Interface OTN untuk IP over DWDM

Antar-muka OTN untuk IP over DWDM

Abstraksi

Pertumbuhan trafik dalam core network telah terbukti menjadi salah satu faktor utama untuk

integrasi antara IP dan optik (IP-Optical Integration). Sejalan dengan mulai ditinggalkannya

framing layer 2 yang berbasis TDM (Time Division Multiplexing) dalam membangun arsitektur

yang sederhana, maka adanya peningkatan permintaan teknologi untuk memonitor performansi

dan penangangan gangguan sebagai pengganti SONET.

Optical Transport Network (OTN) dengan menggunakan struktur frame G.709 telah memberikan

cara untuk menambahkan kemampuan mengatur panjang gelombang (wavelength). Juniper

network telah menggabungkan teknologi ini dengan teknologi antar muka (interface) 10 Gb

ethernet untuk menyediakan layanan IP over Dense Wavelength-Division Multiplexing DWDM

(IPoDWDM). Integrasi teknologi OTN ke dalam perangkat Router sama dengan mengaktifkan

suatu langkah evolusi dalam Carrier infrastructure dalam rangka menyediakan utilisasi optimum

dari suatu kapasitas transport. Layer 3 yang cerdas memastikan respons yang cepat terhadap

perubahan topologi dan memperluas kemampuan optikal (optical capabilities) ke perangkat

router tanpa memerlukan perangkat terminasi DWDM tersendiri, sehingga penyedia layanan

dapat memberikan layanan on-demand kepada pelanggan.

Jaringan IPoDWDM yang terintegrasi dapat mengurangi jumlah komponen dalam jaringan untuk

menyediakan end-to-end IP koneksi dan routing. Konvergensi jaringan IP dan DWDM

menyediakan keuntungan yang signifikan bagi penyedia layanan, karena perangkat router telah

dilengkapi dengan transponder, sehingga kebutuhan transponder dapat dihilangkan, yang pada

akhirnya akan meningkatkan penghematan baik CapEx atau OpEx. Selain itu, antar-muka

management yang standard akan memberikan kemampuan monitoring jaringan end-to-end dan

manajemen performansi, dan integrasi di level control-plane akan memungkinkan pengenalan

servis baru dengan sangat cepat.

Pendahuluan

Sebuah suatu kenyataan bahwa penyedia layanan tidak mampu menambah kapasitas bandwidth

yang sebanding untuk mengimbangi pertumbuhan eksponensial dari data trafik (IP trafik

berkembang dalam skala 80-100 % setiap tahun. Perkembangan ini terutama karena adanya

perkembangan High-Definition Television (HDTV) dan penetrasi High-Speed Broadband.

ET 5088 Infrastruktur Berbasis IP dan Jaringan Optik 1


Selain itu penyimpangan lainnya dari trend sebelumnya adalah perkembangan yang terjadi di

area metro (akses) dibanding di area core. Hal ini menyebabkan dibutuhkannnya kecepatan

pelayanan yang lebih cepat, dan pelayanan ini membutuhkan provisioning baik di domain optik

maupun domain IP.

Evolusi ke Arsitektur yang Simple

Untuk mengimbangi tantangan perkembangan eksponensial dari trafik dan kebutuhan pelayanan

yang cepat, bandwidth untuk transport harus tercukupi. Dalam hal ini, inovasi fiber optik

bertujuan menaikkan jumlah bandwidth yang bisa dibawa dalam satu fiber.

Evolusi dari suatu jaringan carrier menggambarkan bagaimana kapasitas digunakan pada masa

lalu, dan bagaimana untuk masa depan. Seperti yang terlihat pada gambar berikut, suatu jaringan

dibentuk dalam beberapa layer : service layer (Voice and IP) memerlukan lapisan untuk

mengadaptasi data seperti ATM atau Frame Relay, dan semua trafik akan di kirimkan melalui

teknologi SONET/SDH. Jika wavelength-division Multiplexing (WDM) digunakan, maka ini

akan menambah layer yang lain.

Dalam model ini, setiap layer berfungsi sebagai “requirement specification” untuk layer

dibawahnya. DWDM layer dibangun pertama kali, kemudian SONET/SDH diprovision dalam

layer optik, dan kemudian ATM diprovision sebagai sistem transport. Dan pada akhirnya, layer

aplikasi akan diprovision. Trafik tradisional dari POTS (Public Old Telephony Systems) diatur

oleh layer cross-connect yang dipetakan ke dalam layer SONET/SDH.


Gambar 1: IP over ATM over SONET/SDH over DWDM


Kelanjutan dari Evolusi ini, trafik legacy Frame Relay/ATM lambat laun hilang seiring dengan

berkembangnya IP network, sehingga layer ATM/Frame Relay juga ikut menghilang. Trafik

layer 2 dan layer 3 yang terintegrasi dapat di petakan secara langsung ke sistem layer

SDH/SONET, seperti yang digambarkan dalam diagram dibawah ini :

Dalam arsitektur tradisional, biaya transport sangat didominasi oleh biaya regenerasi sinyal

optik, karena sinyal optik perlu diubah ke sinyal elektrik dan kemudian diubah kembali ke sinyal

optik.


Gambar 2: IP Over SONET Over DWDM

Gambar 3: Regeneration menjadi lebih murah dengan adanya perkembangan Teknologi Optik


Perkembangan teknologi seperti dispersion compensation modules, teknik forward error control

(FEC), enhanced modulation techniques, tunable lasers, and multidegree reconfigurable optical

add-drop multiplexers (ROADMs) telah menggeser fokus ekonomi dari transport link ke

switching nodes.

Realisasi IP Over DWDM

Konvergensi IP-DWDM telah berjalan sementara waktu, solusi komprehensif transport berbasis

pada platform IP routing merupakan langkah selanjutnya. Kunci arsitektur bergeser dari

bagaimana menyelesaikan konvergensi menjadi bagaimana integrasi yang berbasiskan standard,

seperti long-reach transponder dalam perangkat router itu sendiri, yang merupakan benar-benar

realisasi IPoDWDM.

Partisi yang jelas antara layer optik dan elektrik sudah terselesaikan. Layer optik berisi seluruh

element optik pasif (fiber, DWDM, amplifiers/penguat, ROADM). Layer IP terdiri dari fungsi-

fungsi elektrik yang terintegrasi, mulai dari processing paket, switching, cross connecting, dan

multiplexing, dan memproduksi sinyal optik long-haul yang dapat langsung diprovision dalam

layer optik. Hal ini dapat terwujud dengan menggunakan teknologi OTN (Optical Transport

Network) and G.709 frames.


Gambar 4: Standard Based Transponder yang dipasang di Router


Pengenalan OTN, G.709, and IP Over DWDM

Generasi awal jaringan optik adalah SONET/SDH, yang berbasiskan teknologi TDM untuk

menyediakan monitoring performansi dan proteksi terhadap kerusakan atau kegagalan fiber atau

perangkat. Reliabilitas dan manajemen kapasitas yang bagus dari SONET/SDH berkontribusi

untuk suksesnya jaringan optik. Tetapi Carriers menghadapi tantangan baru dimana jaringan

yang dioptimasi secara tradisional untuk membawa trafik voice, sekarang digunakan secara

meningkat oleh layanan data dan video dengan bandwidth yang sangat besar. Beberapa dari

tantangan ini, sudah tentu terastasi dengan hadirnya teknologi DWDM.

Secara umum, DWDM tidak mempunyai proteksi dan skema manajemen seperti yang dimiliki

SONET/SDH. Lebih jauh lagi, hal ini memerlukan tambahan element jaringan tambahan seperti

optical amplifiers (penguat optik), multiplexers, dan demultiplexers dan perangkat

pengkompensasi dispersi. Perangkat-perangkat ini membutuhkan monitoring yang kontinue

untuk memastikan reliabilitas. Spesifikasi dari International Telecommunication Union

Telecommunication Standardization (ITU-T), G.709 OTN (Optical Transport Network)

mengaplikasikan banyak fungsi manajemen dari jaringan SONET/SDH ke dalam jaringan optik

DWDM saat ini. Dengan menggunakan OTN, informasi overhead ditambahkan di depan sinyal

optik sebagai header, dan FEC trailer ditambahkan dibelakang. Dengan demikian, kanal optik

dapat dengan mudah diprovision, dimonitor, dimaintain dan diperbaiki.

Standard G.709 membantu untuk mengatur jaringan dengan jumlah wavelength yang sangat

banyak. Fitur pada G.709 yang disebut FEC mampu menambah jarak tempuh optik dengan cara

menambah reliabilitas melalui pengurangan BER (Bit Error Rate). Dan pada akhirnya OTN telah

menemukan cara untuk mengintegrasikan antar-muka OTN pada router berbasis IP. Konvergensi

IP dan DWDM akan memberikan keuntungan yang signifikan kepada penyedia layanan, karena

dengan adanya transponder yang terintegrasi dengan router akan menghilangkan kebutuhan rak

transponder, yang pada akhirnya akan membantu menghemat CapEx dan OpEx.

Keuntungan yang sangat instant adalah berkurangnya CapEx dan OpEx, seperti yang telah

disebutkan diatas dikarenakan berkurangnya kebutuhan rak, yang artinya adalah berkurangnya

kebutuhan tempat, pendingin, daya listrik dan pengaturan, serta jumlah interkoneksi.



Selain itu, antar-muka manajemen yang standard memberikan monitoring performansi dan

manajemen jaringan end-to-end. Integrasi di sisi Control-plane akan memungkinkan pengenalan

layanan-layanan baru dengan cepat, sedangkan integrasi di sisi manajemen akan memudahkan

pengoperasian jaringan, peningkatan ketersediaan (availibility) jaringan dan utilisasi.

OTN: Digital Wrappers and G.709 Frames

Struktur frame dari G.709 (yang dikenal juga sebagai “digital wrappers”) menambahkan

informasi manajemen untuk wavelength. Selain itu juga menambahkan FEC, yang menambah

kehandalan melalui pengurangan BER, dan menambah jarak jangkauan optik.

Kecepatan dari frame-frame G.709 mengikuti standard yang ada dalam SONET/SDH. Sehingga,

diperoleh pemetaan hierarchical payload packager yang dimulai pada 2.5 Gbps (OC-48/STM-

16) sampai dengan 40 Gbps (STM-256):

• OTU1 : 2.5 Gbps

• OTU2 : 10 Gbps

• OTU3 : 40 Gbps


Gambar 5: IP over DWDM - Sebelum dan Sesudah


Pada intinya, ada tiga bagian penting dari frame-frame G.709 yaitu overhead, payload, dan FEC

data. Tiga bagian penting ada baik untuk frame OTU1, OTU2 ataupun OTU3. Lebih jauh lagi

frame-frame G.709 dibagi menjadi tiga golongan yang masing-masing berhubungan dengan tiga

golongan yang berbeda juga dalam jaringan optik. Golongan Overhead terdiri dari :

• Optical Channel Payload Unit (OPU)

• Optical Channel Transport Unit (OTU)

• Optical Channel Data Unit (ODU)

Gambar 6 menunjukkan lokasi dalam jaringan transmisi yang mengacu pada beberapa golongan

diatas.

Struktut dari OTU yang masuk dalam FEC, memberikan fungsi supervisory (pengawasan), dan

mengkondisikan sinyal untuk transportasi diantara channel termination point yang pada titik

tersebut terdapat 3 fungsional (Retiming – synchronisasi waktu sinyal, Reshaping –

pembentukkan kembali sinyal yang rusak, dan Regeneration – pembangkitkan sinyal kembali).

ODU menyediakan pengawasan jalur secara end-to-end dan mendukung monitoring koneksi

tandem.

Gambar 7 menunjukkan berbagai macam bagian dalam frame-frame G.709, termasuk overhead

untuk setiap golongan frame ODU. OPU, dan OTU, FEC dan payload. Meskipun kecepatan

berbasiskan pada SONET/SDH, payload dalam frame-frame G.709 completely protocol

agnostic. Sebagai contoh, ATM atau protokol generic framing procedure (GFP) dapat dipetakan

secara langsung ke dalam frame-frame G.709 ini. Fitur inilah yang menjadikan OTN sebagai


Gambar 6: Segmen pada Jaringan Transport Optik : OTU, ODU dan OPU


suatu pilihan yang tepat untuk transport network karena OTN mampu membawa berbagai

macam tipe trafik (data, voice, video) dengan struktur framing yang umum, dengan tetap

mengijinkan adanya service-level guarantee, management, monitoring, dan error correction.

Ada beberapa keuntungan dari struktur frame yang fleksibel. Yang pertama adalah memberikan

kemungkinan wavelenght dalam jaringan DWDM untuk diatur sebagai sebuah entity. Yang

kedua, karena Operations, Administration, and Maintenance (OAM) di lewatkan dalam frame

secara end-to-end, maka memberikan kemungkinan majemenen dilakukan melalui jaringan yang

multi-vendor. Dan yang ketiga adalah karena FEC terintegrasi dalam segmen OTU pada frame

maka mengijinkan jarak jangkauan yang lebih jauh, yang tentunya mengurangi jumlah perangkat

yang dibutuhkan untuk jaringan transmisi jangka panjang (long-haul).

Karena Carriers melakukan migrasi ke dalam jaringan dengan kecepatan yang lebih tinggi, maka

FEC menjadi sangat kritis. FEC merupakan skema pengkodean (encoding dan decoding) sinyal

yang akan digunakan untuk melakukan deteksi dan koreksi kesalahan yang mungkin akan masuk

ke dalam sinyal optik pada saat sinyal ditransmisikan. Kesalahan-kesalahan ini dapat

dikarenakan pelemahan sinyal, optical cross-talk, dispersi, atau kejadian-kejadian anomali yang

lain. Selain itu lebih dari hanya sekedar memperbaiki kesalahan, FEC juga menyediakan

mekanisme untuk memberikan peringatan dini apabila terjadi penurunan kualitas (degradation)

sinyal. Dengan peringantan ini memungkinkan untuk melakukan kontrol proteksi sebelum

terjadinya kegagalan secara menyeluruh.


Gambar 7: Struktur dari Frame G.709


Keuntungan lain dari OTN yaitu kemampuan OTN untuk melakukan pemetaan terhadap

pengguna (client-mapping) dan dukungan terbalik (backward support) untuk protokol

SDH/SONET tanpa melakukan perubahan format, bit rate, dan timing. Hal ini berarti bahwa

sinyal dari pengguna dilewatkan secara transparan melalui OTN, namun sekaligus mendapatkan

keuntungan dari FEC yang disediakan oleh OTN.

Yang terakhir, OTN dapat beradaptasi terhadap pertumbuhan kecepatan data karena OTN

mengijinkan transmisi dari berbagai macam tipe packet dengan menggunakan pemetaan GFP

(GFP mapping). GFP mapping mengurangi jumlah layer diantara layer fiber dan layer IP, dan

menambah efisiensi penggunaan bandwidth. Kemampuan pemetaan dari OTN ini menjadikan

OTN sebagai protocol-agnostic carrier untuk layanan yang transparan seperti SONET/SDH,

Ethernet, ATM, IP, MPLS, atau protokol apa saja yang ingin di implementasikan oleh sebuah

carrier.

Manajemen Terpadu and Kecepatan Layanan

Dengan integrasi optik, kesehatan dari jaringan optik secara menyeluruh dapat dilihat dari sistem

manajemen dari router. Dapat ditunjukkan seperti dalam gambar 8.


Gambar 8: Manajemen IP-Optik yang Terintegrasi


Pendekatan manajemen terbuka (Open management approach) mengarah pada pilihan lebih

untuk customer. Hal ini memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam mendesain resiliency

network karena adanya transparansi antara fitur resiliency DWDM dan IP/MPLS, yang pada

akhirnya mencapai utilisasi yang lebih baik dalam bandwidth jaringan. Selain itu manajemen

yang terintegrasi memudahkan pengoperasian network dan memperbaiki tingkat ketersediaan

dan utilisasi jaringan.

Sistem manajemen transmisi dan router dapat memiliki visibilitas terhadap semua perangkat

melalui GMPLS (Generalized MPLS) atau OTN signaling antara perangkat IP dan perangkat

optik. Pendekatan ini memberikan integrasi yang cukup mudah dengan sistem OSS (Operating

Systems Support), dimana OSS dan EMS (Element Management Systems) dapat melakukan

komputasi secara off-line dan memasukkan konfigurasi ke dalam perangkat, GMPLS signaling

adalah antara perangkat IP dan optik.

Keuntungan dari pendekatan ini adalah fleksibilitas layanan, provisioning yang lebih cepat, dan

OpEx yang lebih rendah.

Visi Juniper untuk OTN

Visi utama dari Juniper untuk core network adalah untuk mengintegrasikan fungsional OTN ke

dalam kemampuan routing yang memiliki kemampuang lengkap yang sudah terimplementasi

dalam Juniper Operating System (JunoS) pada Juniper platform.

Juniper menawarkan beberapa fungsional ke dalam Core Router seri T :

• 10 Gigabit Ethernet OTN Physical Interface Card (PIC)

• Interoperability GMPLS yang memberikan kemampuan signalling yang tidak hanya

mampu membawa informasi label MPLS tetapi juga mampu membawa informasi optik

seperti wavelength. Fitur ini memengaktifkan kemampuan transisi antara tradisional

routed-network dan WDM network.

Produk Router Juniper yang terintegrasi dengan OTN teknologi, mampu mendukung next-

generation long-haul dan metro networks seperti meningkatnya fleksibilitas dalam desain

network dengan memiliki jarak sambungan transmisi cukup jauh yang dilengkapi dengan OAM

yang kuat dan kanal yang sangat padat dalam satu fiber optik. Keuntungan tambahan yang dapat



direalisasikan adalah penurunan CapEx dan OpEx, yang dimungkinkan karena hilangnya

perangkat transponder pihak ketiga, termasuk regenerator.

ITU-T (OTU2) G.709 – compliant PIC menyediakan Generic Forward Error Correction (GFEC)

dan Enhanced Forward Error Correction (EFEC), yang bisa dipilih melalui CLI (Command Line

Interfaces). FEC mendukung jarak transmisi yang jauh untuk aplikasi yang mempunyai

keterbatasan OSNR (Optical Signal to Noise Ratio) dengan cara mengurangi efek noise optik

yang disebabkan oleh penguat (amplifiers), sehingga semakin banyak amplifiers yang bisa

digunakan dalam satu link fiber.

Kesimpulan

Kunci pergeseran arsitektur dalam standard G.709 adalah mengintegrasikan long-reach

transponder berbasis OTN standard ke dalam IP Router. Hal ini untuk menciptakan partisi yang

jelas antara layer optik dan layer elektrik. Layer optik mengandung elemen optik seperti fiber,

DWDM, amplifiers, dan ROADM. Layer IP mengintegrasikan semua fungsi elektrik, mulai dari

processing paket, switching, cross-connecting, dan mulplexing, yang menghasilkan sinyal optik

jarak jauh yang mampu di provision langsung ke dalam layer optik. Konvergensi ini juga

menyediakan kemampuan untuk memenuhi service-level agreement (SLA) yang ketat sebagai

transport OAM dan proteksi paket (G.709) memberikan proteksi ke seluruh layer dengan

koordinasi yang cukup baik.

Konvergensi jaringan IP dan DWDM memberikan keuntungan yang signifikan untuk penyedia

layanan. Router yang terintegrasi dengan transponder, menghilangkan kebutuhan akan rak

transponder, sehingga mengurangi CapEx dan OpEx. Integrasi pada Control-plane akan

memfasilitasi pengenalan layanan baru yang sangat cepat, dan integrasi manajemen

memudahkan pengoperasian network sekaligus memperbaiki avaibility dan utilisasi jaringan.

Referensi

1. Juniper Networks, Inc. “OTN Interfaces for IP over DWDM” Whitepaper, 2010.


Technology

Interface OTN untuk IP over DWDM