Optical-networks-wdm-technology
光ネットワーク-WDMテクノロジー
WDMは、さまざまな光信号を単一のファイバで送信できるようにする技術です。 その原理は、基本的に周波数分割多重化（FDM）と同じです。 つまり、複数の信号が異なるキャリアを使用して送信され、周波数スペクトルの重複しない部分を占有します。 WDMの場合、使用されるスペクトル帯域は1300または1550 nmの領域にあります。これは、光ファイバの信号損失が非常に少ない2つの波長ウィンドウです。
最初は、各ウィンドウを使用して単一のデジタル信号を送信していました。 分布帰還型（DFB）レーザー、エルビウム添加ファイバー増幅器（EDFA）、光検出器などの光学部品の進歩により、各送信ウィンドウは実際には複数の光信号で使用され、それぞれが占有していることがすぐにわかりました利用可能な全波長ウィンドウの小さな牽引力。
実際、ウィンドウ内で多重化される光信号の数は、これらのコンポーネントの精度によってのみ制限されます。 現在の技術では、100を超える光チャネルを単一のファイバーに多重化できます。 この技術は、その後、高密度WDM（DWDM）と名付けられました。
長距離のWDM
1995年、米国の長距離通信事業者は、既存のファイバーインフラストラクチャを活用しながらネットワークの容量をアップグレードするために、ポイントツーポイントWDM伝送システムの展開を開始しました。 それ以来、WDMは長距離市場を席巻しました。 WDMテクノロジーにより、増え続ける容量要件に対応しながら、ファイバの枯渇を延期し、容量のアップグレードの柔軟性を高めることができます。
ただし、最も普及しているドライバーは、ネットワーク容量をアップグレードするためのSpace Division Multiplexing（SDM）やEnhanced Time Division Multiplexing（TDM）などの競合ソリューションと比較したWDMソリューションのコスト優位性です。 次の図に示す「オープン」WDMソリューションは、WDMターミナルマルチプレクサー（TM）のトランスポンダーと、複数の波長チャネルで共有されるインライン光増幅器を使用します。
トランスポンダーは本質的に3R光電気光学（O/E/O）コンバーターで、G.957標準に準拠した光信号を適切な波長チャネルに変換し（逆も同様）、電気的に信号のリパワー、リシェーピング、リタイミングを行います。 SDMソリューションでは、同じインライン光増幅器を共有する複数の波長の代わりに、それぞれがSDH再生器を備えた複数のファイバペアを並行して使用します。 分散などの伝送障害は、特に標準でTDMレートの増加にうまく対応できないため、より高いTDMレート（たとえば、2.5 Gb/s STM-16から10 Gb/s STM-64へ）へのアップグレードは短命です。シングルモードファイバー。
ケーススタディにより、長距離ポイントツーポイントWDMシステムは、STM-16の3つのチャネルでも、明らかにSDMよりもコスト効率の高いソリューションであることが実証されています。 上の図は、2つのアクセス都市間の平均距離が300 kmで、5000ファイバーkmで構成されるトランスポートネットワークの初期コアの2つのリンクコスト比較を示しています。 上の図の100％のコスト参照ポイントは、ファイバーコストを含む1つのSTM-16チャネルの展開コストに対応していることに注意してください。 上記の図から2つの結論を導き出すことができます。
次の図に示すように、伝送および再生機器のコスト（つまり、SDMの場合はSDH再生器、WDMの場合はインライン光増幅器を備えたトランスポンダーを備えたWDM TM）のみを考慮すると、WDMテクノロジーを使用する初期リンクコストはより大きくなりますSDHの2倍以上。 ただし、WDMソリューションは、インライン光増幅器を共有して使用するため、ネットワークで3チャネル以上を展開する場合のコスト効率が高くなります。
次の図に示すように、上記の考慮事項に加えて、ファイバコストも考慮した場合、WDMの場合のコストの利点はさらに明確になり、チャネル数が増えるにつれて増幅されます。 WDMソリューションは、ネットワーク内で3つ以上のチャネルを展開する場合の方が費用効率が高くなります。
短距離のWDM
再生器は不要であり、短距離ネットワークの距離が限られているため、光障害による影響が少ないため、WDMの利点はSDMまたは拡張TDMソリューションの利点よりも明確ではありません。 しかし、ファイバーの枯渇と低コストの光学部品が現在、首都圏のWDMを推進しています。
短距離アプリケーションは、同じ都市内の複数のPoint of Presence（POP）の相互接続に関連しています。 例を考えてみましょう。 次の図は、トランスポートネットワークに都市ごとに少なくとも2つのPOPがあり、顧客が相互接続できることを示しています。 ドロップアンドコンティニューなどのデュアルノード相互接続技術により、2つの異なるPOPを介して顧客ネットワークをトランスポートネットワークと相互接続できます。
これにより、トラフィックに影響を与えることなくPOPの障害に耐えることができる非常に安全なアーキテクチャが実現します。 したがって、都市内の2つのPOP間のトラフィックフローは、都市を通過するトラフィックだけでなく、都市で終了し、ドロップアンドコンティニューを使用して保護されるトラフィックで構成されます。 これらの都市内容量要件の増加により、トランスポートネットワークの短距離セクションにWDMが展開されています。
WDMがSDMよりも優先される主な理由は、都市のファイバーをサードパーティからリースするか、光ファイバーネットワークを構築する必要があるためです。 都市繊維のリースまたは建設は、高価なプロセスであるだけでなく、容量をアップグレードするための柔軟性の低いアプローチでもあります。 トラフィックの分布と量が急速に変化する動的な環境では、リースまたは構築するファイバの量を事前に予測することは困難です。 したがって、WDMテクノロジーを使用すると、波長チャネルを非常に短時間でアクティブにできるため、柔軟性に明らかな利点があります。
特定の短距離WDMシステムは世界中で利用可能ですが、長距離ネットワークに同じタイプのWDMシステムを使用することは有利です。 短距離WDMシステムは、長距離システムよりも安価であり、低コストの光コンポーネントを使用できるため、ヘテロジニアスネットワークになりますが、これはいくつかの理由で好ましくありません。 まず、2つの異なるシステムを使用すると、運用コストと管理コストが増加します。 たとえば、異種ネットワークには、同種ネットワークよりも多くの予備の機器部品が必要です。 第二に、2つの異なるシステム間の相互作用が問題を引き起こす可能性があります。 たとえば、短距離WDMシステムは通常、長距離WDMシステムよりも少ない波長をサポートするため、ボトルネックが発生する可能性があります。
光トランスポートネットワークアーキテクチャ
次の図に示すように、Optical Transport Networking（OTN）は、トランスポートネットワーキングの進化における自然な次のステップを表しています。 高レベルのアーキテクチャの観点からは、OTNアーキテクチャがSDHのアーキテクチャと大きく異なることは期待できません。 それにもかかわらず、SDHがデジタルネットワークエンジニアリングを含み、OTNがアナログネットワークエンジニアリングを含むという事実は、微妙な違いではあるが重要な結果をもたらします。 これらの違いを調べることで、SDNの対応物とは異なる可能性が高いOTNの側面を理解することができます。
進化するWDM OTNアーキテクチャ（ネットワークトポロジやサバイバビリティスキームを含む）は、ミラーではないにしても、SDH TDMネットワークのアーキテクチャに非常に似ています。 ただし、SDHとOTNはどちらも接続指向の多重化ネットワークであるため、これは驚くべきことです。 主な違いは、マルチプレキシングテクノロジーの形式、つまりSDHのデジタルTDMとOTNのアナログWDMに由来します。
デジタルvs アナログの区別は、OTNネットワークおよびシステム設計の多くの側面における基本的なコスト/パフォーマンスのトレードオフに大きな影響を及ぼします。 特に、アナログネットワークエンジニアリングとメンテナンスへの影響に関連する複雑さは、OTNに関連する課題の大部分を占めています。
キャパシティゲインの短期的なニーズを満たすために、WDMポイントツーポイントラインシステムは引き続き大規模に展開されます。 波長の数と端末間の距離が大きくなるにつれて、中間サイトで波長を追加および/またはドロップする必要性が高まっています。 したがって、柔軟な再構成可能な光ADM（OADM）は、WDMネットワークの不可欠な要素になります。
キャリアネットワークに展開される波長が増えるにつれて、光チャネルレベルでネットワーク間の容量とハンドオフ信号を管理する必要性が高まります。 同様に、DXCは電気層の容量を管理するために登場し、Optical Cross-Connects（OXC）は光層の容量を管理するために登場します。
最初は、コアトランスポートネットワーク環境において、光層帯域幅管理の必要性が最も深刻になります。 ここでは、OADMベースの共有保護リングやOXCベースのメッシュ復元アーキテクチャを含む物理トポロジを介して、論理メッシュベースの接続がサポートされます。 選択は、サービスプロバイダーが希望する帯域幅の「オーバービルド」の程度と、存続可能時間のスケール要件に依存します。
同様の帯域幅管理要件がメトロポリタンのオフィス間およびアクセス環境に現れると、OADMリングベースのソリューションもこれらのアプリケーションに最適化されます：メッシュデマンド用の光共有保護リング、ハブデマンド用の光専用保護リング。 したがって、OAがWDMポイントツーポイントラインシステムの出現を可能にするテクノロジーであったように、OADMとOXCはOTNの出現を可能にします。
光ネットワーク要素は、従来SDH機器によって提供されていたトランスポート層機能を想定しているため、光トランスポート層は、レガシーおよびコンバージドパケットコアネットワーク信号形式の両方をサポートできる統合トランスポート層として機能します。 もちろん、サービスプロバイダーのOTNへの移行は、「SDHに似た」トランスポートレイヤー機能の光レイヤーへの移行と同時に、新しい光トランスポートレイヤーの保守哲学および関連するネットワークメンテナンス機能の開発と同時に予測されます。
存続可能性は、統合トランスポートインフラストラクチャとしての光ネットワーキングの役割の中心です。 他の多くのアーキテクチャの側面と同様に、ネットワークトポロジとネットワーク要素のタイプは非常に似ているため、光ネットワークの存続可能性はSDHの存続可能性と高いレベルで類似しています。 光学層内では、サバイバビリティメカニズムにより、ファイバ切断やその他の物理メディア障害から可能な限り高速なリカバリが提供され、保護容量の効率的で柔軟な管理が提供されます。
OTNは、クライアントとサーバーの関係を反映するサブレイヤーが定義されているという点で、SDHと概念的に類似しています。 OTNとSDHはどちらも接続指向の多重化ネットワークであるため、両方の復元スキームと保護スキームが著しく類似していることは驚くべきことではありません。 TDMネットワーキングはデジタルタイムスロット操作に基づいていますが、OTN/WDMネットワーキングはアナログ周波数スロットまたは光チャネル（波長）操作に基づいています。 したがって、両方のテクノロジーで同様の保護および復元アーキテクチャが可能になると予想される場合がありますが、特定のサバイバビリティスキームで考慮する必要があるネットワーク障害のタイプはまったく異なる場合があります。
光学層の生存性
信頼できる途切れないサービスを顧客に提供するには、通信ネットワークが必要です。 全体的な可用性の要件は99.999パーセント以上のオーダーであり、これはネットワークが平均6年/年を超えてダウンできないことを意味します。 その結果、ネットワークの存続可能性は、これらのネットワークの設計および運用方法に影響を与える主要な要因です。 ネットワークは、リンクやファイバーの切断、および機器の障害を処理するように設計する必要があります。
ネットワークは、上の図に示すように、相互に動作する多くの層で構成されていると見なすことができます。 異なる通信事業者は、さまざまな組み合わせの階層化戦略を使用してネットワークを実現するさまざまな方法を選択します。 現在のキャリアは、SDHギアの大規模なインストールベースと、デジタルクロスコネクトの広範なグルーミングおよび監視機能を利用しています。
対照的に、インターネットプロトコル（IP）ベースのサービスを提供する通信事業者は、SDHを使用せずにIPを基本的なトランスポートレイヤーとして使用するネットワークインフラストラクチャの簡素化を目指しています。 サービスの品質（および多様性）（QOS）に基づいて区別するキャリアは、ATMをトランスポートテクノロジーとして使用できます。 これらの層の下には、新しい光WDM層または光学層があります。
光学層は、光学層によって提供されるサービスを利用するクライアント層と見なされる上位層への光路を提供します。 ライトパスは、かなり高いビットレート（2.5 Gb/sまたは10 Gb/sなど）でトラフィックを伝送する回線交換パイプです。 これらのライトパスは通常、SDH ADM、IPルーター、ATMスイッチなどのクライアント層機器を相互接続するように設定されます。 一度設定すると、それらは時間とともにかなり静的なままです。
光学層は、次の図に示すように、光回線端末（OLT）、光ADM（OADM）、および光クロスコネクト（OXC）で構成されています。 OLTは、複数のチャネルを単一のファイバーまたはファイバーペアに多重化します。 OADMは、集約WDMストリームとの間で少数のチャネルをドロップおよび追加します。 OXCは、トラフィックの多いノードの場所で多数のチャネルを切り替えて管理します。
光学層によって上位層に提供される必要があるサービスの種類の観点から、サービスの観点から光学層の保護を検討します。 次に、サポートする必要があるサービスミックスに基づいて、コストと帯域幅の効率の観点から提案されているさまざまな光層保護スキームを比較します。 これは若干異なり、光学層の保護をSDH層の保護と類似していると見なす傾向があります。
なぜ光学層保護なのか？
上の図に示されているIP、ATM、およびSDHレイヤーには、すべて保護および復元の手法が組み込まれています。 これらのレイヤーはすべて他のレイヤーと連携するように設計されていますが、ファイバーを介して直接動作することもできるため、保護および復元機能を処理するために他のレイヤーに依存しません。 その結果、これらの各レイヤーには独自の保護および復元機能が組み込まれています。 したがって、なぜ独自の保護および復元メカニズムのセットを提供するために光学層が必要なのかという疑問が生じます。 以下は、いくつかの理由です-
- 光学層の上で動作する一部の層は、ネットワークで必要なすべての保護機能を完全に提供できない場合があります。 たとえば、SDH層は包括的な保護を提供するように設計されているため、光学層の保護に依存しません。 ただし、他の層（IPまたはATM）の保護技術だけでは、障害が発生した場合に適切なネットワーク可用性を提供するには不十分な場合があります。 +現在、SDHレイヤーを使用せずに、光学レイヤー上でIPレイヤーを直接操作する多くの提案があります。 IPにはルーティングレベルでフォールトトレランスが組み込まれていますが、このメカニズムは面倒であり、十分なQOSを提供するのに十分な速度ではありません。 この場合、トランスポート層からの全体的な可用性要件を満たすために、光学層が高速保護を提供することが重要になります。
- ほとんどの通信事業者は、保護メカニズムをまったく提供しないが無視できないレガシー機器に多大な投資をしています。 この機器と生ファイバの間に光学層をシームレスに導入することで、長距離ファイバリンクを介したインフラストラクチャの低コストアップグレードが可能になり、生存性が向上します。
- 光学層の保護と復元を使用して、ネットワークの復元力をさらに高めることができます。 たとえば、多くのトランスポートネットワークは、一度に1つの障害を処理するように設計されていますが、複数の障害は処理しません。 光学的復元を使用して、複数の障害に対する回復力を提供できます。
- 光学層の保護は、ファイバーの切断など、特定の種類の障害の処理においてより効率的です。 1本のファイバーで複数の波長のトラフィック（16-32 SDHストリームなど）を伝送します。 したがって、ファイバーカットにより、これらのSDHストリームの16〜32がすべて、SDH層によって個別に復元されます。 ネットワーク管理システムは、これらの独立した各エンティティによって生成された多数のアラームであふれています。 ファイバ層が光学層によって十分に迅速に回復した場合、この運用上の非効率性を回避できます。
- 光学層の保護と復元を利用することにより、大幅なコスト削減を実現できます。
制限-光学層保護
以下は、光学層保護の制限の一部です。
- ネットワーク内のすべてのタイプの障害を処理することはできません。 たとえば、IPルーターまたは光ネットワークに接続されたSDH ADMのレーザーの障害を処理できません。 このタイプの障害は、それぞれIPまたはSDH層で処理する必要があります。
- ネットワーク内のすべてのタイプの障害を検出できない場合があります。 光学層によって提供される光路は、さまざまなビットレートでデータを伝送するように透明にすることができます。 この場合の光学層は、実際、これらの光路で正確に運ばれているものに気付かない場合があります。 その結果、トラフィックを監視して、通常は保護スイッチを起動するビットエラーレートの増加などの低下を検知することはできません。
- 光層は、光パスの単位でトラフィックを保護します。 ライトパスで伝送されるトラフィックのさまざまな部分に異なるレベルの保護を提供することはできません（トラフィックの一部は高優先度で、他の低優先度である場合があります）。 この機能は、このより細かい粒度でトラフィックを処理する上位層で実行する必要があります。
- 光層の保護機能を制限するリンクバジェットの制約がある場合があります。 たとえば、保護ルートの長さ、または保護トラフィックが通過するノードの数が制限される場合があります。
- ネットワーク全体が慎重に設計されていない場合、光層とクライアント層の両方が同時に障害からトラフィックを保護しようとするときに競合状態が発生する可能性があります。
- 技術と保護技術はまだ現場でテストされていないため、これらの新しい保護メカニズムの本格的な展開には数年かかります。
保護されたエンティティの定義
保護技術とそれらの間のトレードオフの詳細に入る前に、光学層とクライアント層によって保護されるエンティティを定義することは有益です。 これらのエンティティを次の図に示します。
クライアント機器ポート
クライアント機器のポートに障害が発生する場合があります。 この場合、光学層はそれ自体でクライアント層を保護できません。
クライアントと光学機器間のサイト内接続
主に人為的ミスが原因で、サイト内のケーブルが切断される場合があります。 これは比較的可能性の高いイベントと見なされます。 繰り返しますが、このような事態に対する完全な保護は、クライアント層と光学層の組み合わせによる保護によってのみサポートされます。
トランスポンダーカード
トランスポンダは、クライアント機器と光層の間のインターフェイスカードです。 これらのカードは、光から電気への光変換を使用して、クライアント機器からの信号を光ネットワーク内での使用に適した波長に変換します。 したがって、このカードの故障率は無視できるとは見なされません。 システム内にこれらのカードが多数（波長ごとに1つ）ある場合、それらに対する特別な保護サポートが適切に行われます。
外部施設
サイト間のこのファイバ設備は、システム内で最も信頼性の低いコンポーネントと見なされます。 繊維の切断はかなり一般的です。 このカテゴリには、ファイバに沿って展開される光増幅器も含まれます。
ノード全体
メンテナンススタッフによるエラー（電源サーキットブレーカーの作動など）またはサイト全体の障害により、ノード全体が故障する可能性があります。 サイト障害は比較的まれであり、通常、火災、洪水、地震などの自然災害が原因で発生します。 ノード障害はネットワークに大きな影響を与えるため、発生する可能性が比較的低いにもかかわらず、保護する必要があります。
保護と復元
- 保護*は、障害に対処するために使用される主要なメカニズムとして定義されています。 非常に高速である必要があります（通常、SDHネットワークで障害が発生した場合、トラフィックを60ミリ秒以上中断しないでください）。 その結果、通常は保護ルートを事前に計画して、トラフィックを通常のルートから保護ルートにすばやく切り替えることができるようにする必要があります。
速度要件のため、この機能は通常、集中管理エンティティに依存せずに保護アクションを調整することなく、ネットワーク要素によって分散方式で実行されます。 最近の（まだ実証されていない）高速メッシュ保護スキームを除いて、保護技術はかなり単純になる傾向があり、線形またはリングトポロジで実装されます。 それらはすべて、ネットワーク内の100％アクセス帯域幅を使用することになります。
対照的に、*復元*は、障害に対処するために使用される主要なメカニズムではありません。 保護機能が完了したら、復元を使用して、最初の障害が修正される前に、効率的なルートまたは追加の障害に対する追加の復元力を提供します。 その結果、非常に遅くなることがあります（時には数秒から数分）。
復元ルートは事前に計画する必要はなく、分散制御機能を必要とせずに、集中管理システムによってオンザフライで計算できます。 より高度なアルゴリズムを使用して、必要な余分な帯域幅を削減でき、より複雑なメッシュトポロジをサポートできます。
光学層内のサブレイヤー
光学層は複数のサブレイヤーで構成されています。 これらの異なる層で保護と復元を実行できます。 個々の光路または光チャネルを保護するスキームを使用できます。 これらのスキームは、レーザーやレシーバーなどの端末装置の障害だけでなく、ファイバーの切断も処理します。
Optical Multiplex Section（OMS）レイヤーに対応する集約信号レベルで機能するスキームを使用できます。 これらのスキームは、一緒に多重化される異なる光路を区別せず、それらをグループとして切り替えることにより、それらすべてを同時に復元します。
パス層保護という用語は、個々のチャネルまたは光パス上で動作するスキームを示すために使用され、ライン層保護は、光多重化セクション層で動作するスキームを示すために使用されます。 パスとラインレイヤースキームのプロパティの比較については表1を、異なるパスとラインスキームについては表2と表3を参照してください。
表1：回線保護とパス保護の比較
| Criterion | Line Protection | Path Protection |
|---|---|---|
| Protects against |
Interoffice facilities サイト/ノードの障害 a |
オフィス間設備 サイト/ノードの障害 機器の故障 |
| Number of fibers | Four, if single-level multiplexing is used | Two |
| Can handle failures/degradation of a single path | No | Yes |
| Supports traffic that must not be protected | No | Yes |
| Equipment cost | Low | High |
| Bandwidth efficiency | Good for protected traffic | Low for unprotected channels |
表2：ラインレイヤースキームの比較
| Scheme | Protects Against | Topology | Constraints/Deficiencies | Customer Benefits |
|---|---|---|---|---|
| 1+1 line | Line cuts | Point-to-point | Diverse route needed to protect fibers | Simplest to implement and operate |
| 1+1 line | Line cuts | Point-to-point | Diverse route needed to protect fibers |
Support for low priority traffic 低損失（約 3 dB） |
| OULSR |
Line cuts ノード障害 |
Metropolitan ring |
Optical layer impairments 信号のラインレベルのブリッジングにより、さらに電力損失が発生します a |
実装と操作が簡単 （光スイッチの代わりに）受動素子を使用して行うことができます |
| OBLSR |
Line cuts ノード障害 |
Metropolitan ring | Optical layer impairments |
Protection bandwidth reuse 低優先度トラフィックのサポート |
| Mesh line Protection |
Line cuts ノード障害 |
Any |
Limited by optical layer impairments 全光クロスコネクトに基づく 管理が難しい a |
効率的 低価格 |
表3：パスレイヤースキームの比較
| Scheme | Protects Against | Topology | Constraints/Deficiencies | Customer Benefits |
|---|---|---|---|---|
| Client layer protection |
Client equipment faults オフィス内施設 トランスポンダーの障害 オフィス間設備 ノード障害 |
Any |
Requires diverse paths in the network 最も高価な |
Most extensive protection |
| 1:_N_ equipment protection | Transponder faults | Linear or ring |
Very low cost 効率的な帯域幅 | |
| 1+1 path or OUPSR |
Interoffice facilities ノード障害 |
Any |
Requires diverse paths in the network 帯域幅の消費 a |
クライアント保護と同様 開発と操作が簡単 |
| OBPSR |
Interoffice facilities ノード障害 |
Virtual ring |
Protection bandwidth reuse 低優先度トラフィックをサポート | |
| Mesh path protection |
Interoffice facilities ノード障害 |
Any |
Requires an OXC 実装と操作が非常に複雑 |
High efficiency |
物理ネットワークトポロジは、クライアント機器ノード間で光路を通過する任意のメッシュにすることができます。 クライアント機器の観点からの仮想トポロジは、クライアント層（SDHの呼び出し音など）ごとに制限されています。 2物理トポロジは任意のメッシュであり、光パスの仮想トポロジはリングです。
たとえば、次の図に示す2つの保護スキームを検討してください。 これらのスキームはどちらも1 + 1保護スキームと考えることができます。つまり、送信側で信号を分割し、受信側でより適切なコピーを選択します。 Fig. （a）1 + 1回線層保護を示します。この場合、WDM信号全体に対して分割と選択の両方が一緒に行われます。 Fig. （b）1 + 1パス層保護を示します。分割と選択は、各ライトパスに対して個別に行われます。
ラインレイヤーとパスレイヤーの保護
2つのアプローチには、コストと複雑さの重要な違いがあります。 回線保護には、スプリッタを1つ追加し、保護されていないシステムに切り替える必要があります。 ただし、UPSRにはチャネルごとに1つのスプリッタとスイッチが必要です。 さらに重要なことは、通常、パス保護には回線保護の2倍のトランスポンダーと2倍のmux/demuxリソースが必要です。 したがって、すべてのチャネルを保護する場合、パス保護は回線保護のほぼ2倍の費用がかかります。 ただし、すべてのチャネルを保護する必要がない場合、ストーリーは変わります。
基本的な保護スキーム
保護スキームの比較は、表-1、2、および3にあります。 光層保護方式は、SDH保護方式とほぼ同じ方法で分類でき、クライアント層、パス層、または回線層のいずれかで実装できます。
クライアント保護
簡単なオプションは、クライアント層に独自の保護を行わせ、光学層に保護を実行させないことです。 これは、SDHクライアントレイヤーの場合があります。 これは、光学層の観点からは単純ですが、光学層の保護を実行することにより、大幅なコストメリットと帯域幅の節約を実現できます。 クライアント保護方法はポイントツーポイント、リング、またはメッシュクライアントネットワークをサポートできますが、光ネットワークの観点からは、これらすべてがポイントツーポイントクライアントでさえも光メッシュサポートに変換されることに注意することが重要です。リンクは光メッシュネットワーク全体に広がることができます。
クライアント層保護では、単一の障害点が存在しないように、現用および保護のクライアントパスが完全に多様であり、光層を介してルーティングされます。 また、現用および保護のクライアントパスは、同じWDMリンクを介して異なる波長にマッピングしないでください。 WDMリンクに障害が発生すると、両方のパスが失われます。
パス層スキーム
1 + 1パス保護
このスキームでは、ネットワーク全体で2つの波長と、各端に2セットのトランスポンダーが必要です。 リングに適用される場合、この保護は光単方向パス交換リング（OUPSR）またはOCh専用保護リング（OCh/DPリング）とも呼ばれます。
実装上の注意-ブリッジングは通常、光カプラーを介して行われますが、選択は1 x 2の光スイッチを介して行われます。 受信側は、ソースと調整せずにバックアップパスに切り替えることを決定できます。
双方向パススイッチリング
このスキームは、SDH 4ファイバ双方向回線交換リング（BLSR）に大まかに基づいており、リング周辺の共有保護帯域幅に依存しています。 ワーキングライトパスに障害が発生すると、ノードは調整され、指定された保護帯域幅を介してリングの周りを同じ方向にトラフィックを送信しようとします（トランスポンダーの障害を克服するため）。 これはスパンスイッチです。 これが失敗すると、ノードは障害のもう一方の端までリングの周りの代替パスの周りのトラフィックをループします。 このアクションはリング切り替えです。
この方式では、オーバーラップしない光パスが一緒に障害を起こさない限り、同じ保護帯域幅を共有できます。 このスキームは、OCh共有保護リング（OCh/SPRing）とも呼ばれます。
実装上の注意-このスキームは、OXCで、またはOADMの非常に小さなスイッチを介して実装できます。 保護チャネルごとにスイッチが必要です。 SDH BLSR標準に似ています。
メッシュパス保護
このスキームにより、障害が発生したすべてのライトパスを、ライトパスごとに異なるルートを取る可能性のある複数のライトパスで共有するバックアップパスとは別に、非常に高速なスイッチング（100ミリ秒未満）によるグローバルメッシュ保護が可能になります。 障害が発生した場合、バックアップパスを設定するすべての関連ノードに推測されます。
実装に関する注意-これらのスキームはOXCで実装されています。 時間の制約により、事前定義されたバックアップパスはネットワークのノードに保存され、障害タイプに基づいてアクティブ化されます。
メッシュパスの復元
メッシュパス保護とは異なり、このスキームには厳しい時間制限はありません。 このデバイスは、そのトポロジを使用して代替ルートを計算し、これらのルートをセットアップするノードに新しいセットアップ情報を配布します。 ノードは、n/w情報を保持する必要はありません。
実装上の注意-このスキームの集中化された性質により、より最適化された保護ルートが保証され、実装とメンテナンスの複雑さが軽減されます。
1：N機器保護
一般的なWDM端末で最も複雑な（したがって障害が発生しやすい）モジュールの1つはトランスポンダーです。 1：N保護は、通常のトランスポンダーに障害が発生した場合に引き継ぐスペアのトランスポンダーを指定します。
実装上の注意-このスキームは、より一般的には指定された保護された波長に基づいています。 障害が発生した場合、SDHのAPSとは異なり、両端で高速シグナリングプロトコルを使用して切り替える必要があります。
ラインレイヤースキーム
1 + 1線形保護
このスキームは、WDM信号全体をバルクで1対の多様にルーティングされた施設にブリッジングすることに基づいています。 これらの施設の受信側は、2つの信号のどちらを受信するかを選択します。
1：1線形保護
このスキームでは、前のものと同様の構成（つまり、1 + 1リニア）が必要ですが、信号は現用パスまたは保護パスのいずれかに切り替えられますが、両方には切り替えられません。 これにより、調整の負担が増加しますが、バックアップパスで優先順位の低いトラフィックを実行できます（作業パスを保護するために必要になるまで）。 また、信号エネルギー全体が2つではなく1つのパスに向けられるため、光パワー損失が低くなります。
実装上の注意-スイッチングは通常、光1×2スイッチを使用して行われます。 調整は、高速シグナリングプロトコルによって実現されます。
光単方向回線交換リング（OULSR）
この方式は、信号のブリッジングと選択が集約WDM信号に対して行われることを除いて、OUPSR方式に似ています。 これにより、より最適化された設計、低コスト、および非常に異なる実装が可能になります。
実装上の注意-この方式の実装は、ブロードキャストメディアに光リングを実行するパッシブカプラーに基づいています。 OADMを使用する代わりに、このスキームは単純なOLTに基づいており、それぞれが時計回りと反時計回りの両方のリングに結合されているため、両方のファイバで各波長が送受信されます。 通常の状態では、ファイバ切断リンクが再接続されると、リンクが人為的に切断され、線形バスが発生します。
双方向回線交換リング
この方式は、プロトコルの側面と使用される保護アクション（スパンとリングの切り替え）の両方でOBPSR方式に似ています。 すべての回線層スキームと同様に、集約WDM信号は、専用の保護ファイバー（4つのファイバーが必要）または単一のファイバー内の異なるWDM帯域に一括で切り替えられます（2つのファイバーのみが許可されますが、2ステージの光マルチプレクサスキームが必要です） ）。 このスキームは、OMS共有保護リング（OMS/SPRing）とも呼ばれます。
実装上の注意-バックアップルートはリング全体を光学的にループするため、損失を補償するためにバックアップパスに沿って光回線増幅器が必要になる場合があります。 リングの円周は、他の光学的障害によっても制限されます。 したがって、このオプションは大都市アプリケーションに最適です。
メッシュラインの保護/復元
このスキームは、WDM信号を障害のある施設から代替ルートに迂回させ、障害のある施設のもう一方の端に戻す全光クロスコネクトに基づいています。
実装上の注意-OBLSRと同様に、このスキームは、代替ルートに沿って発生する可能性のある光学障害によって制限されており、注意深い光学設計が必要です。
保護スキームの選択に関する考慮事項
キャリアがネットワークで使用する保護スキームを選択するために使用できる基準。 このための簡略化された決定表は、機器と回線保護の両方が必要であると仮定して次の図に示されています。
保護のコスト
キャリアの観点からの別の基準は、少なくとも2つの側面でのシステムのコストです-
- 設備費
- 帯域幅効率
これらは両方とも、トラフィックのサービスミックス、つまり、光層によって保護されるトラフィックの割合に依存します。
次の図は、トラフィックミックスの関数としてのパスレイヤースキームと同等のラインレイヤースキームの機器コストを示しています。 すべてのトラフィックを保護する場合、一般的な機器の共有が少ないため、パスレイヤースキームはラインレイヤースキームの約2倍の機器を必要とします。
ただし、パスレイヤー保護のコストは、保護されるチャネルの数に比例します。これは、各チャネルに関連するmux/demuxおよび終端装置が必要なためです。 したがって、保護する必要のあるチャネルが少なくなると、パス層保護のコストが下がります。 チャネルを保護する必要がない場合、パス層スキームは、追加の共通機器が展開されていないと仮定すると、ライン層スキームとほぼ同じコストになります。
次の図に示すように、ストーリーは帯域幅効率の観点とは異なります。 回線保護されたシステムでは、保護を必要とする光路と保護を必要としない光路で保護帯域幅が消費されます。 パス保護システムでは、保護を必要としないライトパスが帯域幅を使用できるため、他の保護されていないライトパスは、不要な保護で無駄になっていた帯域幅を使用できます。
したがって、光パスの大部分を保護せずにおくことができる場合、パス層保護は、回線層保護よりも同じネットワーク上でより多くの作業トラフィックをサポートすることにより、コストを回収します。
