IPバックボーンと融合した大容量光伝送技術

ShowNet.conf_ での講演資料

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1. IPバックボーンと融合した 大容量光伝送技術 ShowNet 伝送担当 伊藤/加藤
2. IPバックボーンと融合した大容量光伝送技術 • 400G-ZR/ZR+ の登場によるIP over DWDMの実現 • 光伝送網設計とIPバックボーン設計の融合で実現する シンプルなファイバ構成 • 異ベンダ・異速度・異変調の高速伝送を組み込んだ オープンな光伝送網 伝送
3. 伝送・基本コンセプトとチャレンジ • 伝送装置のコモディティ化 • Open化が進む伝送技術 • Open Line System • ROADM、OADMのキャリア向け装置による伝送網設計 • 新しい形の伝送装置 • 100G から 800Gまでの多彩な伝送 • QSFP28/QSFP56/OSFP型のCバンド帯「伝送用トランシーバ」 • IP over DWDM (ネットワーク装置と伝送トランシーバ) の 伝送網組み込み • ShowNet 全体バックボーンへの組み込み • L2/L3バックボーンと連携した、L1ネットワーク・トポロジ設計 伝送
4. ShowNet伝送網の位置づけ MDF ファイバ配線 (スター型) ShowNet伝送網 (リング型) ShowNet L2/L3バックボーン (ラダー型) Dejima pop (ユーザー設備) External pop (回線・外接向 け) Hondo pop (コア設備) Exhibitor (ユーザー設備) WDMs WDMs WDMs ShowNet WDM RING x 2 WDMs 設計に伝送網を挟むことで • トポロジやメディアに依存しない配線設計 • 光を多重して回線容量を増強 • 長距離の接続が可能 伝送
5. ShowNet 2021との差分
6. 2021年ShowNetとの差分 (1) 伝送 • 2021年 ShowNet伝送網 • ホール全体をカバーした出展者収容用のWDM • 1つのRING構成 • 光の方路を右回り、左回りで冗長を構成 • 2022年 ShowNet伝送網 • IPバックボーンすべての接続をWDMに接続 • 2つのRING構成 • 光の方路による冗長 • RING構成自体の冗長 参考: ShowNet2021 伝送網
7. 2021年ShowNetとの差分 (2) • 総伝送量 • 2021年 : 400+400+200+100+40Gbps = 1.15Tbps • 2022年 : 800+400+400+400+200+200+100+100Gbps = 2.2Tbps • (RING#1: 1.2Tbps、 RING#2: 1.0Tbps) 伝送
8. ShowNet2021伝送装置使用箇所 ShowNet全体をカバーする リング状の伝送網
9. ShowNet2022伝送装置使用箇所 ShowNet IPバックボーン全体をカバーする 2重のリング状伝送網へ
10. L2/L3の装置間接続を分断 L2/L3装置間の接続を分断 λ7 .exhibitor BBIX Transit KDDI Transit 100G-LR4 10G-LR 400G-FR4 1G (未確定) NICT External pop (NOC#N1-2) x4 WB WB 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM λ2 λ2 λ1 λ1 λ2 λ1 λ3 λ4 λ3 O1 O2 O2 CarrierWDM CarrierWDM .dc λ8 λ6 Switch λ1 OSN OADM Exhibitor(NOC#N-9)/Dejimapop (NOC#D1-4) λ3 λ4 λ6 Hondo pop (NOC#N4-8) λ7 λ3 λ4 λ5 λ6 ACCESS100G .life .conf .hall4 Switch Switch .hall5 Switch Switch .hall6 Switch Switch Switch Switch λ7 λ5 λ4 λ8 λ6 OSN OADM DC908 λ6 λ5 λ5 λ8 OADM λ7 OSN λ6 λ8 λ2 DN100GE 波長 (100GHz Grid) λ1=1533.47nm (ch55) λ3=1536.61nm (ch51) λ5=1535.04nm (ch53) λ7=1535.82nm (ch52) 波長 (100GHz Grid) λ2=1535.82nm (ch52) λ4=1536.61nm (ch51) λ6=1535.04nm (ch53) λ8=1535.82nm (ch52) ne8k-f1a fx2 Switch Switch LE200T DN100GE ACCESS100G ncs55a1 DC908 ptx10k 100G-CWDM4 100G-SR4 800G WDM mx304 ncs57b1 acx7k OCN Transit ne8k-x4 x2 400G-FR4 ncs57c3 fx2 novi DCOTN LE400T LE400T etc.. etc etc DCOTN 2022年 伝送装置割り当て図 LE200T RING#2 R1 R2 R3 RING#1 ShowNet伝送網
11. ShowNet 2022 400Gbps overの伝送
12. 日本初 実運用+相互接続 • 異メーカー提供「400G ZR+」の 相互接続 400G ZR+ 相互接続 • NCS57C3-MOD、 PTX10001-36MR エンド間接続 • NCS57B1-6DH24H、 PTX10001-36MR エンド間接続 • 「400G ZR+」を用いた相互接続の伝送網 400G ZR+ 伝送網相互接続と実運用デモンストレーション • NCS57B1-6DH24H ⇔ 3rd ROADM Components ⇔ PTX10001-36MR • NCS57C3-MOD ⇔ 3rd Passive OADM Components ⇔ PTX10001-36MR 伝送
13. ShowNetバックボーンにて400G ZR+を利用 • QSFP-DD/OSFPのフォームファクタに収まる400Gトランシーバ • トランシーバに変調用DSPチップを積み、高レートの通信を可能に • 伝送装置に使われる機能を小型化 • 伝送装置を介さずに回線の重畳と長距離伝送が可能※ となる • L2/L3装置が直接長距離伝送を可能とするIPoDWDM (IP over DWDM) ※ 但し、トランシーバだけで長距離利用できるかというとそうではなく「長距離伝送に耐えうる」であり、長距離には必ず伝送網の設計とAMPの導入が必要 伝送
14. 400G ZR+ 伝送網接続 NCS57C3-MOD PTX10001-36M NCS57B1-6DH24H Juniper 400G ZR+ Juniper 400G ZR+ Cisco 400G ZR+ Cisco 400G ZR+ PassiveOADM PassiveOADM OSN9800M5 OSN9800M5 ShowNet RING#2 ShowNet RING#1 400G ZR+ と ShowNet伝送網 伝送
15. External 400G ZR 接続 • 対外400G-ZR接続 • NTTコミュニケーションズ様ご提供 • ARISTA 「7280PR3」 +「400G-ZR」による長距離伝送 • NTTコミュニケーションズDC  海浜幕張間の長距離伝送 • IP over WDM (長距離接続の直収とL2処理の実施) • 小型アンプモジュール「OSPF-LS」にて長距離伝送を実現 Arista 7280PR3 + 400G ZR + OSFP-LS 伝送
16. 400G ZRと400G ZR+の違い • 400G ZR • インターフェース速度 400Gbps のみをサポート • 伝送可能距離 120km • エラー訂正方式 cFEC(Concatenated FEC) • OIF(Open Optical Interworking Forum) による標準化 • 400G ZR+ • 100G、200G、300G、400Gbpsをサポート • サポート速度を変更 ≒ 変調方式の変更でサポート距離が変わる • 400Gbps: 16QAM 120km、100Gbps: QPSK 1000km over • エラー訂正方式 oFEC (Open FEC) (>cFEC) • OpenZR+ & MSA (Multi Source Agreement) による標準化 伝送
17. 400Gbps以上の伝送 伝送 DC908 ptx10k ne8k-x4 ncs57c3 100G-LR4 400G-FR4 800G WDM ncs55a1 DC908 • 800G 内蔵型 Muxponder • 800Gbpsの伝送容量をクライアント側に割当 • 400G + 100G x 2 = 600Gbps伝送を構成し、400Gbps overの伝送設計 ncs57c3 ncs55a1 ptx10k ne8k-x4 800Gbps (64QAM)
18. ShowNet 伝送網構成
19. 12.5GHz 25GHz 50GHz 75GHz 100GHz ch (100GHz) Wavelength 195.3375 1534.7409 195.3250 195.3250 1534.8392 195.3125 1534.9374 195.3000 195.3000 195.3000 195.3000 53 1535.0356 195.2875 1535.1339 195.2750 195.2750 195.2750 1535.2321 195.2625 1535.3304 195.2500 195.2500 195.2500 1535.4287 195.2375 1535.5270 195.2250 195.2250 1535.6253 195.2125 1535.7237 195.2000 195.2000 195.2000 195.2000 195.2000 52 1535.8220 195.1875 1535.9204 195.1750 195.1750 1536.0187 195.1625 1536.1171 195.1500 195.1500 195.1500 1536.2155 195.1375 1536.3139 195.1250 195.1250 195.1250 1536.4123 195.1125 1536.5108 195.1000 195.1000 195.1000 195.1000 51 1536.6092 195.0875 1536.7077 195.0750 195.0750 1536.8061 195.0625 1536.9046 195.0500 195.0500 195.0500 195.0500 1537.0031 195.0375 1537.1016 195.0250 195.0250 1537.2001 195.0125 1537.2987 195.0000 195.0000 195.0000 195.0000 50 1537.3972 194.9875 1537.4958 12.5GHz 25GHz 50GHz 75GHz 100GHz ch (100GHz) Wavelength 195.7000 195.7000 195.7000 195.7000 57 1531.8981 195.6875 1531.9960 195.6750 195.6750 1532.0938 195.6625 1532.1917 195.6500 195.6500 195.6500 195.6500 1532.2896 195.6375 1532.3875 195.6250 195.6250 1532.4854 195.6125 1532.5833 195.6000 195.6000 195.6000 195.6000 56 1532.6813 195.5875 1532.7792 195.5750 195.5750 195.5750 1532.8772 195.5625 1532.9752 195.5500 195.5500 195.5500 1533.0732 195.5375 1533.1712 195.5250 195.5250 1533.2692 195.5125 1533.3672 195.5000 195.5000 195.5000 195.5000 195.5000 55 1533.4653 195.4875 1533.5633 195.4750 195.4750 1533.6614 195.4625 1533.7595 195.4500 195.4500 195.4500 1533.8575 195.4375 1533.9557 195.4250 195.4250 195.4250 1534.0538 195.4125 1534.1519 195.4000 195.4000 195.4000 195.4000 54 1534.2500 195.3875 1534.3482 195.3750 195.3750 1534.4464 195.3625 1534.5445 195.3500 195.3500 195.3500 195.3500 1534.6427 • パッシブWDM装置があるため100GHz Gridにて設計 • OADM, MUX/DEMUXの対応は 1531.8981 – 1537.3972nm を想定 • 400G-ZR+ (標準75GHz Grid) は装置対応の幅みて100GHz Gridもしくは共通の波長を使用 2022年 伝送用波長設計
20. 波長 (100GHz Grid) λ2=1535.82nm (ch52) λ4=1536.61nm (ch51) λ6=1535.04nm (ch53) λ8=1535.82nm (ch52) 波長 (100GHz Grid) λ1=1533.47nm (ch55) λ3=1536.61nm (ch51) λ5=1535.04nm (ch53) λ7=1535.82nm (ch52) WDMに関わるところ External pop (NOC#N1-2) 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM λ1 2022年 波長設計 Exhibitor/Dejimapop (NOC#N-9, D1-4) Hondo pop (NOC#N4-8) λ3 λ7 λ5 λ1 λ3 λ5 λ7 OSN OSN OSN λ4 λ8 λ6 λ2 λ4 λ6 λ8 λ2 OADM OADM λ6 λ=3 λ=2, 6 800G WDM External pop (NOC#N1-2) Exhibitor/Dejimapop (NOC#N-9, D1-4) Hondo pop (NOC#N4-8) EAST WEST EAST WEST Mux/Demux x2 as a OADM MD MD ShowNet伝送網 RING#2 ShowNet伝送網 RING#1
21. 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM 800G WDM Dejima pop (NOC#D-4) Hondo pop (NOC#N-4) ncs551a ncs57b1 DC908 DCOTN LE200T Exhibitor (NOC#N-9) OptiX OSN9800 (ROADM) fx2 fx2 DCOTN LE200T External pop (NOC#N-2) DC908 ne8k-x4 ncs57c3 OptiX OSN9800 (ROADM) λ1 λ1 λ5 λ7 λ5 λ3 λ3 100G-LR4 10G-LR 400G-FR4 1G 100G-CWDM4 100G-SR4 ShowNet WDM RING #1 物理構成 λ7 ptx10k OptiX OSN9800 (ROADM) TX: 0.5dBm TX: 0.5dBm TX: 0dBm TX: -5dBm TX: 0dBm TX: 0dBm TX: -10dBm TX: -10dBm EAST EAST EAST WEST WEST WEST 波長 (100GHz Grid) λ1=1533.47nm (ch55) λ3=1536.61nm (ch51) λ5=1535.04nm (ch53) λ7=1535.82nm (ch52)
22. 波長 (100GHz Grid) λ2=1535.82nm (ch52) λ4=1536.61nm (ch51) λ6=1535.04nm (ch53) λ8=1535.82nm (ch52) 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM 800G WDM External pop (NOC#N-2) Dejima pop (NOC#D-4) ncs57c3 Exhibitor (NOC#N-9) Passive OADM acx7100 ne8k-f1a ACCESS100G DN100GE Hondo pop (NOC#N-4) ptx10k ncs551a LE400T DN100GE ACCESS 100G Mux/Demux Mux/Demux Passive OADM mx304 LE400T λ2 λ2 λ4 λ8 λ4 λ6 λ6 λ6 λ8 100G-LR4 10G-LR 400G-FR4 1G 100G-CWDM4 100G-SR4 ShowNet WDM RING #2 物理構成 TX: -10dBm TX: 0dBm TX: -8.9dBm TX: 0dBm TX: 0dBm TX: -8.9dBm TX: -10dBm TX: -10dBm EAST EAST EAST WEST WEST WEST
23. Open Line System + AlienWaveLengthの実践 • 多種の光と、多種の装置をShowNet 伝送網に接続 • 異ベンダ • 2種類のAdd/Dropによるリング接続をShowNetにて展開 • 4種類 x 2のトランスポンダを同一の伝送網に接続 • 異速度 • 100G-800Gまでの速度の光を同一の伝送網に接続 • 異変調 • 64QAM、16QAM、QPSK、PAM4などを同一の伝送路に乗せる 伝送
24. IP伝送の融合による 恩恵と注意点
25. IP装置と伝送装置を合わせたデザイン • 物理接続に依存しない設計が • IP接続に伝送が挟まることにより以下の恩恵がある • 回線の重畳 • 接続の長距離対応 • 全部レイヤでの完全冗長から必要に応じた冗長設計へ • 回線に対して100%の冗長設計を行う必要はない • ShowNet2022の場合 RING#1 一部の障害の場合に 自動で回線切替えや迂回をする設計等は行わない • 切れた伝送のLINEは上のIP層で接続性を救う設計 伝送
26. L2/L3の装置間接続を分断 L2/L3装置間の接続を分断 λ7 .exhibitor BBIX Transit KDDI Transit 100G-LR4 10G-LR 400G-FR4 1G (未確定) NICT External pop (NOC#N1-2) x4 WB WB 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM λ1 λ1 λ1 λ3 λ3 CarrierWDM CarrierWDM .dc λ6 Switch λ1 OSN Exhibitor(NOC#N-9)/Dejimapop (NOC#D1-4) λ3 λ6 Hondo pop (NOC#N4-8) λ7 λ3 λ5 .life .conf .hall4 Switch Switch .hall5 Switch Switch .hall6 Switch Switch Switch Switch λ7 λ5 OSN DC908 λ5 λ5 λ7 OSN 波長 (100GHz Grid) λ1=1533.47nm (ch55) λ3=1536.61nm (ch51) λ5=1535.04nm (ch53) λ7=1535.82nm (ch52) 波長 (100GHz Grid) λ2=1535.82nm (ch52) λ4=1536.61nm (ch51) λ6=1535.04nm (ch53) λ8=1535.82nm (ch52) ne8k-f1a fx2 Switch Switch LE200T ncs55a1 DC908 ptx10k 100G-CWDM4 100G-SR4 800G WDM mx304 ncs57b1 acx7k OCN Transit ne8k-x4 x2 400G-FR4 ncs57c3 fx2 novi DCOTN etc.. etc DCOTN 冗長パターン① LE200T R1 R2 R3 RING#1 ShowNet伝送網
27. L2/L3の装置間接続を分断 L2/L3装置間の接続を分断 .exhibitor BBIX Transit KDDI Transit 100G-LR4 10G-LR 400G-FR4 1G (未確定) NICT External pop (NOC#N1-2) x4 WB WB 400G WDM 200G/100G WDM 10G WDM λ2 λ2 λ2 λ4 O1 O2 O2 CarrierWDM CarrierWDM .dc λ8 Switch Exhibitor(NOC#N-9)/Dejimapop (NOC#D1-4) λ4 λ6 Hondo pop (NOC#N4-8) λ4 λ6 ACCESS100G .life .conf .hall4 Switch Switch .hall5 Switch Switch .hall6 Switch Switch Switch Switch λ4 λ8 λ6 OADM λ6 λ8 OADM λ6 λ8 λ2 DN100GE 波長 (100GHz Grid) λ1=1533.47nm (ch55) λ3=1536.61nm (ch51) λ5=1535.04nm (ch53) λ7=1535.82nm (ch52) 波長 (100GHz Grid) λ2=1535.82nm (ch52) λ4=1536.61nm (ch51) λ6=1535.04nm (ch53) λ8=1535.82nm (ch52) ne8k-f1a fx2 Switch Switch DN100GE ACCESS100G ncs55a1 ptx10k 100G-CWDM4 100G-SR4 800G WDM mx304 ncs57b1 acx7k OCN Transit ne8k-x4 x2 400G-FR4 ncs57c3 fx2 novi LE400T LE400T etc.. etc 冗長パターン② RING#2 ShowNet伝送網 OADM
28. IP over DWDM の長所と短所 • 長所 • 伝送装置 (Transponder) を不要で光伝送が可能となる • コストを落とすことが出来る • IP装置の操作でWDMの利用がある程度できる • シンプルなバックボーンの拡張に有効 • 短所 • IP装置で終端する場合接続を分けて提供することが難しい • 光の場合: 波長による分離 IP装置の場合: VLAN/VPN等で分離 • IP装置と同じ扱いにしがち • 伝送用ファイバを短距離接続のファイバと同じ扱いでケアはNG • ファイバ束ねによる曲げ、圧迫等からの「偏波モード分散(PMD) 」によるエラー 伝送
29. ShowNetを支える伝送装置
30. ShoNet伝送網構成 装置一覧 • Cisco • NCS57C3-MOD, NCS57B1-6DH24H • QSFP-DD 400G ZR+ x 2 • Juniper • QFX10001-36MR • QSFP-DD 400G ZR+ • FXC • LE400T • 400G-DCO x 2 • LE200T • 200G-DCO x 2 • DataControls • DCOTN-T4DH • 200G-DCO x 2 • Dyden • DN100GE • 100G-ACO x 2 メディアコンバータを伝送装置として転用 • Huawei • OptiX OSN9800 (ROADM) x 3 • OptiX DC908 (800G-Transponder) x 2 • NTT Electronics • ACCESS100 100G-PAM4 x 2 メディアコンバータを伝送装置として転用 今年の伝送装置はすべて100Gbps以上 伝送
31. DataControls DCOTN-D16HF-AA 伝送 200G CFP2-DCOによる 1波200Gマックスポンダ
32. Dyden DN100GE 伝送 100G CFP2-ACOによる 1波100Gトランスポンダ
33. FXC LE200T 伝送 200G CFP2-DCOによる 1波200Gマックスポンダ
34. FXC LE400T 伝送 400G CFP2-DCOによる 1波400Gマックスポンダ
35. 伝送 800G e64QAM 1波800Gマックスポンダ Huawei OptiX DC908
36. Huawei OptiX OSN9800-M05 伝送 光RINGを構成するための ROADM 入力された光波を 増幅/減衰/振り分け
37. NTTエレクトロニクス プラスレピータアクセス100G 伝送 100Gメディアコンバータへ 100G PAM4 を使用し 伝送装置として活用
38. 100G-PAM4 (ShowNet初使用) • 100GBase-LR4/SR4/ER4の基本 • 4波のレーンを使っての送受信を行う • 波長が1310 (Oバンド) であり、長距離+伝送での利用が難点 • PAM4 (Pulse Amplitude Modulation Level 4) • 光のシグナルを 0、1 から 00, 01, 10, 11の4値 (2^2) へ • 400GBase-DR4/FR4/LR4などの1レーンでもPAM4を使用 • 100GBaseの仕組みを1波 (1チャンネル) で表現 • 通常の100GBase-SR4, LR4 = Oバンド NRZ (25Gbps) x 4 • 100G-PAM4 = Cバンド PAM4 (25Gbps x 2) x 2 • PAM4変調とCバンド1chに2波長乗せることで長距離伝送向けの光に (図参照) 伝送
39. ShowNetを支える メディアコンバータ
40. メディアコンバータ 装置一覧 • CTS • MCT-3612BTC(SM-10)-DR x 2 • 1000Base-X to 1000Base-T • MCT-5002SFP+ x 2 • 10GBase-X to 10GBase-T • FXC • LEX3004 (LEX3881-F2) x 2 • 10GBase-LR to 10GBase-BX • 会議棟へ1心伝送 • NTT Electronics • ACCESS XG2 x 5 (2 port x 5) • 10GBase-LR to 10GBase-LR • TAPによる減衰後に喝を入れてホールへ
41. メディアコンバータが担う特に重要な箇所 • access10g.noc#N-9 • lex3004.noc#9 & • lex3004.conf ホール全体の接続を収容 会議棟全体を収容
42. ShowNet伝送網構築の話
43. ShowNet伝送網 測定機器 • Viavi (精工技研コントリビューション) • OneAdvisor 1000 • 400Gネットワークテスタ • MTS-8000 (OSA500R) • 高解像スペクトラムアナライザ • II-VI (マクニカ アルティマカンパニー) • WA200A • ポータブルスペクトラムアナライザ
44. 可搬測定機器のありがたさ • 光波を目視することはできない • 正しい光の波長の受光出来ているか • 綺麗な光信号は届いているか ShowNetはこれらを現場で即座に確認する必要がある
45. ShowNet 2022 伝送スケジュール 6/2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 木 (day0) 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 機材搬入 HotStage 終了 会期 ラック設置 電源設置 ラック間ファイバ配線 ケーブルショップ展開 MDF作成 伝送機器マウント RING#1 予備 RING#2 予備 HotStage期間調整 随時L2L3借用＋印加試験 会期期間微調整 ケーブル整線 撤収 バックボーン利用の為 各社様集合＋集中で構築 伝送網の品質試験 調整時コントリビュータ様へ相談 安定運用+伝送装置の回線追加等の要望の随時受付 ＼この3日が本番／ 安定運用！
46. まとめ
47. ShowNet伝送網 まとめ • 100G以上の伝送装置のコモディティ化 • 100G - 800Gbps 多種のトランスポンダの登場 • 400Gbps も ユーザの手の届くところに • IP 装置と伝送装置の融合 • IP装置とＷＤＭ装置を一体化して網設計・運用が可能 • 高速化による PAM4, 16QAMなどの光変調が登場 • ファイバ曲げ起因による耐性は弱くなり、使用技術の意識が必要 • L2/L3のみの設計から、L1 全体を意識した網設計へ • ファイバ構成に依存しない長距離・大容量の網設計 • IPと伝送網に対して、過度ではない要所要所の冗長設計
48. コントリビューション企業様 (アルファベット順・敬称略) この場を借りて改めてお礼申し上げます。