Efektivní využití vláknové infrastruktury krajů, měst a společností pro metrologii a měřící systémy

Transkript

1 krajů, měst a společností pro metrologii a měřící systémy 24. listopadu, 2015 Josef Vojtěch Lada Altmannová, Ondřej Havliš, Miloslav Hůla, Jan Radil, Vladimír Smotlacha, Pavel Škoda, Radek Velc Oddělení optických sítí CESNET josef.vojtech/zavináč/cesnet.cz

2 * Věnování Stanislavu Šímovi Podílel se na založení CESNETu 1996 Autorem nebo výrazně přispěl k celé řadě konceptů Užití temných vláken, koncept Customer Empowered Networks CEF networks workshop od 2004 Koncept Open DWDM a intenzivního užití Alien Waves Koncept jednovláken a Nothing in Line Vize v uplatnění fotonických sítí a služeb Koncept univerzálního prostředí (testbed, EF) pro testování nových technologií a služeb 2

3 CESNET Osnova Temné vlákno aneb Dark Fibre Cizí vlna aneb Alien Wave Náročné aplikace Temná vlákna v síti CESNET2 Jednovláknové trasy TF infrastruktura Otevřený přenosový systém Czech Light Služby sdružení CESNET Poděkování 3

4 CESNET Založen 1996, členové dnes 26 VŠ a AV ČR Projekt Velká infratruktura CESNET Vícevrstvá národní komunikační infrastruktura pro výzkum, experimentální vývoj, inovace a vzdělávání, která je propojena se zahraničními NRENs a je součástí pan-evropských infrastruktur GÉANT a EGI Součástí Cestovní mapy ČR velkých infrastruktur pro výzkum, vývoj a inovaci Zastupuje ČR v mezinárodních organizacích jako GÉANT Association (Podílí se na realizaci projektu celoevropské páteřní sítě GÉANT), EGI nebo GLIF 4

5 Temné vlákno aneb Dark Fibre Temné vlákno = Dark fibre Nenasvícené vlákno není nasazena žádná přenosová technologie Ve vlastnictví nebo v pronájmu Co nám umožňuje Využít optimální řešení ušité na míru Nasazení jakékoliv přenosové technologie ať už aktivní nebo pasivní a zejména jejich kombinace (FWDM, CWDM, DWDM, OpenDWDM, FTTx atd..) Plnou šířku přenosového pásma pro dálkové přenosy se používá část spektra s nejnižším útlumem vlákna kolem nm tzv. třetí přenosové okno Experimentální prostředí pro testování nových sítových technologií a služeb 5

6 Temné vlákno - Kapacita Tradiční technologie 96 kanálů á 10 Gbit/s 0,96 Tbit/s Současná technologie 96 kanálů á 100 Gbit/s 9,6 Tbit/s Nastupující 66 kanálů á 400 Gbit/s 25,5 Tbit/s * Na trhu existuje (15let) technologie i pro L pásmo 90nm Nízkoútlumové okno v jednovidovém vlákně ~ 400nm zdroj: * 400Gbit/s, 75GHz, DP-16QAM 6

7 Temné vlákno Kapacita pokr. Aplikace dnes již existují např. radioteleskop SKA ( 27 Tbit/s / 2 Tbit/s ) Internet věcí, nejen spotřebiče ale hlavně senzory, včetně komunitních projektů. S. Miteff: Location of the Square Kilometre Array Data Processor, TNC

8 Cizí vlna Alien Wave DWDM signál není generován transponderem přenosového systému V případě konceptu IPoDWDM není generována ani routerem spřaženým s přenosovým systémem Používání a zájem narůstá Celá řada otázek: vzájemné ovlivňování vln, bezpečnost,. Transpondery ROADM 8

9 Cizí spektrum Rozšíření konceptu Cizích vln do prostředí flexibilní mřížky Předchozí otázky mnohem naléhavější Transpondery ROADM flexibilní mřížka 9

10 Náročné aplikace Nízké a zejména omezené zpoždění Aplikace pro spolupráci (video konference, kulturní představení,. ) Interaktivní 3D HD+, 4K video Vzdálené řízení unikátních přístrojů (Tele)metrologie.. 10

11 Propojení aplikací Vyhrazená (čistě optická) lambda Specializovaný video HW vlastní zpoždění 1ms (~200 km of fiber) Transportní zpoždění u uskutečněných přenosů All-optical: 130 km, < 1 ms All-optical: 550 km, < 3 ms IP: Tsukuba, JP, cca 150 ms IP: London, 1000 km, < 30 ms 11

12 Temná vlákna v síti CESNET2 Přes 6400 km tras DF (obvod ČR 2290 km) vysoké pokrytí na km 2 Včetně více jak 2012 km jednovláknových tras Dva komplementární přenosové systémy: Proprietární 1510 km Otevřený 4890 km 12

13 Jednovláknové trasy Obousměrný přenos v jednom vlákně - Polovina kapacity, ale i tak 40 kanálů (0,4Tbit/s nebo 4Tbit/s) ++ Úspora cca 40% z ceny pronájmu vlákna (cca 0,2 z 0,5 EUR/metr/rok*) Rozdíl v ceně přenosového systému malý Pro srovnání - roční odpis přenosového systému(10gbps)*: 0,12 EUR/metr/rok systém velkého výrobce 0,042 EUR/metr/rok otevřený systém * S. Sima et al: Deliverable D3.2v3 of Porta Optica project: Economic analysis, dark fibre usage cost model and model of operations 13

14 Jednovláknové trasy Naprosto stejné možnosti jako trasy s párem vláken: Pasivní i aktivní Vzdáleně rekonfigurovatelné Pro přenos pokročilých služeb 14

15 TF - infrastruktura Vyvíjena od roku 2011 Délka tras na obrázku cca 1400 km, odhad roční ceny pronájmu EUR 15

16 TF - infrastruktura UFE (Praha) BEV (Wien), od 2011 Dvě jednosměrné lambdy, stejná vlnová délka pro oba směry 550 km, 137 db, segmenty 31 and 27 db Temné kanály (UFE CESNET) 16 km 100 GHz DWDM kanály (CESNET VUT) 309 km 50 GHz DWDM kanály (VUT UniVie) 220 km 100 GHz Temná vlákna (UniVie BEV) 5 km 16

17 TF - infrastruktura UFE (Praha) BEV (Wien), od 2011 Dvě jednosměrné lambdy, stejná vlnová délka pro oba směry 550 km, 137 db, segmenty 31 and 27 db 17

18 TF - infrastruktura CESNET (Praha) - UFE (Praha), od 2013 Obousměrný temný kanál 200 GHz uvnitř DWDM systému zřízeném v CWDM kanálu poskytnutém sdružením PASNET 16 km, 21 db 18

19 TF - infrastruktura CESNET (Praha) VUGKT (Pecný), od 2013 Rezervovaný obousměrný kanál 400 GHz v jednovláknovém zesilovaném DWDM systému 78 km, 22 db 19

20 TF - infrastruktura UFE (Praha) VUGKT (Pecný), od 2013 Spojení předchozích pasivních obousměrných kanálů 95 km, 43 db 20

21 TF - infrastruktura CESNET (Praha) UPT (Brno), od 2014 Obousměrný 800GHz kanál (zelený) experimentální provoz 306 km, 85.1 db 21

22 TF - infrastruktura CESNET (Praha) UPT (Brno), od 2014 Obousměrný 800GHz kanál (zelený) experimentální provoz 306 km, 85.1 db 22

23 TF - infrastruktura Smyčka CESNET - CESNET 180 km, 44 db 23

24 Otevřený přenosový systém Czech Light Vyvíjen průběžně od roku 2003 Zařízení nasazena také v Anglii, Dánsku, Egyptě, Jordánsku, Slovensku, Srbsku a na Ukrajině. Chráněn patenty ČR a USA. Kompletní rodina zařízení pro optický přenosový systém Lepší využití kapacity vláken (souběh systémů C+L+BiDi). Využívá komerčně dostupné transceivery. _Datasheets_EN_v1.4.zip Aktuálně zařízení vyvíjena ve spolupráci s licenčními partnery: OPTOKON a.s. RLC Praha a.s Montabras Optics s.r.o. 24

25 Otevřený přenosový systém Czech Light Nasazení v síti CESNET2, více než 110 zařízení 25

26 Otevřený přenosový systém Czech Light Řešení na míru Spoje bod-bod s překlenutím velkých vzdáleností bez inline prvků Úspora za housing Realizovány trasy 235 a 221 km s 10GE přenosy Linky zesilované pouze na jedné straně 159km Další topologie Vše včetně jednovláknových řešení 26

27 Otevřený přenosový systém Czech Light Dynamické prvky Vzdálená možnost pracovat až na úrovni jednotlivého kanálu Poskytování kanálu, monitoring Kapacitu lze po kanálech/skupinách sdílet mezi více subjekty Spectrum as a Service - SaaS 27

28 Otevřený přenosový systém Czech Light CL Variabilní multiplexer (CL VMUX) - bez ručního vkládání atenuátorů Monitoring úrovní v kanálech Může být i bezbarvý 40x až 80x V - MUX 28

29 Otevřený přenosový systém Czech Light CL Reconfigurable Add/Drop MUX CL ROADM Vzdálené vybočování a vkládání kanálů Vyrovnávání výkonových úrovní, monitoring úrovní v kanálech Lokální porty mohou být bezbarvé CL-ROADM 29

30 Otevřený přenosový systém Czech Light CL Wavelength Selective Switch CL WSS Vzdálené přepínání celých skupin kanálů Vyrovnávání výkonových úrovní, monitoring úrovní v kanálech CL-WSS 30

31 Otevřený přenosový systém Czech Light Chytré patch-panely Přepínání celých vláken na dálku Možnost multicastu a vytváření tapů pro monitoring za běhu CLS/M TX 4k IN 1 1 OUT 33% RX 4k TX 4k IN 1 1 OUT 90% RX 4k 33% RX 4k 5% OSNR 33% 90% TX 8k RX 8k TX 8k RX 8k 33% RX 8k 5% OSNR % RX 8k % Res CD 31

32 Otevřený přenosový systém Czech Light Variabilní grid (CL VMUX, CL WSS) Do budoucna zřejmě nezbytné 400Gbit/s DP-16QAM 75GHz dosah 450km 400Gbit/s DP-QPSK 150GHz dosah 1900km SaaS mnohem efektivnější Zdroj: K. Grobe: Flexible Spectrum-as-a-Service, TNC14 32

33 Dynamický Fotonický testbed Dvě nezávislé trasy Optické cívky G. 300 km + kompenzátory disperze Optické cívky G. 300 km Pro obousměrný přenos přesného času a frekvence T/F CLS Czech Light Switch Optický přepínač slouží jako centrální bod pro připojení/odpojení optických komponent (Mux/Demux, optických vláken, zesilovačů a kompenzátorů...) CLM Czech Light Multicast Switch Optický multicastový přepínač bude sloužit jako "univerzální monitor port pro měřící přístroje Následně propojení s Geant Testbed Service (GTS) 33

34 Juniper EX2200 T1 λ1=1550,92nm WSS-MUX 1 2 WSS-DEMUX 1 2 λ1=1550,92nm Juniper EX2200 R1 T2 λ2=1550,12nm 3 4 CLA1 Fiber CLA1 Fiber CLA1 Fiber CLA2 3 4 λ2=1550,12nm R2 T3 5 6 C 1 A2in A2out 2 3 DCU 4 B1in B1out 5 6 DCU 7 B2in B2out 8 9 DCU 10 Pin Pout 11 G.652 G.652 G km 100km 100km C 5 6 R3 T4 7 7 R4 Juniper MX Juniper MX5 T1 T2 T3 T4 λx=tunable XFP Juniper MX10 T1 T2 λx=tunable XFP In CLS-1 Out λx=tunable XFP λx=tunable XFP Juniper MX10 R1 R2 R1 R2 R3 R4 T3 R3 T4 R4 Fiber IDIL-BiDi EDFA 1 Fiber IDIL-BiDi EDFA 2 Fiber DELL SERVER Adapter T/F IN OUT Adapter IN OUT G.655 G.655 G.655 T/F 100km 100km 100km DELL SERVER In CLS-2 Out In CLM Out

35 Vláknový testbed 3000 km Celkem 3000 km vlákna G.652D na cívkách Jedna cívka 50 km nejmenší granularita K dispozici 5/10/25km ale mimo tento testbed Podobně vlákna typu G.655+ a G.655- Součástí optické zesilovače CzechLight CLA 2x booster, 2x preamp, 28x inline 4 inline moduly v 1U šasi pro úsporu místa Kompenzátory disperze DCF a FBG 35

36 Vláknový testbed 3000 km λ 1 λ 4 λ 5 λ N MUX CLA 2in1 B 50km 50km CLA 4in1 I 50km 50km CLA 4in1 I I CLA 4in1 I CLA 4in1 50km 50km CLA 2in1 P DEMUX λ 1 λ 4 λ 5 λ N 200 km G.652D na jednu polici 1000 km v racku Různé barvy cívek ale stejná vlákna Poslední testování: 2x200G přes 1000 km 36

37 Služby sdružení CESNET Zjištění dostupnosti vláken Konzultace k nasvícení vláken Konzultace k nestandardním přenosům Projektování nasvícení vláken (pár/jedno) Dohled optických prvků Měření v laboratoři Pronájem přístrojů Služby testbedu 37

38 Poděkování UPT za pozvání Jan Gruntorád, Václav Novák, Martin Míchal, Jan Nejman Děkuji za pozornost Dotazy? josef.vojech/zavináč/cesnet.cz 38

39 Reference M. Hůla: Vývoj a nasazení CzechLight, Seminář řešitelů 2014 J. Vojtěch et al: Sharing of Fibers by Transmission Systems, Open Photonic Transmission Systems, Optical Communications 2011 J. Vojtěch et al: Equipment for open photonic networking, CEF networks workshop

40 Vývoj a popis CL family První zařízení rodiny CzechLight byl zesilovač CLA PB01 CzechLight Amplifier 2in1, Booster and Preamplifier) Nasazen v roce 2004 na trase mezi Prahou a Plzní (159 km) v CzechLight Experimental Facility Další nasazení v síti CESNET2 mezi Prahou a Hradcem Králové (150 km) V roce 2005 jsme nasadili DI01 do CzechLight Experimental Facility mezi Prahou a Brnem (284 km) Začátkem roku 2006 jsme nasadili CLA PB01 na první trase Cross Border Fibre (CBF) mezi Brnem a Bratislavou (182 km) V polovině roku 2006 byl nasazen nový prototyp CLA PB02 na CBF mezi Brnem a Vídní (221 km) 40

41 Vývoj a popis CL family Postupem času jsme CL family rozšířili o CL-VMUX CzechLight variabilní multiplexer spojuje jednotlivé optické kanály do DWDM signálu a na opačném konci trasy DWDM signál opět rozděluje na jednotlivé optické kanály CLS a CLM CLC CzechLight přepínač a CzechLight multicastový přepínač jsou zařízení, která přepínají optické signály z každého vstupu na jeden či více výstupů CzechLight laditelný kompenzátor chromatické disperze vyrovná na trase vlivy chromatické disperze CL- ROADM CzechLight rekonfigurovatelný Add-Drop multiplexer umožňuje operátorovi vzdáleně nastavit distribuci signálu v optickém uzlu sítě 41

42 CL-WSS Vývoj a popis CL family CzechLight selektivní přepínač vlnových délek slouží k směrování kanálů z vlákna do vlákna jiné linky CL-Channel Monitor Slouží pro měření výkonu v kanálech CL-Raman Amplifier CzechLight zesilovač založený na stimulovaném Ramanově rozptylu 42

43 Otevřený přenosový systém Czech Light Globální přehled - CLMon Systém pro agregaci a korelaci alarmů Správa uživatelů s různými rolemi Možnost přidat i zařízení třetích stran 43

44 Web Management Otevřený přenosový systém Czech Light Web Management CLI Management

45 Dohled CzechLight prvků Systémem G3 Otevřený přenosový systém Czech Light Dlouhodobý trend trend vývoje vývoje sledovaných sledovaných veličin veličin Systém G3 (výkony, proudy, teplota, ) Výkony, proudy, teploty, otáčky, napětí, 21 45

46 Problematika lightingu Je-li vlákno nebo pár k dispozici Zjištění parametrů a stav vláken Délka, útlum, chromatická disperze,... K jakému účelu nebo službám bude vlákno využito Připojení internetovým protokolem IP Přidělování adresových zdrojů Vyhrazené okruhy a sítě Circuit Lambda služby Fotonické služby Projektování trasy Dodržování zásad Výkonových úrovní Rozmístění optických komponent (MUX, CLA, CLC,...) Vždy počítat s rezervou 46