100G OTN: una tendencia futura en la construcción de redes troncales IDC

Combinado con la demanda de desarrollo del servicio IDC, este documento analiza la situación actual del desarrollo de 100G OTN (Optical Transport Network), tecnologías clave, operación y mantenimiento de equipos y otros aspectos. Cree que la construcción de la red 100G OTN será una importante tendencia de desarrollo de la futura construcción de la red troncal de radiodifusión. 

Tendencia de desarrollo de tecnología de IDC

Hoy en día, las tecnologías emergentes como la computación en la nube y la Internet de las cosas están en auge. Además, con la continua popularidad de los usuarios de banda ancha de acceso fijo, la implementación a gran escala de servicios de video HD y la aparición de un gran número de aplicaciones de banda ancha, la demanda de ancho de banda de las redes de transmisión troncal seguirá creciendo rápidamente. Las estadísticas de la OIF muestran que la tasa de crecimiento del tráfico anual promedio de los operadores de red de banda ancha es mucho más alta que su tasa de crecimiento de los ingresos. Los operadores deben reducir el costo de transmisión por unidad de tráfico para aliviar su presión sobre los ingresos. Mejorar la capacidad de transmisión del sistema es el medio más eficaz para reducir el TCO. Después de varios años de esfuerzo, se completó el estándar 100G y la tecnología ha logrado un gran avance. Los principales fabricantes de equipos han lanzado productos 100G y ha llegado la era 100G.

Análisis de 100G Tecnología central OTNies

• Tecnología de modulación de línea 100G OTN

 La transmisión de OTN a larga distancia está limitada principalmente por las siguientes limitaciones físicas: OSNR, dispersión, efecto no lineal y PMD. Estas limitaciones físicas están estrechamente relacionadas con la velocidad de la señal de modulación. Cuanto mayor sea la tasa de modulación, más obvia será la influencia.

QPSK (Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura) es la mejor opción para el modo de modulación de 100G porque la velocidad de bits de la señal de 100G es de 112Git / so superior. Si se adopta directamente la modulación QPSK, se plantearán requisitos técnicos muy elevados para los componentes ópticos / eléctricos del sistema. Por tanto, se introduce un esquema multiplexado de polarización óptica. La multiplexación de polarización utiliza dos estados de polarización óptica independientes para transportar servicios de 56 GHz. Cada estado de polarización adopta la modulación QPSK, que puede reducir aún más la velocidad en baudios a 28 Gbit / s. Por lo tanto, se pueden reducir los requisitos de ancho de banda de los dispositivos ópticos / eléctricos y se pueden reducir el consumo de energía y el costo del sistema.

Específicamente, en el extremo de transmisión, la señal 100G se divide en cuatro señales de baja velocidad. Con sobrecarga OTN y FEC, cada señal es de 28 Gbit / s. La luz emitida por el láser se descompone en estados de polarización vertical y horizontal. El uso de dos estados de polarización con la misma frecuencia para transportar señales puede reducir la tasa a la mitad, reducir el ancho de banda y adaptarse a un espaciado de canales más compacto. QPSK usa cuatro fases de transmisión para modular la señal óptica de cada estado de polarización. Entonces, las señales ópticas moduladas QPSK de los dos estados de polarización se acoplarán y emitirán juntas. La multiplexación de polarización (PM) y QPSK reducen la tasa de modulación a 1/4, para reducir el costo del sistema 100G.

100G Esquema de transmisión coherente DWDM

• Recepción coherente y tecnología DSP

Debido al cambio aleatorio del estado de polarización de la señal óptica PM-QPSK después de la transmisión a larga distancia, existe una diferencia de frecuencia y una diferencia de fase entre el oscilador óptico local en el extremo receptor y la señal óptica recibida. La solución madura es utilizar tecnología de procesamiento de señales eléctricas (DSP) de alta velocidad para procesar la señal recibida. Mediante el uso de una compleja tecnología avanzada de procesamiento y compensación de señales eléctricas, la tolerancia de PMD y la tolerancia de CD del sistema 100G pueden ser mejores que las del sistema 10G, reducir el costo de transmisión introducido por PMD y CD, y tener una alta sensibilidad de recepción óptica.

En comparación con la recepción directa NRZ, la tecnología de compensación DSP puede mejorar la tolerancia OSNR a casi 6dB. Usando la tecnología de compensación DSP, la tolerancia de dispersión del sistema puede alcanzar 40000-60000ps / nm y la tolerancia PMD puede alcanzar 25-30ps, para realizar una implementación de red más simple.

• 100Gtecnología de módulo CFP del lado del cliente

IEEE define la velocidad de 100 GE como 103.125 Gb / s. IEEE e ITU-T definen cuatro interfaces de capa física de 100GE. Aunque los estándares relevantes del lado del cliente 10x10G todavía están en discusión, OIF ha definido que el módulo óptico de conexión en caliente del lado del cliente 100G CFP tiene 4 longitudes de onda (4 × 25G, 100GBASE-LR4 / ER4) y 10 longitudes de onda (10 × 10G ， 100GBASE-LR10 / ER10). Entre ellos, 100GBASE-LR4 CFP y 100GBASE-LR10 CFP se han utilizado ampliamente en enrutadores de alta velocidad, conmutadores y clientes del lado de los sistemas WDM. Además, el módulo del lado del cliente 100G CFP adopta la tecnología de integración fotónica (PIC) para lograr un volumen pequeño y un bajo consumo de energía.

fibramall PFC 100G LR4 módulo

En el sistema 100G WDM / OTN, los módulos del lado del cliente encapsulados en CFP se utilizan ampliamente para acceder a los servicios 100GE u OTU4. 100GBASE-LR4 y 100GBASE-LR10 son los más utilizados. Sin embargo, las tecnologías 100GBASE-ER4 y 100GBASE-ER10 no están maduras y deben desarrollarse más.

Las ventajas de la tecnología 100G OTN

Del rápido desarrollo de la OTN 100G cadena industrial y la aplicación madura de la tecnología, ha llegado el momento de diseñar la red troncal de 100G OTN en el sistema de transmisión.

-La tecnología OTN 100G se da cuenta del buen funcionamiento de grandes tuberías

La clave para la utilización eficiente de la tubería 100G es la capacidad de OAM fina y completa de la tubería en sí. La red SDH / SONET solo puede proporcionar capacidad de monitoreo de conexión (TCM) de nivel 1, mientras que la red WDM no tiene capacidad de monitoreo y administración de nivel de canal, por lo que la capacidad de administración de la red y la seguridad del servicio son deficientes. Y OTN proporciona ricos bytes de sobrecarga para hundir la alarma de monitoreo a la longitud de onda / sub-longitud de onda, a fin de realizar la percepción activa del canal de longitud de onda al servicio. Además, OTN puede proporcionar una función de monitoreo de conexión de nivel 6 y puede realizar una administración fina a nivel de canal jerárquico y segmentado para escenarios de aplicación de múltiples operadores, múltiples fabricantes de equipos y múltiples subredes.

–100G La tecnología OTN tiene un mecanismo de protección perfecto

La tecnología 100G OTN tiene una capa óptica completa y una protección de capa eléctrica, lo que puede mejorar en gran medida la confiabilidad de 100G. El estándar OTN define una variedad de mecanismos de protección a nivel de red, como protección de línea óptica, protección de canal óptico, protección SNCP, protección ODUK1 + 1, protección de red de anillo ODUk, etc.

En términos de protección de la capa óptica, se usa comúnmente la protección del canal óptico 1 + 1. La función de selección concurrente del disco único OCP se utiliza para enviar señales simultáneas del cliente a diferentes canales de longitud de onda para evitar la interrupción del servicio causada por una sola falla de OTU.

En términos de protección de la capa eléctrica, 100G OTN comúnmente usa la protección ODUK 1 + 1 para realizar una recepción selectiva concurrente a través del cruce de la capa eléctrica, y el tiempo de conmutación de protección es inferior a 50 ms.

-100G OTN puede realizar una gestión eficiente de múltiples servicios

Desde su desarrollo, OTN ha poseído plenamente las características de los rodamientos de gran diámetro. Los productos OTN mejorados por paquetes tienen capacidades de procesamiento tales como crossover ODUk, conmutación de paquetes, crossover VC y och crossover, y pueden realizar una transmisión unificada de TDM y servicios de paquetes.

OTN tiene la capacidad de carga unificada de SDH, OTUK, servicio Ethernet, servicio FC, servicio CPRI y servicio PON, así como varias interfaces del lado del cliente que soportan los servicios anteriores. Por lo tanto, la industria generalmente cree que 100G OTN es la mejor tecnología para combinar varios puertos de servicio y resolver el transporte de múltiples servicios.

En resumen, los beneficios de 100G OTN para la construcción, operación y mantenimiento de redes incluyen principalmente:

1. El diseño de compensación de dispersión óptica y demultiplexación de polarización en la línea de transmisión se simplifica y el diseño de línea es más simple;
2. Elimina la dependencia de la fibra óptica de bajo PMD y es adecuado para la transmisión de fibra óptica de varias especificaciones para facilitar la actualización de la velocidad de la línea de fibra óptica;
3. Elimine la influencia del efecto no lineal de la fibra óptica DCF de la línea de transmisión, reduzca el número de amplificadores de línea y la influencia del ruido ASE, reduzca el costo de la línea y mejore la capacidad de transmisión a larga distancia del sistema;

Transpondedor dual OTN 100G

4. Se reduce el retardo de transmisión de la línea. Según el cálculo de retardo de 1 km de fibra óptica 5us, la reducción de retardo causada por la eliminación de la fibra óptica DCF es muy considerable, lo que es de gran importancia para el entorno de aplicaciones sensibles al retardo;
5. El tiempo de recuperación de la protección es inferior a 50 ms (diferente del sistema 40G) El algoritmo de compensación de dispersión adaptativa de procesamiento de señales digitales 100G converge rápidamente y cumple completamente con los requisitos de retardo de recuperación del nivel de portadora.

Fibra Centro comercial's 100G OTN ayuda al desarrollo de la red IDC

En 2022, la escala de adquisición de 100G OTN para operadores IDC será cada vez más grande, y la cadena industrial 100G OTN madurará gradualmente. En comparación con 10G / 40G, el costo de construcción será cada vez más obvio. Además, la madurez de la tecnología central 100G, las ventajas sobresalientes de la gestión de la red y el mantenimiento conveniente del sistema en la etapa posterior harán que la construcción de la red 100G OTN sea una importante tendencia de desarrollo de la construcción de redes troncales de radio y televisión.