • 将网络架构虚拟化 • 保障新的云服务的安全
Service Providers deploying OTN switching networks Proprietary and Confidential 4
400G P-OTP 线卡/ 400G 转发复用器/ 400G 转发器
OEM 开发并管理
OEM 控制软件
SDK 1
Boot Image 1 Datapath IP
SDK 2
Boot Image 2 Datapath IP
SDK N
Boot Image N Datapath IP
单个 SDK
VS.
多个 设备SKUs 无限制的 SDKs 数目
率先推动单芯片 4x100G OTN 线卡的 实现 率先推出次波长级 加密
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获得的荣誉
“在当今的光网络中，提供对于SDN 的支持至关重要。评委们一致认为， DIGI-G4 OTN处理器是经过验证的、 在城域网中实现OTN交换的最佳选择。 4.5分的高分实属少有，严格专业的 评审充分反映了评委对DIGI-G4性能 优异于同类产品的肯定。”
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单个 设备SKU & SDK
DIGI-G4 为软件定义光传输网提供所需的灵活性
多层汇聚 虚拟化共享的光资源
OTN 交换的物理网络
PKT
OTU4
G.HAO ODUflex 提供按需带宽分配
OTN 交换的物理网络
OTN
User 1虚拟光网络
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
业界首款分组矩阵之上的OTN交 换方案，助力实现了第一代 POTPs PMC 实现了用于40G和 100G的行业最高性能的 FEC
PMC 领导业界，促成分 组矩阵之上(OPF) OTN交 换的标准化
PMC 在OTN领域的专 长得到业界认可，获 选成为 G.709 OTN 标 准的编订者之一
Sources: CMCC, CTC, PMC estimate
中国的三大运营商全都已经部署了 100G 及其 OTN 交换的技术 2014年，中国移动部署的100G OTN端口约占全球总量的 ~25% 中国的设备商均推出了可扩展的100G OTN 交换的平台:
− − − − 中兴: ZXONE 8700 烽火: FONST 6000 上海贝尔: 1830 PSS 华为: OSN 9800
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演进中的 100G 相干光学线路器件
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演进中的 100G OTN 处理器的需求
设备的OTN 需求 • 集成 28G SERDES • 10/40/100G 客户端 • 每100G 80xODU0 • 将分组映射到 ODUflex • 无键击调整 ODUflex (G.HAO) • 支持分组 & ODUk 交换 • 支持 L1 保护 (SNCP, 1+1, 1:N) 软件驱动的需求 • 低于50ms 网状网络的恢复 • 电信级的运营及稳定性 平台架构 • 多种线卡及客户端卡的单个 解决方案，缩短研发时间
Lightwave, March 2015
荣获光波通信创新大奖
光波通信 March 2015
荣获最佳先进技术奖(DIGI)
富士通网络通信 May 2015
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总结
中国倡导的 互联网+ 行动将加速100G OTN 的构建 100G DWDM + OTN 交换是应对城域流量增长的解决方案 100G 城域网由每槽位400G 的P-OTP 及融合的分组+光交换而实现 云服务需要高容量的、安全可靠的光传输解决方案
主机 CPU 宕机 : 线卡CPU的宕机需要OTN处理器进行恢复并继续运作
− OTN 处理器的SDK 必须在API 调用“之间”及“中途”的两种情况下，均支持主机CPU宕机重启
Байду номын сангаас新功能
新功能
宕机
OTN SDK
宕机
OTN SDK
VS.
100G
Flash Boot Image
100G
流量受到 影响
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− − − 80%+ 的村落将能接入基于光纤的宽带网络 高达100Mbps 的宽带入户服务 遍布所有城市和村落的、全覆盖的4G 移动网络
机会: 中国的100G OTN 城域光网络的更新换代将会加速进行
− 国务院已经明确要求改善中国的骨干光网络
需求:
− − 中国的运营商: 每槽位400G的融合分组及OTN交换平台 (P-OTN) 超大规模数据中心: 紧凑的、安全的、优化的用于数据中心互联的100G解决方案
中国在 100G 部署及 OTN 交换领域均领先世界
中国的 100G OTN 交换的端口部署预测
>70K
平台领军公司
“已部署
~25%
>20K >5K
全球的100G OTN 端口”
Andrew Schmitt
2013
2014
2015
Research Director, Carrier Transport Networking Infonetics Research
DIGI-G4 的次波长级别的 OTN 加密
次波长级别的加密, 支持多个网络客户& OTN交换的网络架构
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业 内 已 经运营商验证的 OTN 交 换 SDK 降 低 O EM R &D 开 支，缩短上市时间
OEM 控制软件
DIGI-G4 OTN 交换SDK 的亮点
PMC 引领市场及技术创新的历史
OTN 处理器系列助力实现用于 OTN交换及传输的 20-40G 线卡 利用ODU0将分组效率翻 倍，助力实现 城域 OTN 部署 业界首款100G OTN 处理 器系列，改变 100G的经 济考量 业界首款 OTN 处理器， 助力实现用于OTN交换的 400G线卡
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城域带宽的增长
每两年翻一番
2X
Over Next 2yrs
4X
Growth 2013-2017
事件: 原因: 影响:
城域流量从2013-2017年将增长四倍 IP视频及DC/云流量所驱动的全网络范围的流量变化 驱动了对于带宽利用率高的100G部署的需求
Source: Bell Labs “Metro Network Traffic Growth: An Architecture Impact Study”, Dec 2013
OEM 面临的挑战: 以最低的功耗将100G 线卡扩展为 400G
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超大规模数据中心 WAN 互联的需求
市场驱动力 1. 数据中心之间100Tb/s+ 的互联带宽* 2. 确保整个WAN中互联延迟保持低水平 需求 1. 高密度 100G DWDM 链接
经运营商认证的 OTN 交换SDK
DIGI SDK 已在中国、北美及欧洲得到了实地 部署
实现四倍的线卡扩展，同时降低功耗50%， 巩固PMC在行业的领军地位
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业界首款单芯片的 400G OTN 处理器解决方案
采用多个FPGA的其他400G线卡 单个芯片实现最高的扩展度及性能
系统级控制
• 基于经过实地验证的DIGI-120G SDK
卡级控制
• DIGI Adapter – 应用驱动的 API • 低于 50ms 的保护倒换 • 网络部署无关联– 网, 环, 其他.
DIGI-G4 OTN 交换SDK
• 支持主机 CPU 死机重启 • 支持“Hitless传输无影响”现场固件升级
多个设备，更高功耗，只有在功能上作出牺 牲才可能实现（如减少通道数、客户种类限 制等）
单个设备， 4x100G OTN 梳理及交换， 每端口功耗降低50% ——功能无损
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业界首款次波长的 OTN 加密方案
传统的波长级别的 OTN 加密
波长级别的加密, 只支持单个网络客户& 点到点架构
单个芯片 = 多种设计
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OTN / PKT Switch Fabric
电信级的运营标准要求有电信级的 OTN 处理器 SDK
现场升级：OTN平台必须支持”Hitless传输无影响”的现场软件/固件升级
− − OTN 处理器的SDK必须支持线卡的“暖”重启，且不影响运行中的数据传送 好处： 可以在多次OEM产品发布中推出新的数据通道/非数据通道的功能 为了性能提升的需要，支持现场安排的“维护”发布