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収束ネットワーク
今日のTDMベースのトランスポートネットワークは、主要な音声サービスとベースラインサービスに確実なレベルのパフォーマンスと信頼性を提供するように設計されています。 SDHなどの実績のある技術が広く展開されており、音声および専用回線アプリケーション向けに、ギガビット/秒レートにスケーラブルな大容量トランスポートを提供しています。 SDH自己修復リングにより、ネットワーク障害から数10ミリ秒以内にサービスレベルの回復が可能になります。 これらの機能はすべて、確立されたグローバル標準によってサポートされており、高度なマルチベンダー相互運用性を実現しています。
今日のネットワーク
今日のTDMベースのトランスポートネットワーク（およびある程度、ATMネットワークを使用）とは対照的に、「ベストエフォート型」IPネットワークには一般に、高い信頼性と予測可能なパフォーマンスを保証する手段がありません。 予測できない遅延、ジッター、およびパケット損失を伴う、ほとんどのレガシーIPネットワークによって提供されるベストエフォート型サービスは、統計的多重化を通じて最大のリンク使用率を達成するために支払われる価格です。 リンク使用率（例： リンクは通常、TDMトランスポートネットワークを介して専用回線で運ばれるため、帯域幅の単位あたりのユーザー数）はデータネットワークの重要な性能指数です。
データトラフィックの本質的にバースト性を考えると、TDMトランスポートの固定帯域幅パイプは理想的な効率的なソリューションではない場合があります。 ただし、この非効率性は、従来、TDMベースのトランスポートネットワークプロバイダーのネットワークの信頼性と輻輳分離機能よりも重要度が低いと考えられてきました。
高帯域幅と差別化されたデータサービスに対する急増する需要は、TDMベースのトランスポートとベストエフォートパケットネットワークのこのデュアルアーキテクチャモデルに挑戦しています。 ネットワーク帯域幅を過剰にプロビジョニングし、ネットワークの負荷を軽く保つことにより、ベストエフォート型ネットワーキングの有用性を拡張することは費用効果が高くありません。
さらに、このアプローチは、むらのある需要の増加のために常に達成または保証できるとは限らず、十分に活用されていない施設の経済的制約に最も敏感なネットワークアクセスドメインの特定の問題です。 その結果、一般的に、今日のデータサービスプロバイダーは、顧客固有の差別化されたサービス保証と対応するサービスレベル契約を提供するネットワークインフラストラクチャサポートを備えていません。
次世代ネットワーク
費用効果が高く、信頼性が高く、スケーラブルな進化のための次世代ネットワークアーキテクチャは、トランスポートネットワークと拡張サービスレイヤーの両方を採用し、補完的かつ相互運用可能な方法で連携します。 これらの次世代ネットワークは劇的に増加し、バックボーンネットワークインフラストラクチャの容量を最大限に共有し、新しいデータアプリケーションに高度なサービスの差別化を提供します。
トランスポートネットワーキングにより、サービスレイヤーはより効率的に動作し、物理トポロジの制約から解放され、サービス要件を満たすという十分に大きな課題に集中できます。 したがって、多くのサービスレイヤーの機能強化を補完する光トランスポートネットワーキングは、大容量、高信頼性の帯域幅管理の統合された最適化されたレイヤーを提供し、品質が保証された大容量データサービス用のいわゆる光データネットワーキングソリューションを作成します。
光トランスポートネットワーキング：実用的な見解
WDMの急速かつ成功した商業化以来、光ネットワーキングのビジョンは、研究者とネットワークプランナーの想像力を同様に捉えてきました。 光トランスポートネットワーキングの当初のビジョンでは、柔軟でスケーラブルで堅牢なトランスポートネットワークが出現し、同様にさまざまなサービス要件（柔軟性、スケーラビリティ、およびビットレートとプロトコルの独立性と組み合わせた生存性）を備えたさまざまなクライアント信号に対応します。
急増する帯域幅の需要を満たすことができるトランスポートインフラストラクチャの約束は、ネットワーク全体で高帯域幅サービスの信頼性の高い転送を提供するための媒体として波長がタイムスロットに置き換わる今世紀によくなります。 しかし、光ネットワークとは何ですか？ 答えは大きく異なり、実際、近年進化してきました。 光ネットワークの初期の試みは、世界規模での光透過性と光透過性ネットワークの設計に焦点を当てていました。
実用的なソリューション
実行可能な「全光」ソリューションが存在しない場合、光ネットワーキングのより実用的なソリューションは、光信号の再生と光信号性能の監視をサポートするオプトエレクトロニクスのニーズに対応します。 全光ネットワーキングと呼ばれるものでは、信号はオプトエレクトロニック処理の形態なしで、完全に光領域でネットワークを通過します。 これは、信号再生、ルーティング、波長交換を含むすべての信号処理が完全に光ドメインで行われることを意味します。
アナログエンジニアリングの制限のため（例： 適切に設計されたデジタルシステムの制限要因は、元のアナログメッセージ波形をデジタル形式に変換する精度の1つです）、全光処理技術の現在の最先端技術、グローバルまたはナショナルの概念を考慮することですすべての光ネットワークが実際に達成できるわけではありません。
特に、伝送障害の蓄積を防ぐために、オプトネットワーク要素では光電子変換が必要になる場合があります-ファイバファイバの色分散と非線形性、非理想的なフラットゲインアンプのカスケード、光信号クロストークなどの要因に起因する障害カスケードされた非フラットフィルターからの伝送スペクトルの狭まり。 また、光電子変換は波長交換をサポートできますが、これは現在、すべての光領域で実現するのが難しい機能です。
Practical Optical Transport Networking Architectures
要するに、信号再生を実行して障害の蓄積を軽減し、全光領域での波長変換をサポートする市販のデバイスがない場合、短期の実用的な光ネットワークアーキテクチャでは、光電子変換の何らかの手段が期待されるはずです。 結果として得られる光ネットワークアーキテクチャは、上図に示すように、機能が強化されたオプトエレクトロニクスで区切られた、光学的に透明な（またはすべて光の）サブネットワークによって特徴付けられます。
クライアント信号の透明性
アナログネットワークエンジニアリングを超えて、OTNの最終的な実現には実際的な考慮事項が引き続き適用されます。 これらの考慮事項の中で最も重要なのは、将来のトランスポートインフラストラクチャ内での高度なクライアント信号の透過性に対するネットワークオペレータの要望です。
「クライアント信号の透過性」とはどういう意味ですか？ 具体的には、OTNでのトランスポートの対象となるクライアント信号の目的のセットについて、これらの信号を光チャネル（OCh）サーバー信号のペイロードとして搬送するための個別のマッピングが定義されます。 OTNで予想される信号には、レガシーSDHおよびPDH信号、およびインターネットプロトコル（IP）、ATM、GbE、Ssimple Ddata Llink（SDL）などのパケットベースのトラフィックが含まれます。 クライアント信号がOTNの入口でOChサーバー信号にマッピングされると、そのようなネットワークを展開するオペレーターは、ネットワーク出口でデマップされるまで、クライアント信号の詳細な知識（またはアクセス）を必要としません。
光ネットワークの入力および出力ポイントは、OTNクライアント信号の透過性のドメインを区切る必要があります。 したがって、クライアント信号の透過性を実現するための最も重要な要素は、OTNの入力ポイントと出力ポイント間のすべてのクライアント固有の機器と処理を排除することです。 幸いなことに、それは一般的にサービスごとに専用であるため、クライアント依存の機器を入力/出力で受け入れるのが簡単です。
デジタルラッパーによる光トランスポートネットワーキング
DWDMテクノロジーの普及により、サービスプロバイダーは新たな課題に直面しています。それは、増加する波長をコスト効率よく管理して、高速で信頼性の高いサービスをエンドカスタマーに提供する方法です。 波長またはOChを効果的に管理するには、光ネットワークが波長ごとまたはOChレベルの運用、管理および保守（OAM）機能をサポートする必要があります。
ITU（T）Rec。 G872では、オーバーヘッドの形式を実装したOChレベルのOAMの機能を、このオーバーヘッドの搬送方法を指定せずに定義しています。 これまで、信号の再生をサポートし、OCh（波長）を監視、分析、管理する唯一の実行可能な方法は、ネットワーク全体でSDH信号と機器に依存することでした。 これには、WDMシステムの各波長の信号がSDH形式であることが必要です。
光チャネル（波長）
DWDMシステムの既存の光電子再生ポイントを利用して、デジタルラッパーテクノロジーを使用するという概念は、SDHと同様の機能と信頼性を提供しますが、あらゆるクライアント信号に対して、光伝送ネットワーキングの元のビジョンを実現するための一歩を近づけます。
デジタルラッパーテクノロジーは、ITU（T）Rec。 OTNを有効にするG.872。 これらには、光学層のパフォーマンスモニタリング、Fforward Eerror Ccorrection（FEC）、および波長ごとのリング保護とネットワーク復元が含まれ、すべて次の図に示すように入力信号形式に依存しません。
OChクライアントの「アラウンド」ごとにデジタル（またはTDM）ラッパーを使用してチャネル関連のOChオーバーヘッドをサポートするという概念が最近提案され、実際にはOChの定義の基礎として採用されています。 このスキームは、OCh再生成の必要性を活用して、OChクライアントに容量を追加します。 もちろん、OChクライアント信号にデジタルでオーバーヘッドを追加する手段が得られたら、これを使用してOChレベルのOAM要件をすべてサポートすることは理にかなっています。
特に、デジタル的に追加されたオーバーヘッドにより、OTNの主要なパフォーマンスモニタリングの問題、つまりクライアントに依存しない方法でBbit Eerror Rrate（BER）へのアクセスを提供することはほとんど簡単になります。 また、オプションでFECを使用することにより、デジタルラッパー方式は、クライアント信号のBER性能を大幅に向上させ、光電子変換の要件をさらに最小限に抑えることができます。
トランスポートネットワークのパフォーマンスを向上させる方法の1つは、現在一部の機器で提供されているFECの使用です。 したがって、デジタルラッパー手法の追加の利点は、システムマージンの強化のためにFECをオプションでサポートできることです。
OChフレーム構造
機能的には、OChペイロードとOAMはFECメカニズムから分離可能である必要があります。 これにより、異なるリンクで異なるFECスキームを使用しながら、ペイロードとOAMをネットワーク全体でエンドツーエンドで運ぶことができます。 これが発生する可能性のある明白な例は、潜水艦と地上のリンクの間です。 前者では、次世代のシステムのために新しいFECコードが調査中です。
下図下図 OChの提案された基本フレーム構造と、OChフレーム構造で実行できる機能のタイプを示します。 この提案は、すべての光ネットワーキングの長期的な目標と矛盾していると主張されるかもしれませんが、再生の必要性がなくなることを期待すべきではありません。
再生ポイント間の距離は増加し続けます。ただし、信号のハンドオフポイントでの再生成の必要性は残ります。 Ooptic Ssupervisory Cchannel（OSC）を使用して、光学的に透過的なサブネットワーク内のOChを管理することと相まって、デジタルラッパーは、国内またはグローバルOTNにわたるOCh（波長）のエンドツーエンド管理をサポートします。
3R再生成（再形成、リタイミング、および再生成）は、光から電気への変換によって提供され、逆もまた同様です。デジタルラッパーの提案はこれを利用します。 全光学3R再生が利用可能になった場合、画像は変更されますか？ 全光再生でオーバーヘッドを追加できる場合、引数は変更されません。再生器の実装のみが変更されます。
光再生器でオーバーヘッドを追加できない場合、OChオーバーヘッドの必要性はなくなりません。 ;光再生器は、光電子再生点間の潜在的な距離を単純に増加させ、デジタルラッパーはそれらを透過的に通過します。 デジタルラッパーの使用が光トランスポートネットワーキングの進化に与える影響は、特にデータネットワーキングのトレンドのコンテキストで考慮した場合、深刻になる場合があります。
プロトコルスタックの選択
IPプロトコルは、明らかに今日のデータ通信ネットワークのコンバージェンスレイヤーであり、今後数年でこの役割がマルチサービスネットワークに拡大することが予測されます。 IPは、さまざまなデータリンクレイヤープロトコルおよび基盤となるネットワークインフラストラクチャを介して転送できます。 下図下図 IPからWDMネットワークインフラストラクチャへの可能なプロトコルスタックまたはマッピングの一部を示しています。
IP over WDMとは何ですか？
次の略図のa、b、dというラベルのプロトコルスタック 今日最も一般的に展開されています。 図（a）に示すように、従来のIP over ATM over SDHマッピングを使用します。 図に示すようにSDH（POS）上のパケット （b）;または、図に示すように、従来の十分に拡張されたIP over Ethernet (d). ケース（e）および（f）は、POSの代替として最近提案された新しいデータリンクレイヤーであるSimple Data Link（SDL）を使用します。 （c）とラベル付けされたプロトコルスタックは、中間SDH層が削除され、ATMセルのWDMへの直接マッピングが実行されるケース（a）の代替です。
これらの異なるプロトコルスタックは、帯域幅オーバーヘッド、レートスケーラビリティ、トラフィック管理、およびQOSの点で異なる機能を提供します。 特定のマッピングがIP over WDMを表すと述べることは非常に不誠実です。
データリンク層プロトコルのこの多様性と、さまざまな基盤となるネットワークインフラストラクチャへのIPのマッピングは、IPの主要な長所の1つであり、消えることのない特性です。 それどころか、IPパケットの転送のために、新しく、革新的で、より効率的なプロトコルマッピングが提案される可能性は非常に高いです。 これは、すでに低帯域幅で信頼性の低いネットワークの場合であり、高帯域幅で信頼性の高い光ネットワークでも同様です。 このビューは、「IP上のすべておよびすべてのIP」のビジョンにも適合します。
