Transformační síťová architektura s INFINERA XR optics

Point-to-multipoint transceivery ve standardním provedení

Od počátků optických sítí docházelo k významnému nesouladu mezi skutečnými vzory síťového provozu a technologií používanou k přenosu tohoto provozu. Vzorce síťového provozu, zejména v metropolitních sítích, jsou v drtivé většině hvězdicové topologie, přičemž mnoho koncových bodů spotřebovává provoz, který je agregován malým počtem centrálních bodů. Naproti tomu řešení optické konektivity byla implementována pomocí striktně point-to-point technologie, kdy každý bod na konci připojení musí fungovat stejnou rychlostí (1G, 10G, 25G, 100G atd.). Výsledkem je extrémně neefektivní transportní architektura, která vyžaduje velké množství rezervovaných transceiverů a také četná mezilehlá agregační zařízení pro zrychlení toků dat.

XR optics je dalším hlavním inflexním bodem v technologiích optických transceiverů. XR optics využívá digitální zpracování signálu k rozdělení vysílání a příjmu daného spektra vlnových délek do řady kanálů s menší šířkou frekvencí nazývaných digitální subnosné. Tyto digitální subnosné kanály lze nezávisle modulovat, spravovat a přiřazovat k různým destinacím, což umožňuje první škálovatelné point-to-multipoint optické transceiverové připojení napřímo.

400G XR optics modul v prvku, který bude fungovat jako optický rozbočovač, generuje digitální subnosné kanály 16 x 25 Gb/s. Pro zajištění požadované šířky pásma lze zkombinovat jeden nebo více digitálních subnosných kanálů a přiřadit je ke konkrétnímu cíli. Optické transceivery XR optics jsou navrženy tak, aby mohly být nasazeny v široké škále síťových zařízení, včetně ethernetových přepínačů, směrovačů, bezdrátových systémů, agregačních platforem, koncových stanic PON či serverů.

XR optics také splňuje většinu běžných standardů pro koherentní „pluggable“ optiku, jako je např. 400G ZR, včetně fyzického provedení/ formátu (např. QSFP-28, CFP-2, QSFP56-DD, OSFP).

Průlomový architektonický přístup XR optics má zásadní důsledky pro přístupové, agregační a metropolitní optické sítě. Mezi výhody patří výrazné snížení celkových nákladů na vlastnictví (až o 70 % a v některých případech i více), dramatické zjednodušení sítě a bezprecedentní úroveň flexibility sítě.

XR optics - vlastnosti

Existují tři klíčové atributy, díky kterým je XR optics technologie transformační a jedinečná mezi koherentními zásuvnými řešeními:

Přímé propojení modulů s rozlišnou přenosovou rychlostí: Poprvé v optickém průmyslu umožňuje XR optics přímé připojení jednoho nebo více nízkorychlostních transceiverů k vysokorychlostnímu transceiveru, čímž narušuje zavedené paradigma. Jakýkoli transceiver XR optics pracující při N x 25Gbps (kde N = 1 až 16) může komunikovat přímo s jakýmkoli vysokorychlostním transceiverem, který pracuje v krocích N x 25Gbps (kde N = 1 až 16). Například optický modul XR 25 Gbps nasazený jako koncový bod (spoke) lze připojit přímo k optickému modulu XR 400Gbps v místě rozbočovače (hub) viz obrázek 1.

Propojení point-to-multipoint: Zatímco všechny koherentní transceivery pracují v konfiguraci point-to-point, pouze XR optics využívá nákladově efektivní optickou infrastrukturu (splitter) k poskytování logické konektivity point-to-point a point-to-multipoint přes jakoukoliv topologii – hvězdu, kruh či linii a přes infrastrukturu s párem vláken nebo pouze s jedním vláknem. Se společnou granularitou 25Gbps pro každou dílčí subnosnou může jediný transceiver optického rozbočovače XR současně přiřadit jednu nebo více dílčích subnosných N x 25Gbps jedné nebo více destinacím. Kapacitu koncového bodu (spoke) lze snadno a vzdáleně zvýšit přiřazením více digitálních subnosných bez přepracování sítě nebo jakéhokoli narušení provozu v ostatních segmentech v síti. Lze také eliminovat nákladné a časově přejíždění, protože již není nutné vyměňovat transceiver jen proto, že se například šířka pásma rozšířila z 25Gbps na 50Gbps na spoji.

XR optics navíc umožňuje konzistentní a vícegenerační síťovou architekturu založenou na společné „měně“, kde centrální i koncové body sdílejí stejné stavební bloky – přírůstky 25Gbps. To umožňuje nezávisle upgradovat centrální i koncové body na novou generaci modulů XR. Například centrální místa lze plynule upgradovat na optiku XR 800Gbps bez nutnosti upgradovat i koncové body, čímž se oddělují upgrady uzlů od upgradů v celé síti. To umožňuje provozovatelům sítí maximalizovat návratnost investic a zajistit hladké a nákladově efektivní zavedení nových technologií do sítě.

Flexibilní end-to-end správa: XR optics podporuje vestavěné komunikační kanály, které poskytují kompletní a důkladný systém správy mezi všemi moduly řady XR optics. Tento systém správy usnadňuje přidělování šířky pásma a matici konektivity mezi destinacemi, stejně jako správu alarmů a stavu sítě, což umožňuje optickým modulům XR fungovat jako podsíť s mnohem větší konfigurací sítě. Výsledkem je, že XR optika je hostitelská a lze ji zapojit do libovolného síťového prvku optické nebo paketové vrstvy, včetně systémů WDM, přepínačů a směrovačů, přičemž je spravována jako samostatná optická vrstva. Kromě toho lze XR optiku spravovat také prostřednictvím standardních rozhraní CMIS/API, pokud je podporována hostitelským prvkem (obrázek 2).

Ideální pro aplikace typu hvězda, včetně 5G X-Haul a Next-Gen PON

XR optics s digitální technologií pomocné nosné vlnové délky poskytuje ideální řešení pro mnoho případů použití, které jsou neodmyslitelně spojeny s topologií typu hvězda. Patří mezi ně 5G fronthaul, kde se více rádiových jednotek (RU) připojuje k distribuované jednotce (DU); 5G midhaul, kde se více DU připojuje k centralizované jednotce (CU); 5G backhaul, kde jsou CU nebo konvergované buňky (RU/DU/CU) propojeny do mobilního jádra (NGC). Příklady kabelových MSO operátorů (Multiple System Operator) zahrnují architekturu DAA (Distributed Access Architecture), kde se mnoho vzdálených zařízení PHY (RPD) připojuje k virtuální platformě pro konvergovaný kabelový přístup (vCCAP) nebo se mnoho vzdálených zařízení MAC-PHY připojuje k routeru. Mezi další možné případy použití patří backhaul pro pasivní optické technologie nové generace, jako jsou XGS-PON a NG-PON2, a vysokorychlostní služby pro business.

Nasaditelné pro vláknové topologie typu hub-and-spoke (hvězda), ring (kruh) a nebo chain (v linii)

XR optics může využít nákladově efektivní optickou infrastrukturu rozbočovače/ splitteru k poskytování logické konektivity typu point-to-multipoint přes topologie fyzických vláken hub-and-spoke, ring a chain, jak je znázorněno na obrázku 4. Jakmile jsou dílčí nosné zkombinovány jako multivlnová délka subnosné, může být tato vlnová délka přenášena přes flexibilní síť ROADM nebo pevnou DWDM infrastrukturu, která je v souladu s požadovaným spektrem (tj. 100 GHz pevná síť pro 64 GHz 400G nosnou). Vzdálenosti až 1000 km na základě 25Gbps 16QAM subnosných a až 4000 km s 12,5Gbps se subnosnými QPSK umožňují nákladově efektivní centralizaci zdrojů hubu viz obrázek 5.

Dramatické snížení počtu optických transceiverů

Ve srovnání se scénáři, kdy jsou přístupové uzly připojeny přímo k routeru s konvenční optikou typu point-to-point WDM, se celkový počet optických rozhraní sníží z 2N na N + 1, přičemž lze snížit počet optických rozhraní v místě hubu až 16x (s rozhraním 400Gbps a subnosnými 25Gbps a až 32x s rozhraním 800Gbps a subnosnými 25Gbps). V místě uzlu to může přinést investiční úspory až 80 %, úsporu energie přesahující 80 % a úsporu místa přesahující 90 %.

Maximalizace efektivity, hustoty a jednoduchosti routeru

CAPEX routeru, zabraná plocha v DC a spotřeba energie jsou optimalizovány efektivněji pomocí slotů a portů routeru. Velký počet nízkorychlostních portů (tj. SFP+, SFP28) lze nahradit mnohem menším počtem vysokorychlostních portů (tj. QSFP-DD, OSFP), čímž se maximalizuje hustota čelní plochy routeru a efektivita zpracování. XR optics může také výrazně zjednodušit hub router, protože stejné vysokorychlostní porty (tj. 400Gbps QSFP-DD nebo OSFP) lze použít jak pro vysokorychlostní síťová rozhraní router-router, tak pro agregaci více přístupových uzlů - až 16 přístupových uzlů na 400Gbps port na základě subnosných 25Gbps kanálů.

Srovnání CAPEX a skutečné požadavky na šířku pásma

Oddělením rychlosti transceiveru a šířky pásma umožňuje XR optics rozhraním hubu, aby lépe odpovídala skutečným požadavkům na šířku pásma, než je součet rychlostí koncových transceiverů. Šířka pásma ke každému přístupovému uzlu může být dimenzována na základě aktuálního špičkového využití zaokrouhleného nahoru na nejbližší hodnotu dílčí nosné (tj. 25Gbps) spíše než očekávaného budoucího špičkového využití zaokrouhleného nahoru na nejbližší nejvyšší dostupnou rychlost linky. Pokud je například současná špičková kapacita 18Gpbs a očekává se nárůst na 85Gbps během nadcházejících 24 měsíců, konvenční optika by vyžadovala rozhraní 100Gbps pro jednu linku na rozbočovacím zařízení, zatímco technologie XR optics mohla být zpočátku vybavena jednou 25Gbps subnosnou, později byla upgradována na dvě a nakonec na čtyři 25Gbps subnosné pro plnou kapacitu 100Gbps, jak je uvedeno v tabulce 1.

To může ušetřit značné náklady na místě rozbočovače, pokud jde o počty transceiverů a porty routerů. Například 16 lokalit (do hvězdy), z nichž každá má 100Gbps transceiver, ale zpočátku potřebuje pouze 25Gbps, lze agregovat na jednom 400Gbps hubovém transceiveru/ routerovém portu, jak je znázorněno na obrázku 8. To poskytuje cenově výhodnější řešení ve srovnání s alternativou 16 x 100Gbps transceiverů na hubu, přesto 100Gbps koncové transceivery mohou být v budoucnu upgradovány bez potřeby dodávky nových transceiverů, jak bude probráno v další části.

Bezproblémové přizpůsobení měnícím se požadavkům na šířku pásma a vzorcům provozu

Kromě významných úspor nákladů na transceivery a router, o kterých jsme hovořili v předchozí části, poskytuje oddělení rychlosti transceiveru a šířky pásma možnost rychle přidávat nebo přesouvat šířku pásma podle toho, jak se mění vzorce provozu a zároveň výrazně snížit nutnost nákupu nových transceiverů, a tak zlepšit služby pro koncové uživatele.

Například, jak je znázorněno na obrázku 9, tam, kde jsou v uzlu nevyužité pomocné nosné, lze jednotlivé koncové uzly upgradovat velmi rychle, aniž by bylo potřeba fyzicky někam jezdit. Tímto způsobem je také možné na dálku změnit přiřazení dílčích nosných mezi přístupovými uzly podle potřeby změny šířky pásma.

Alternativní scénář je znázorněn na obrázku 10. Osm koncových uzlů - s optikou XR 100Gbps má každý uzel 50Gbps, plně využívající rozhraní 400Gbps hubu. V tomto scénáři upgrade všech koncových uzlů na 100Gbps vyžaduje volný port v rozbočovači a přidání druhého 400Gbps zásuvného XR transceiveru, ale není nutné fyzicky objíždět kterýkoli z koncových bodů za účelem výměny koncového transceiveru.

Odstranění fáze agregace a využití větších a účinnějších agregačních zařízení

XR optics poskytuje možnost zjednodušit agregační infrastrukturu konsolidací agregace paketů na menším počtu míst s většími a efektivnějšími zařízeními pro agregaci paketů, čímž se eliminují mezistupně agregace. To je ilustrováno zjednodušeným příkladem na obrázku 11, který ukazuje současný režim provozu s 25Gbps agregovaným na 100Gbps v osmi agregačních místech, poté s vícenásobnými 100Gbps agregovanými na 400Gbps v místě hubu. Tyto agregační stupně poskytují dvě klíčové funkce: propojení různých rychlostí rozhraní (25Gbps<->100Gbps a 100Gbps<->400Gbps) a multiplexování paketového provozu.

S XR optics odpadá potřeba propojovat různé rychlosti rozhraní, multiplexing může být centralizován v místě rozbočovače. Na obrázku 11 lze osm přepínačů 500Gbps a jeden přepínač 1,2Tbps, celkem 5,2 Tbps, nahradit jediným přepínačem 3,6Tbps, pouze s potřebou jednoduchého pasivního optického splitteru, požadovaného na osmi agregačních místech. 145 (128 x 25Gbps + 16 x 100Gbps + 1 x 400Gbps) rozhraní na paketových přepínačích je nahrazeno pouze 9 x 400Gbps rozhraními, což představuje téměř 94% snížení počtu rozhraní, zatímco celkový počet transceiverů je snížen téměř na polovinu z 273ks (256 x 25Gbps + 16 x 100Gbps + 1 x 400Gbps) na 137ks (128 x 25Gbps + 9 x 400Gbps).

Snížení provozních nákladů, včetně energií, prostoru a podpory produktů

Snížení počtu hubových optických transceiverů, maximalizace efektivity a jednoduchosti routeru a odstranění mezistupňů agregace paketů výrazně sníží spotřebu energie a spoří i místo. Další úspory na provozních operacích se týkají nákladů na podporu produktů placených prodejci zařízení, které jsou obvykle účtovány jako procento z počáteční ceny a nákladů na dopravu (servisní cesty). Náklady jsou výrazně sníženy při upgradech šířky pásma a změně přiřazení služby. Sníží se také další provozní náklady související s množstvím a typy zařízení, včetně plánování, instalace, uvedení do provozu, správy a údržby.

Shrnutí: Získejte náskok před konkurencí a urychlete nasazení služeb nové generace

Jak se přístupové sítě vyvíjejí na architektury 5G, DAA a PON nové generace, agregační sítě potřebují poskytovat řádově větší šířku pásma do mnohem většího počtu míst a zařízení. Budování těchto inherentně hvězdicových agregačních sítí s konvenční optikou typu point-to-point bude mít za následek velké množství neefektivně používaných optických transceiverů a portů směrovačů, stejně jako zbytečné mezivrstvy agregace paketů. Koherentní point-to-multipoint založený na digitálních subnosných kanálech, poskytuje inovativní alternativu, přičemž XR optics implementuje tento koncept v zásuvných formách, jako jsou SFP28, QSFP28, QSFP-DD, OSFP a CFP2.

Kombinací úspor CAPEXu a OPEXu, obě přesahující 70 %, se schopností rychle se přizpůsobit změnám v provozu, umožní XR optics provozovatelům sítí získat náskok před konkurencí a urychlit zavádění těchto přístupových sítí nové generace a nové služby, které jejich nasazení umožňují.

VÝHODY XR OPTIKY

• MINIMALIZACE počtu optických transceiverů se schopností agregovat více zařízení do jednoho centrálního transceiveru
• MAXIMALIZACE účinnosti, hustoty a jednoduchosti routeru nahrazením velkého počtu nízkorychlostních portů mnohem menším počtem vysokorychlostních portů a možností používat stejné vysokorychlostní porty jako agregační i síťové rozhraní
• VYROVNÁNÍ CAPEX nákladů se skutečnými požadavky na šířku pásma při zachování schopnosti rychle se přizpůsobit měnícím se požadavkům na šířku pásma a vzorcům provozu
• ODSTRANĚNÍ mezistupně agregace paketů, využití větších a účinnějších přepínačů/ routerů na centralizovaných pracovištích
• SNÍŽENÍ operačního výkonu z hlediska spotřeby energie, půdorysu, počtu agregačních míst a nákladů na podporu produktů

Odkaz na produkty zde.