100G w szkielecie sieci, centrum danych i chmurze

Nowe możliwości transportu

Kluczowym problemem stacjonarnego transportu następnej generacji (100G w jednym włóknie) jest podniesienie efektywności widma optycznego, a więc lepszego wykorzystania naturalnie dostępnego zakresu częstotliwości światła (pasmo do 200 THz) w odniesieniu do przepływności bitowej. Do realizacji jednokanałowych sieci optycznych 100G już wykorzystuje się wiele subtelnych zjawisk teleoptyki, w tym dwa pozwalające uzyskiwać wyższe szybkości bitowe sygnałów optycznych: multipleksowanie polaryzacyjne z dyspersją PMD (Polarization Mode Dispersion) oraz zaawansowaną modulację kwadraturową DP-DQPSK (Dual-Polarization Differential Quadrature Phase Shift Keying), podnoszącą gęstość informacyjną widma.

Polecamy: IPv6 w pytaniach i odpowiedziach

Zobacz również:

  • Strategiczna współpraca NTT DATA Business Solutions i Beyond.pl
  • TikTok z centrami danych w Europie
100G w szkielecie sieci, centrum danych i chmurze

Schematy kodowania (modulacja sygnału)

Nie wnikając w szczegóły konstrukcyjne, różnicowe kodowanie DP-DQPSK o wysokiej wydajności widmowej umożliwia podział źródłowego strumienia danych na dwa niezależne ciągi informacyjne o odmiennej polaryzacji sygnału optycznego. Ulokowane w jednym włóknie światłowodowym ciągi są wzajemnie ortogonalne, a więc rozróżnialne w procesie odbiorczym. Stosowana w tych rozwiązaniach detekcja koherentna zapewnia lepszy stosunek sygnału do szumów po stronie odbiorczej, umożliwiając podniesienie niezawodności (lepsze rozróżnianie elementów informacji) bądź zwiększenie zasięgu transmisji tak użytkowanego włókna.

Polecamy: Zarządzanie przepustowością sieci

Istotą technologii 100G jest kodowanie strumienia optycznego z podwójną polaryzacją kwadraturową DP-QPSK (w płaszczyznach ortogonalnych), która pozwala na jednoczesny przekaz w pojedynczym kanale dwóch bitów informacyjnych na jeden symbol. Przy znormalizowanej szybkości modulacji 25 Gbodów (50 Gb/s) w każdym kanale, daje to całkowitą przepustowość łącza optycznego 100 Gb/s (2 bity/symbol x 2 kanały x 25 Gbodów), działającego w dwóch ortogonalnych polaryzacjach strumienia świetlnego.

Najważniejsze korzyści z wdrażania systemów 100G

1. Wsteczna zgodność systemowa

Pierwsze systemy 100G instalowane przez operatorów potwierdzają, że mogą one pracować w tym samym oknie optycznym wzmacniaczy sygnałów co systemy 10G i 40G. Dla użytkowników to ważny komunikat, gdyż nie muszą oni instalować nowych włókien światłowodowych, aby skorzystać z rozszerzonych możliwości. Wsteczna zgodność systemów 100G z obowiązującymi do tej pory standardami ethernetowymi stanowi strukturalną cechę nowego rozwiązania i skutecznie przedłuża trwałość istniejącej sieci ethernetowej - bez istotnego podnoszenia kosztów transformacji. Operatorzy zwykle już sporo zainwestowali w optyczną infrastrukturę sieciową i obecnie ostrożnie podchodzą do wszelkich nowinek wymagających dalszych nakładów. Przykładowo, operator tradycyjnego 80-kanałowego systemu DWDM, o szybkości 40G eksploatowanego na poziomie 50% jego możliwości, po wdrożeniu rozwiązania 100G nadal ma miejsce, aby dodać kolejne 40 kanałów 100G, zapewniając w ten sposób niemal trzykrotnie większą pojemność od rozwiązania tradycyjnego.

2. Skokowy wzrost pojemności

Dzięki ogromnej pojemności transmisyjnej BL (Bitrate x Length), 100G oferuje dziesięciokrotnie większą zdolność transportową niż systemy 10G, które dominują w sieciach METRO i szkielecie LAN. A przecież z usług o wysokich wymaganiach transportowych korzysta obecnie coraz więcej użytkowników, zarówno podczas wideotransmisji HD, jak i w aplikacjach bogatych w treści interaktywne, dla których zwielokrotnienie pojemności infrastruktury już szacuje się na dwa lub cztery razy. Dzięki systemom 100G o dziesięciokrotnym zwielokrotnieniu, nawet szybko rosnące potrzeby użytkowników w zakresie przepustowości pozwolą operatorom na wdrażanie nowych aplikacji bez ograniczania się w usługach szerokopasmowych, pozostawiając jednocześnie wystarczającą pojemność rezerwową do rozwoju na kilka następnych lat.

3. Praca w czasie rzeczywistym

Interfejs optyczny 100G umożliwia przenoszenie olbrzymich zbiorów danych z niedostępną dotąd szybkością, o czym świadczy transport 1 petabajta (PB) w ciągu "zaledwie" 12 godzin. W praktyce, nawet pliki o gigabajtowej wielkości są transportowane w czasie krótszym niż 100 ms, a więc odpowiednim do emisji przekazów medialnych na bieżąco. Obecne systemy DWDM 10G i 40G wykorzystują technologię optyczną do kontroli uszkodzeń włókien kosztem wzrostu opóźnienia propagacyjnego o 10-15%. Rozwiązanie optyczne 100G niemal eliminuje te opóźnienia między nadawcą a odbiorcą sygnałów optycznych, gdyż dziesięciokrotnie redukuje zwłokę czasową potrzebną do przekazania zwrotnej informacji kontrolnej. Dzięki temu jest ono przydatne do pracy w czasie rzeczywistym dla całej klasy nowych bądź przyszłych aplikacji, które wymagają dużych szybkości i małego opóźnienia, takich jak: wirtualizacje online, redystrybucja wideosygnałów HD czy wsparcie dla niezdefiniowanych jeszcze zastosowań.

4. Interoperacyjność systemu

Aby wyeliminować obawy związane z interoperacyjnością systemową, zarówno dotychczasowe, jak i nowe usługi powinny korzystać z w pełni przezroczystych interfejsów, pozwalających na odwzorowanie wszelkich aplikacji do struktury 100G. Operatorzy muszą więc dostosować usługi oferowane w swych sieciach, wykorzystując szybkość i wydajność sieci świadczonych przez szybsze technologie transportowe. Przezroczystość interfejsowa gwarantuje poprawność działania używanych dotąd protokołów i stanowi podstawę współdziałania urządzeń operujących w odrębnych technologiach transportu. Przykładem takiego postępowania jest FlexiPort firmy Ciena dla systemu 100G, który obsługuje SONET, SDH, LAN PHY i OTU-2 na tej samej karcie interfejsowej, a także realizuje usługi klasy 100G/100GbE. Podobne funkcje zapewnia sprzęt optyczny Nortela lub Alcatel-Lucenta (karty IMM 100G z modułem FP2).

5. Różnorodność medium

Dużą zaletą systemu 100G jest jego zdolność do operowania przez interfejsy optyczne z włóknami o różnej charakterystyce przenoszenia. Warunkiem koniecznym jest jedynie stosowanie odpowiednio wysokiej klasy modulacji typu PM-QPSK z modułem adaptacyjnym, dostosowującym szybkość transmisji do rzeczywistych własności włókna optycznego. Adaptacyjna optyka interfejsów 100G pozwala korzystać z różnych rodzajów włókien optycznych, dzięki zmiennemu upakowaniu bitów informacyjnych w określonym przedziale czasowym (im lepsze włókno, tym szybkość wyższa). Chociaż sama technologia 100G preferuje instalacje o zasięgu lokalnym (LAN), znane już są długodystansowe rozwiązania optyczne 100 Gb/s (WAN od 500 do 1000 km), działające na tych samych wzmacniaczach i układach korygujących trakty, jakie stosuje się w sieciach 10G zainstalowanych wiele lat temu.


TOP 200