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8 | DFN Mitteilungen Ausgabe 84 | Mai 2013 | WISSENSCHAFTSNETZ X-WiN Confidential Potenziale der neuen DWDM-Technik im Wissenschaftsnetz Mit der Migration des X-WiN auf eine neue, auf Wellenlängen-Multiplexern des Netzwerkausrüsters ECI Telecom basierenden Infrastruktur, ergeben sich neue Perspektiven für Nutzung und Betrieb des Wissenschaftsnetzes. Neben dem Upgrade des Super-Core auf 100-Gigabit/s-Technik und der Möglichkeit, native 100-Gigabit-Anschlüsse in der obersten Kategorie des DFN-Internetdienstes zu nutzen, sind es vor allem die Potenziale zur Optimierung von Betriebsprozessen, die das neue Netz für Anwender wie Betreiber interessant machen. Text: Kai Hoelzner (DFN-Verein), Birgit Kraft (RRZE), Kai Ramsch (RRZE) Mehr Netzintelligenz auf optischer Ebene Am 20. Dezember 2012 wurde die letzte Kernnetz-Strecke des X-WiN mit neuer DWDM-Technik des israelischen Netzwerkausrüsters ECI Telecom in Betrieb genommen. Sieben Monate waren seit dem Zuschlag an ECI vergangen und hinter den Aufbauteams lag ein halbes Jahr intensiver Arbeit an den 111 Standorten im X-WiN. Inzwischen befindet sich die neue DWDM-Plattform des Wissenschaftsnetzes seit fünf Monaten im Produktionsbetrieb und die Erfahrungen mit der noch jungen optischen Plattform des Wissenschaftsnetzes sind mehr als positiv. Nicht nur technologisch, sondern auch für die Organisation und das Netzmanagement war die Migration ein echter Paradigmenwechsel. Zwar betreibt der DFN- Verein bereits seit vielen Jahren die IP-Ebene des Wissenschaftsnetzes, doch war der Zugriff auf die optische Ebene bislang nur eingeschränkt möglich. Mit dem Wechsel auf ECI-Technik besteht erstmals voller Zugriff auch auf die unterste Schicht des Netzes. Gegenüber den klassischen Wellenlängen-Multiplexern, die die Transport-Arbeit auf den Glasfaser-Netzen des vergangenen Jahrzehnts erledigt haben, ermöglichen Geräte wie die im X-WiN eingesetzten Apollo-Multiplexer von ECI nicht nur eine Vervielfachung der Kapazitäten, sondern verlagern auch ein Stück weit Netzintelligenz auf die optische Ebene. Die neue optische Technik ermöglicht es, das Netzwerk komfortabler zu betreiben und Funktionalitäten der IP-Plattform optisch zu ersetzen bzw. zu ergänzen. Das optische Transportnetz (OTN, engl.: optical transport network) ist eine von der ITU im Standard G.709/G.872 vereinheitlichte DWDM-Multiplexer – „klassisch“ DWDM-Multiplexer – „modern“ Add/Drop North T /R T /R DWDM- Knoten DWDM- Knoten Add/Drop West T / R T / R X T / R T / R Add/Drop East T / R T / R T / R T / R Add/Drop colored: für jede „Farbe“ ein spezifischer Port je Add/Drop-Block directed: genau eine Ausgangsrichtung erreichbar je Add/Drop-Block colorless: jede „Farbe“ an jedem Add/Drop-Port directionless: jede Ausgangsrichtung erreichbar für jeden Add/Drop-Port
WISSENSCHAFTSNETZ | DFN Mitteilungen Ausgabe 84 | 9 Technologie für Netzwerke, mit denen mittels eines Transportdienstes optisch Daten übertragen werden. Dabei definiert das OTN optische und elektrische Schichten, in denen die zu übertragenden Daten eingepackt werden, um von der technischen Realisierung abstrahieren zu können. Die drei rein optischen Schichten Optical Transmission Section (OTS), Optical Multiplex Section (OMS) und Optical Channel Layer (OCh) werden vereinfacht zum Optical Channel Layer (OCh) zusammengefasst und gewährleisten den optischen Transport. ENS DUI FZJ AAC BON EWE AWI KIE DKR DES HAM BRE HAN MUE BIE PAD BRA BOC GOE DOR WUP KAS MAR BIR GIE FRA ILM GSI WUE ROS LEI JEN PEP POT ZIB MAG BAY CHE GRE FFO SLU TUB ZEU HUB ADH DRE Grundvoraussetzung ist dabei die Verschaltung von optischen Leitern, so dass an den Netzwerkknoten die Daten verschiedener Kommunikationsverbindungen aus der Glasfaser entnommen (Add/ Drop) bzw. zur nächsten optischen Komponente weitergeleitet werden. Der Einsatz von rekonfigurierbaren Add-Drop-Multiplexern (ROADM – Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) verbessert dabei die Neu- und Umschaltung von Verbindungen und gleichzeitig auch die Verfügbarkeit bei Glasfaserwartungen und nicht geplanten Unterbrechungen. Diese neue Generation von Add-Drop-Multiplexern bietet im Gegensatz zur alten Technologie die Möglichkeit, Wellenlängen „colorless“ und „directionless“ ein- und auszukoppeln. „Colorless“ bezeichnet die Eigenschaft, verschiedene Wellenlängen im Gegensatz zu einem festen Port beliebigen Ports zuzuordnen, „directionless“ bedeutet, dass jeder Add/Drop-Port mit allen möglichen Richtungen durch den Multiplexer verbunden werden kann. Somit ist an jedem Add/Drop-Port jede Farbe und jede Ausgangsrichtung möglich und dies kann im laufenden Betrieb „aus der Ferne“ konfiguriert werden (siehe Abb. 1). In Kombination mit umfangreichen remote-Funktionalitäten ermöglicht die DWDM- Technik eine flexible Wegeführung von Verbindungen und ein intelligentes Ausnutzen von Netzkapazitäten ohne technologische Beschränkungen. Lange Vorlaufzeiten bei SAA STB KAI KIT KEH BAS HEI STU der Schaltung neuer Wellenlängen oder Konfigurationsarbeiten am Netz gehören seit der Migration des X-WiN der Vergangenheit an. Nicht zuletzt bringt die Verfügungsgewalt über die DWDM-Technik auf lange Sicht auch erhebliche Kostenvorteile. Wo früher ganze Wellenlängen inklusive Service durch den Betreiber geleast werden mussten, wird künftig remote eine Wellenlänge zugeschaltet. Datenströme gebündelt und verpackt Der wohl größte Unterschied zur bislang eingesetzten DWDM-Technologie besteht in der Möglichkeit, niedrigratige Datenströme auf den Kernstrecken des X-WiN gebündelt zu übertragen. Bei diesem Sammeltransport können bis zu zehn 1-Gigabit/s-Ströme zu einem 10-Gigabit/s- Strom aggregiert werden, anstatt wie bisher 10 Wellenlängen zu belegen. Auf einer 100-Gigabit/s-Verbindung können dementsprechend eine Vielzahl von 1- und 10-Gigabit/s-Verbindungen zusammengefasst werden. Die technische Basis dieses Verfahrens ist ein OTN-Backbone, der an 14 zentralen Kernnetzknoten mit 2-3 OTU2- Verbindungen zu je 10 Gbit/s pro Kante aufgespannt ist (siehe Abb. 2). Oberhalb der ERL ESF GAR FHM REG Das Kernnetz des X-WiN mit „ODU Cross Connect Backbone“, der sich über 14 Kernnetzknoten erstreckt. ‚klassischen‘ optischen Schicht des Netzes, dem „Optical Channel Layer“, befinden sich im heutigen X-WiN drei „digitale Schichten“, nämlich die „Optical Channel Transport Unit“ (OTU), die „Optical Channel Data Unit“ (ODU) und „Optical Channel Payload Unit“ (OPU), welche elektrisch verarbeitet werden. Nutzdaten werden als OPU Payload in ODU Frames verpackt und bilden so die logische Dateneinheit, die zwischen den Eingangsports zweier Standorte transportiert werden soll. In Form von OTU Frames werden sie dann an den Optical Channel Layer zum Transport übergeben. In den ODUs und OTUs ist definiert, mit welcher Datenrate bzw. Bandbreite Daten übertragen werden können. Die neue Hardware ist in der Lage, verschiedene ODUs zu kombinieren und in eine OTU zu „verpacken“ (ODU Cross Connect). Damit können die Daten von Ports unterschiedlicher Bandbreiten kostengünstig in eine Wellenlänge integriert werden. Der Einsatz von Switching-Fabric-Komponenten ermöglicht es außerdem, Verbindungen zwischen optischen und elektrischen Komponenten sowie den Ports der Anwender bzw. angeschlossenen Router dynamisch und ohne physische Veränderungen an der Technik zu schalten. Dadurch
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