L’evoluzione delle reti ottiche di nuova generazione

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Infinera-retiGli operatori via cavo hanno fatto grandi progressi grazie alla migrazione dalle reti ottiche a 10 Gb/s a quelle a 100 Gb/s, che consentono una capacità di 8Tb/s. Per Infinera le previsioni di crescita della richiesta di ampiezza di banda indicano che 8Tb/s su fibra saranno presto insufficienti e i costi per implementare questo incremento su reti 100G potrebbero essere molto elevati. Per rispondere a queste esigenze di capacità e avere una migliore efficienza operativa, la nuova generazione di reti ottiche adotterà il modello variable-width optical super-channel a seconda delle richieste di banda, che utilizza funzionalità software di switching ottico. Le griglie standard ITU-T dispongono di bande di separazione tra un canale ottico e l’altro per consentire il filtraggio e lo switching, che sprecano sino al 25% della capacità della fibra. La soluzione consiste nell’eliminazione della griglia ITU-T così come la conosciamo e nella migrazione verso i super-canali che supportano sino a 24 Tb/s di capacità, più ampi rispetto ai classici slot a frequenza fissa. Usando una griglia ottica flessibile, che elimina la maggior parte delle barriere di separazione e permette di allocare lo spettro ottico secondo le esigenze – in base a incrementi di 12.5 Ghz – è possibile ottenere una maggiore efficienza con la fibra attuale. E usando tecnologie di modulazione software-based, con il rilevamento implementato in un DSP (digital signal processor), è possibile definire il formato – BPSK, QPSK, o M-ary QAM – per consentire agli operatori di ottimizzare le reti per il futuro, privilegiando la connessione anziché la capacità totale. L’introduzione degli optical super-channel è già iniziata dove più carrier simili tra loro coesistono su un’unica linea, per creare un canale ad alta frequenza di dati. La gestione di questi super-channel di nuova generazione sull’attuale infrastruttura di rete è una sfida, dal momento che la griglia flessibile dei super-channel occupa uno spettro variabile sulla griglia ITU-T a seconda dello schema di modulazione: BPSK, QPSK, o M-ary QAM. Questo favorisce l’evoluzione delle griglie flessibili ROADMs (reconfigurable optical add/drop multiplexers), che sono in grado di commutare qualsiasi spettro ottico con incrementi di 12,5 Ghz. Tradizionalmente, le reti ottiche operano in base alla lunghezza d’onda, e adottano ROADM per assicurare lo switching tra le lunghezze d’onda. Siccome i servizi client restano a 10 Gb/s, vengono usati i muxsponder (multiplexing transponder) per aggregarli in modalità point-to-point in base alle lunghezze d’onda. Quando il trasporto migra sui super-channel, l’architettura basata sui muxponder rischia di diventare inefficiente per l’incapacità di governare i servizi a frequenza più bassa, da cui deriva uno scarso utilizzo dell’ampiezza di banda stessa. Per risolvere questo problema, la prossima generazione di reti sarà costruita con un’architettura di switching multilayer che integra lo switching digitale OTN con la granularità ODU (Optical channel Data Unit a ~1.25 Gb/s) e i super-channel basati sullo switching ottico. Lo switching digitale basato su OTN consente un impacchettamento efficiente dei super-channel, per l’invio sulle griglie flessibili ROADM e una maggiore semplicità operativa. Elemento chiave dell’architettura è il pannello di controllo unificato a livello carrier per lo switching digitale OTN e lo switching ROADM dei super-channel. I super-channel multi-carrier (che operano su una griglia flessibile, con canali ad ampiezza di banda variabile) aumentano la capacità dello spettro, eliminano le barriere di canale inefficienti associate alle griglie fisse, e abilitano i formati di modulazione, per consentire agli operatori di configurare le reti per una migliore capacità dello spettro. La modulazione 16 QAM può fornire sino a 24 Tb/s di capacità per fibra, a scapito di una minore portata rispetto a QPSK. Idealmente, i super-channel multi-carrier permettono di configurare le frequenze, e questo consente di gestire i carrier su frequenze indipendenti, usando tecniche di modulazione, o in combinazioni che supportano uno o più super-channel di varie dimensioni, sino a occupare tutta l’ampiezza di banda. La probabile configurazione dei futuri super-channel usa un canale multi-carrier 12x100G, che trasporta tre servizi Ethernet a 400G in un super-channel a 1,2 Tb/s, configurato come un canale da 1,2 Tb/s o come tre canali da 400 Gb/s. I super-channel multi-carrier promettono un significativo aumento della capacità di trasporto della fibra, assicurando al tempo stesso una maggior flessibilità: due risultati che portano a una maggiore efficienza delle reti. Per supportare i super-channel multi-carrier, è indispensabile un sistema di griglie flessibili, che permettono di assegnare la commutazione dell’ampiezza di banda a ciascun super-channel, a seconda delle esigenze. L’architettura a griglia flessibile supporta assegnazioni in banda C sia per le griglie fisse che per quelle flessibili. Per ottenere la massima efficienza nel trasporto con i super-channel, che hanno un’ampiezza superiore ai 100G delle griglie fisse, è necessaria un’architettura di switching multi-layer che integra tecnologia ottica e digitale, ottimizza l’utilizzo dell’ampiezza di banda dei super-channel, e permette di governare le OTN in modo da migliorare il routing tra le destinazioni attraverso lo switching tra le reti ottiche. Il “piano ottico dei dati” (optical data plane) che ne risulta è ideale per essere integrato nel Control Plane, che sia l’odierno GMPLS o il futuro Carrier SDN Control Plane. Con i super-channel ottici, le griglie flessibili ROADM e lo switching integrato multi-layer ottico/digitale, gestiti e controllati da un Control Plane unificato, gli operatori avranno un set flessibile di strumenti per il trasporto ottico capace di garantire che la domanda di capacità possa essere soddisfatta al più basso costo possibile.

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