광 메쉬 네트워크

Optical mesh network
SONET/SDH 링 아키텍처를 기반으로 한 전송 네트워크

광통신망은 망사 네트워크 아키텍처에서 유선 광섬유 통신 또는 무선 자유 공간 광통신망을 채용하는 광통신망의 일종이다.

대부분의 광통신망은 광섬유 통신을 사용하며, 광역 및 지역뿐만 아니라 국가 및 국제 시나리오에서도 인터넷 서비스 제공자에 의해 운영된다. 이들은 다른 네트워크 아키텍처에 비해 빠르고 오류 발생률이 낮으며 재해, 손상 또는 장애 발생 시 기존 네트워크에 대한 백업 및 복구 계획을 지원한다. 현재 계획된 위성 별자리들은 무선 레이저 통신을 이용하여 우주에 광학 메시 네트워크를 구축하는 것을 목표로 하고 있다.

메쉬 네트워크 예: NSFNET 14노드

교통망 이력

통신망의 기반 광섬유 기반 계층인 전송 네트워크는 1980년대의 DCS(Digital Cross Connect System) 기반 메쉬 아키텍처에서 1990년대에는 SONET/SDH(Synchronous Electronic Networking/Synchronous Digital Structure) 링 아키텍처로 진화해 왔다. DCS 기반 메쉬 아키텍처에서는 통신사가 AT&T FASTAR([1][2][3]FAST Automatic Restore), MCI Real Time Restore(RTR) 등 DS3 회로에 대한 복구 시스템을 구축해 네트워크 장애 발생 후 몇 분 만에 회로를 복구했다.[4] SONET/SDH 반지에서는 전기 통신 사업자/SDH의 네트워크에서 SONETUnidirectional 경로 교환 Ring(단 방향 경로 절체 링)[5](또한라고 불리는 Sub-Network 연결 보호(SCNP))또는 SDH네트워크에서 SONETBidirectional 선 교환 Ring(BLSR)[6](또한 복합 단면-공유된 보호 링(MS-SPRing을 불렀다))등 유원지에 대해 보호하는 고리형 보호 방식을 구현했다.overing 50ms 이하의 네트워크 고장으로 [7]인한 ng, DCS 기반 메쉬 복원에서 지원되는 복구 시간에 대한 상당한 개선, SONET/SDH 링 기반 보호 구축의 핵심 동인.

및/또는 진화하는 전통적인 링 아키텍처 개선에 있어 왔습니다. 시도는trans-oceanic 링 아키텍처(ITU-T레크리에이션. G.841[8]에 정의된), 또는 능력 또는 보호 일하는 링을 닫는 것이 아니라 여러 고리들을 다룰 수 있"P-cycles"protection,[9]차세대 SONET/SDH 장비로 일부의 한계가 이겨 내야 합니다.측면 또는 링 간에 보호 용량을 공유한다(예: VLSR(Virtual Line Switched Ring)).[10]

21세기 첫 10년간 광전송 스위치의 기술 발전은 고밀도 파장 분할 멀티플렉싱(DWDM) 시스템의 지속적인 배치와 함께 통신 서비스 제공업체들이 새로운 트래픽을 위한 메시 기반 아키텍처로 그들의 SONET 링 아키텍처를 대체하도록 이끌었다. 새로운 광학 메시 네트워크는 이전에 링 네트워크에서 사용되었던 것과 동일한 빠른 복구를 지원하면서 더 나은 용량 효율성을 달성하고 자본 비용을 낮춘다. 장애(예: 네트워크 링크 또는 노드 장애)의 경우 이러한 새로운 광학 전송 장비에 내장된 인텔리전스를 통해 이러한 빠른 복구(수십 ~ 수백 밀리초 내에)를 달성하여, 외부 환경에 의존하지 않고 네트워크 제어면의 일부로 네트워크 자체 내에서 복구를 자동화하고 처리할 수 있다.l 네트워크 관리 시스템.

광망 네트워크

OEO 기기의 트래픽 전환, 멀티플렉싱 및 정비

광메쉬 네트워크란 들어오는 광섬유로부터 (파장이나 파장 이하의 수준에서) 트래픽을 전환할 수 있는 광전달장비를 배치하여 광역, 지역, 국가 또는 국제(예: 대양광) 지역에 배치된 망사형 광섬유 인프라에서 직접 구축된 전송망을 말한다. 나가는 섬유로 파장 전환 외에도, 이 장비는 일반적으로 저속 트래픽을 전송을 위한 파장으로 멀티플렉스할 수 있고 트래픽을 정비할 수 있다(기기가 소위 불투명 - 투명성에 관한 하위섹션 참조). 마지막으로, 이들 장비는 네트워크 장애 시 트래픽의 복구도 제공한다. 대부분의 전송 네트워크가 서비스의 프로비저닝과 복구를 위해 지능형 네트워크 요소(광학 교차 연결 또는 광학 스위치)를 활용한 메쉬 토폴로지 방향으로 진화함에 따라 메쉬 광 네트워크의 설계, 배치, 운영 및 관리를 위한 새로운 접근법이 개발되었다.

Sycamore와 Ciena(STS-1 전환 세분화), Tellium(STS-48 전환 세분화) 등 기업이 구축한 광학 스위치가 운영 메쉬 네트워크에 배치됐다. 캘리엔트는 3D MEMS 기술을 기반으로 올 옵티컬 스위치를 구축했다.

오늘날 광 메쉬 네트워크는 IP, MPLS 또는 이더넷 중심 패킷 인프라의 라우터 간 또는 스위치 간 연결과 같은 상위 계층 네트워크에 트렁킹 용량을 제공할 뿐만 아니라 고대역폭 지점간 이더넷 및 SONET/SDH 서비스의 효율적인 라우팅과 빠른 장애 복구를 지원한다.

글로벌 인터넷 프로비저닝을 위한 SpaceX Starlink와 같은 몇몇 계획된 위성 별자리들은 우주에 광학 메시 네트워크를 구축하는 것을 목표로 한다. 수 백에서 수천 개의 위성으로 구성된 별자리들은 고투과 광학 위성 간 연결을 위해 레이저 통신을 사용할 것이다. 상호 연결된 네트워크 아키텍처는 위성에서 위성까지 사용자 데이터를 직접 라우팅할 수 있으며, 원활한 네트워크 관리와 서비스 연속성을 가능하게 한다.[12]

광학 메시 네트워크 복구

공유 백업 경로 보호 - 장애 발생 전
공유 백업 경로 보호 - 장애 및 복구 후

광메쉬 네트워크는 회로 모드 연결 지향 서비스의 구축을 지원한다. 서로 다른 고장 모드에 대해 서로 다른 수준의 보호 또는 복원을 제공하는 여러 복구 메커니즘을 메쉬 네트워크에서 사용할 수 있다. 채널, 링크, 세그먼트 및 경로 보호는 가장 일반적인 보호 체계다. P-cycle은[9] 링 기반 보호를 활용하고 확장하는 또 다른 유형의 보호다. 복원은 스스로 작동하거나 다중 고장 시 더 빠른 보호 체계를 보완할 수 있는 또 다른 복구 방법이다.

경로로 보호된 메쉬 네트워크에서, 일부 연결은 보호되지 않을 수 있고, 다른 연결은 다양한 방법으로 단일 또는 다중 고장에 대해 보호될 수 있다. 메쉬 네트워크를 통한 연결에 의해 취해진 기본 경로로부터 다양한 백업 경로를 정의함으로써 연결은 단일 장애로부터 보호될 수 있다. 백업 경로 및 관련 리소스는 일반적으로 기본 경로가 아닌 여러 연결(공유 백업 경로 보호, 전용(1+1) 경로 보호, SDH 네트워크의 SNCP(Subnetwork Connection Protection) 또는 SONET 링 네트워크의 UPSR) 간에 공유될 수 있다.동시에 실패할 가능성이 높기 때문에 단일 링크 또는 노드 장애 시 공유 리소스에 대한 경합을 피할 수 있다. 사전 허용 가능한 경로 또는 부분적으로만 다양한 백업 경로 사용과 같은 여러 다른 보호 체계를 구현할 수 있다. 마지막으로, 여러 가지 다양한 경로를 설계할 수 있어 연결은 여러 복구 경로를 가지며, 여러 장애 이후에도 복구될 수 있다(대서양과 태평양을 가로지르는 메쉬 네트워크의 예).

투명성

섬유 링크 간 트래픽의 불투명한 전환
파이버 링크 간 트래픽의 투명한 전환

전통적인 전송 네트워크는 통신 사무소 사이의 광섬유 기반 연결로 만들어지는데, 광섬유의 용량을 증가시키기 위해 다중 파장을 멀티플렉스 한다. 트랜스폰더라는 전자기기에서 파장은 종료되며, 신호 재증식, 재형성, 레티밍(3R)을 위해 광학-전기 변환을 거친다. 통신 사무소 내부에서 신호는 전송 스위치(광학 교차 연결 또는 광학 스위치라고도 함)에 의해 처리되고 전환되며, 해당 사무소에 떨어지거나, 다음 통신 사무소를 향해 멀티플렉스된 파장으로 다시 전달되는 송신 광섬유 링크에 전달된다. 전기통신 사무소를 통해 광전자(O-E-O) 전환을 거치는 행위는 네트워크가 불투명하다고 간주하게 한다. 들어오는 파장이 광학-전기 변환을 거치지 않고 광학 영역의 전기 통신 사무소를 통해 전광학 스위치(광학 교차 연결, 광학 애드롭 멀티플렉서 또는 재구성 가능한 광학 애드롭 멀티플렉서(RODM) 시스템이라고도 함)로 전환되는 경우, 네트워크는 tr로 간주된다.양심의 광학적 우회로를 활용하고 네트워크 전체의 주요 위치에서 제한된 O-E-O 변환을 제공하는 하이브리드 체계를 반투명 네트워크라고 한다.

RODM 기반의 투명 광망 네트워크는 2000년대 중반부터 광역 및 지역 네트워크에 구축되어 왔다.[16] 2010년대 초, 운용형 장거리 네트워크는, 일정 지점을 넘는 투명성의 연장을 방해하는 전송의 한계와 장애가 있기 때문에, 여전히 불투명한 상태를 유지하는 경향이 있다.[17]

광학 메쉬 네트워크에서의 라우팅

라우팅은 광학 메시 네트워크의 주요 제어 및 운영 측면이다. 투명망이나 전광망에서 연결의 라우팅은 파장 선택과 할당 과정(일명 라우팅 및 파장 할당, 또는 "RWA")과 밀접하게 연결되어 있다. 이는 네트워크 전체에 걸쳐 엔드투엔드에서 같은 파장에 머물러 있기 때문이다(광학영역의 파장 사이를 변환할 수 있는 장치가 없는 경우 파장 연속성 제약으로 부르기도 한다). 불투명 네트워크에서 라우팅 문제는 연결을 위한 기본 경로를 찾는 것 중 하나이며 보호가 필요한 경우 기본 경로와 다양한 백업 경로를 찾는 것이다. 파장은 각 링크에 서로 독립적으로 사용된다. 몇몇 알고리즘고 결합된 연결, 서비스를 위해 최단 경로 다음과 같은 다 익스트라의 알고리즘을 포함한 Suurball을 포함한 주요 경로이며 다양한 백업 경로(또는 리소스의 백업 경로를 따라 공유 없이),,, 옌의 알고리즘 같은k-shortest path,[18], 가장자리와 또는 차갑라우팅node-diverse 등을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.e의 알고리즘,[19] 그리고 수많은 휴리스틱스. 그러나 일반적으로 임의의 공유 위험 링크 그룹(SRLG)을 사용하는 전용 백업 경로 보호와 [20]공유 백업 경로 보호에 대한 최적의 라우팅 문제는 NP-완전하다.[21]

적용들

광통신망 구축은 서비스 제공업체가 고객에게 다음과 같은 새로운 서비스와 애플리케이션을 제공할 수 있게 하고 있다.

또한 다음과 같은 새로운 네트워크 패러다임을 지원한다.

  • IP 과광 네트워크 아키텍처[24]

관련 네트워크 아키텍처

특히 일반 및 무선 메시 네트워킹의 메시 네트워킹.

참고 항목

통신 및 네트워킹

통신장비

패킷 네트워킹

연결 지향 네트워킹

유용성

참조

  1. ^ FAST 자동 복원 - FASTAR.
  2. ^ FAST 자동 복원 - FASTAR.
  3. ^ FAST 자동 복원 - FASTAR.
  4. ^ 실시간 복원(RTR).
  5. ^ UPSR(단방향 경로 전환 링)
  6. ^ 양방향 라인 교환 링(BLSR)
  7. ^ 50ms가 필요한가?
  8. ^ ITU-T 레크. G.841
  9. ^ a b W. D. Grover, (초청용지) "p-Cycles, Ring-Mesh Hybrids and "Ring-Mining:" Options for New and Evolutioning Optical Networks, Proc. 광섬유 통신 회의 (OFC 2003), 애틀랜타, 2003년 3월 24-27, 페이지.201-203 (관련 발표)
  10. ^ VLSR(Virtual Line Switched Ring)
  11. ^ a b 광학 교차 연결 또는 광학 스위치라고도 한다. 광학이라는 용어는 기기가 광학 영역에서 신호를 완전히 처리한다는 것을 의미하지는 않으며, 대부분의 경우 O-E-O 없이 광학 영역에서 일부 장비(광학 교차 연결로 칭함)가 완전히 전환(전용)을 수행하지만, 전기 영역에서 신호를 정비하거나 멀티플렉스 및 전환하지 않는다. 개종
  12. ^ "Elon Musk is about to launch the first of 11,925 proposed SpaceX internet satellites — more than all spacecraft that orbit Earth today". Business Insider. Retrieved 15 April 2018.
  13. ^ a b 보호(Protection)란 각 잠재적 고장에 대해 복구 경로를 사전 계산하고(고장이 발생하기 전) 경로에 사전 할당된 리소스를 사용하여 장애 복구를 수행하는 사전 계획된 시스템을 말한다(특정 고장 시나리오 전용 또는 서로 다른 고장 시나리오 간에 공유됨).
  14. ^ a b 복구와 함께, 복구 경로는 (고장 발생 후) 실시간으로 계산되며, 네트워크에서 이용할 수 있는 여분의 용량은 고장 주위의 트래픽을 재라우팅하는 데 사용된다.
  15. ^ 일본 대지진 당시 버라이즌의 가치를 입증하는 광통신망[영구적 데드링크]
  16. ^ RODMs and the Future of Metro 광네트워크의 미래, 헤비 리딩 리포트
  17. ^ J. Strand, A. 치우, 그리고 R. Tkach. 광학 계층의 라우팅에 대한 문제. IEEE Communications Mag, 2001년 2월.
  18. ^ K번째 최단 경로 문제.
  19. ^ J. W. Suurballe, R. E. Tarjan, "최단 쌍의 분리 경로를 찾는 빠른 방법"
  20. ^ "Shared Risk Link Group (SRLG)". Archived from the original on 2013-02-14. Retrieved 2012-09-20.
  21. ^ "G. Ellinas, E. Bouillet, R. Ramamurthy, J.-F. Labourdette, S. Chaudhuri, K. Bala, Routing and Restoration Architectures in Mesh Optical Networks (Optical Networks Magazine, January/February, 2003)" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2006-09-12. Retrieved 2012-09-21.
  22. ^ Verizon의 주문형 대역폭(BoD)
  23. ^ 포토닉 네트워크 통신, "광학 가상 사설망(oVPN)" 특별호출
  24. ^ RFC 3717 - 광네트워크를 통한 IP : 프레임워크

추가 읽기

  • "네트워크 보호 사이트 - 네트워크 보호 기술, 네트워크 장애 복구, 네트워크 장애 이벤트" [1]
  • 웨인 그로버의 "메쉬 기반 생존 가능 전송 네트워크: 광학, MPLS, SONET 및 ATM 네트워킹에 대한 옵션 및 전략" [2]
  • "광학 네트워크 제어: Greg Bernstein, Bala Rajagopalan, Debanjan Saha에 의한 건축, 프로토콜 및 표준 [3]
  • Eric Bouillet, Georgios Ellinas, Jean-Francois Lobdette 및 Ramu Ramamamurthy[4], [5], [6]의 "메쉬 광 네트워크에서의 경로 라우팅"
  • "P-cycle: 개요", R. Asthana, Y.N. Singh, W.D. Grover, IEEE 통신 조사 및 자습서, 2010년 2월 [7]
  • Ramesh Bhandari의 "생존 가능한 네트워크: 다양한 라우팅 알고리즘"[8]

외부 링크

  • 자가 치유 메쉬 광학망 출현[9]
  • 고객 프로비저닝을 위해 더 빠른 속도로 온디맨드 IT&T 광 대역폭 [10]
  • 완전한 중합 광학 서비스를 제공하는 AT&T [11]
  • 대서양 횡단 네트워크를 향상시키는 Verizon Business [12]
  • 글로벌 네트워크에서 태평양 해저 케이블 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시킨 Verizon Business [13]
  • 인터넷2 동적회로망 [14]
  • 지능형 광학 메시를 통해 디지털 미디어 네트워크 강화[15]
  • 시에나의 CoreDirector를 사용하여 인도에서 최초로 전국적인 지능형 광학 메시 네트워크를 구축한 VSNL 및 Tata Teleservices [16], [17]
  • 360 네트워크 세계에서 가장 광범위한 광학 메시 네트워크 구축 [18]
  • Verizon Business Circles Global with Optical Mesh Network, 중동으로의 확장 시작 [19]
  • Verizon Business Global Mesh Network Investment, 아시아 태평양 지역의 여러 해저 케이블 시스템 중단 시 엔터프라이즈 고객에게 큰 배당금을 지급[20]
  • Verizon은 18개의 도시 광학 메시를 제작[21]
  • 일본 대지진 당시 버라이즌의 가치를 입증하는 광망 [22][permanent dead link]