É preciso reduzir a complexidade na borda da rede com tecnologia óptica XR

Os provedores de serviços devem conter os gastos de Capex e Opex e manter a rede o mais simples possível. Esses desafios só podem ser superados por uma grande mudança tecnológica – estendendo a tecnologia coerente até a borda e simplificando a arquitetura geral da infraestrutura.

Andrés Madero, CTO da Infinera para América Latina e Caribe

A criação de conteúdo está gerando uma demanda implacável por largura de banda. De fato, mais de 1 bilhão de gigabytes de novos dados são criados todos os dias, o equivalente a 333 milhões de filmes HD adicionados e mais de 400 mil horas de streaming de vídeo diariamente. Todos esses dados são transmitidos por meio das redes.

As redes 5G também são projetadas para colocar mais pressão na infraestrutura, com uma expectativa de 10 a 100 vezes mais largura de banda por usuário, latência significativamente menor e uma ordem de magnitude de mais dispositivos por quilômetro quadrado. Há também o aumento dos locais de computação na borda e arquiteturas MEC – Multi-access Edge Computing, que estão acelerando e multiplicando a implementação de data centers em áreas metropolitanas. Isto porque ao processar os dados e serviços o mais próximo possível dos usuários finais, a computação na borda permite que as empresas reduzam a latência, melhorem o desempenho e reduzam os custos de transporte.

Além disso, empresas de todo o mundo estão migrando seus aplicativos para a nuvem e aproveitando de seus provedores de serviços para reduzir custos, aumentar a produtividade e aprimorar o acesso às tecnologias e aos aplicativos de última geração. Todo esse crescimento está colocando uma pressão considerável sobre as operadoras e as forçando a lidar com níveis de capacidade que dobram a cada dois anos, ao mesmo tempo em que também reduzem custos operacionais e a complexidade.

Diferentes desafios na borda

O metro residencial da banda larga 5G xHaul é o segmento de crescimento mais rápido do mercado, enquanto o núcleo da rede/longa distância está crescendo a uma taxa muito mais modesta e criando uma discrepância na economia de escala. As tecnologias de acesso/borda são baseadas em custo muito baixo e alto volume, com capacidade normalmente limitada a 10 Gbps, suas contrapartes de núcleo de rede, porém, são projetadas para alto desempenho, refletido pelo aumento constante da capacidade por comprimento de onda (atualmente 800 Gbps).

Mas arquiteturas de rede de acesso e agregação são baseadas na conectividade ponto a ponto e à medida que mais dispositivos conectados são adicionados à rede e cada um exige mais capacidade a complexidade dispara. Isso gera inúmeras visitas aos locais de instalação do equipamento e necessidade constante de reestruturação. Simultaneamente, os provedores de serviços devem conter os gastos de Capex e Opex e manter a rede o mais simples possível. Esses desafios só podem ser superados por uma grande mudança tecnológica – estendendo a tecnologia coerente até a borda e simplificando a arquitetura geral da rede.

Resolvendo a incompatibilidade de agregação

Desde a implementação das redes ópticas, os padrões reais de tráfego na rede e a tecnologia usada para transportar esse tráfego foram desalinhados. Os padrões de tráfego, particularmente em redes metropolitanas, são predominantemente “hub and spoke”, com inúmeros pontos terminais consumindo tráfego que é agregado por alguns pontos centrais. Em contraste, as soluções de conectividade óptica tradicionalmente usam tecnologia ponto a ponto, na qual cada extremidade da conexão deve operar na mesma velocidade. O resultado é uma arquitetura de transporte extremamente ineficiente que requer grande número de transceptores ópticos emparelhados dois a dois, bem como inúmeros dispositivos de agregação intermediários, como roteadores, switches ou muxponders DWDM, para “acelerar” os fluxos de tráfego.

A solução óptica XR é o próximo grande ponto de inflexão nas tecnologias de transceptores ópticos. Ela usa o processamento de sinal digital para subdividir a transmissão e a recepção de um determinado espectro de comprimento de onda em canais de frequência menor chamados subportadoras digitais. Estes podem ser gerenciados de forma independente e atribuídos a diferentes destinos, permitindo a primeira conectividade direta de transceptor óptico ponto a multiponto escalável do setor de baixa a alta velocidade (figura 1).

Fig. 1 - Resolvendo o desafio da agregação com a óptica XR

Um único módulo de hub óptico 400G XR gera subportadoras digitais de 16 x 25 Gbps. Várias subportadoras digitais podem ser combinadas e atribuídas a um destino específico para fornecer a largura de banda necessária. Isto porque a óptica XR suporta configurações ponto a ponto e ponto a multiponto e pode ser implementada em uma ampla gama de equipamentos de rede, incluindo roteadores, switches Ethernet, servidores e muitos outros dispositivos de rede.

Capacidade e inteligência sem complexidade

A abordagem arquitetônica da óptica XR tem grandes implicações em redes ópticas de acesso, de agregação e redes ópticas metropolitanas, entre outros:

Redução significativa do TCO. A óptica XR possibilita que um ou vários transceptores de baixa velocidade se conectem diretamente a um transceptor de alta velocidade em uma configuração ponto a multiponto, reduzindo o número de transceptores ópticos na rede em aproximadamente 50% e removendo inúmeras plataformas de agregação de tráfego de Camada 1/2 para uma redução significativa no custo total de propriedade (figura 2). Uma análise técnico-econômica realizada na rede da BT, que consistia em 226 redes em ferradura conectando 880 nós intermediários e era representativa de uma ampla gama de redes metropolitanas através de uma geografia nacional, revelou uma economia de TCO de 76% em cinco anos em comparação com uma arquitetura tradicional baseada em ROADMs e transponders ponto a ponto.

Fig. 2 - Simplificação da rede por meio da redução de equipamentos

Arquitetura simplificada. Como muitas tecnologias de rede de acesso, a óptica XR é baseada em uma arquitetura de difusão (broadcast). Aproveitando a tecnologia de subportadora digital Nyquist, um único transceptor de 400 Gbps pode gerar subportadoras de 16×25 Gbps de baixa velocidade que podem ser direcionadas para diferentes destinos. Com isso a tecnologia coerente chega até às redes óticas passivas (PON), suportando redes de fibra única e fibra dupla, bem como fluxos de tráfego simétricos e assimétricos. A óptica XR permite um aumento de ordem de magnitude na capacidade com a capacidade de suportar terabits de capacidade na infraestrutura de fibra única existente com suporte DWDM programável. Isso faz com que a flexibilidade seja aumentada com taxas de transmissão programáveis e/ou potência de canal por subportadora para estender o alcance onde for necessário. Também pode ser implementada perfeitamente na infraestrutura de fibra existente, aproveitando os blocos de construção, como divisores, filtros e amplificadores, viabilizando uma integração suave de tecnologia coerente em redes de detecção direta. Isso leva a um ROI maximizado e a um tempo de comercialização mais rápido para serviços de negócios de próxima geração.
Aumento em ordem de magnitude da capacidade. A tecnologia de acesso atual limita a capacidade de 10G a 40G. Estender a tecnologia coerente do núcleo até a borda / acesso eleva o nível de capacidade para 400G e além. Isso permite uma tecnologia de transporte óptico altamente escalável em toda a rede, ao mesmo tempo em que atende às demandas de capacidade atuais e futuras para uma rede preparada para o futuro.
Alocação de capacidade definida por software. O aumento dos dispositivos conectados e da largura de banda que eles consomem agrava a tensão nas redes, aumentando as intervenções manuais e a necessidade de visitas técnicas aos locais. A óptica XR permite uma alocação dinâmica e rápida da capacidade, atribuindo mais subportadoras digitais, sem planejamento complexo e deslocamento dos demorados de técnicos aos locais. A capacidade pode ser alocada permanentemente ou por um determinado período, e esse processo pode ser realizado de forma manual ou automatizada.
Produtibilidade em alto volume. No mercado de acesso/borda metropolitano orientado por volume, o equipamento de rede deve ser econômico. Embora a tecnologia coerente seja tecnologicamente sofisticada, estendê-la até a borda requer um projeto meticuloso, com pegada compacta, baixo consumo de energia, custo-benefício e capacidade de produtibilidade em alto volume. Isso pode ser alcançado por meio de um alto nível de integração monolítica e projeto inteligente dos principais blocos de construção, como o processador de sinal digital (DSP) e o subconjunto de transmissão/recepção de sinal óptico (TROSA). Os DSPs compactos, potentes e de baixo consumo de energia oferecem esquemas avançados de modulação, suportam subportadoras digitais ponto a ponto e ponto a multiponto, fornecem recursos de transponder virtual e melhoram o gerenciamento. A integração vertical monolítica pode oferecer um TROSA altamente integrado com alto desempenho óptico, maior confiabilidade e capacidade de produtibilidade em alto volume.
Soluções baseadas em padrões. Para que uma tecnologia seja difundida no mercado, ela deve ser baseada em padrões. O “Open XR Forum” promove a colaboração entre os seus membros – 25 e contando, desde operadores de rede, fabricantes de equipamentos de rede e fornecedores de componentes/subsistemas – para acelerar a adoção de plugáveis inteligentes e coerentes e para conduzir a padronização das interfaces de rede a fim de garantir a interoperabilidade de vários fornecedores e um ecossistema de soluções aberto e de múltiplas fontes.
Gerenciamento flexível.Os plugáveis coerentes de hoje são gerenciados usando um modelo de informação padronizado baseado em registros, que o dispositivo host e o módulo plugável devem suportar para alcançar a interoperabilidade. Essa abordagem tem desvantagens quando se trata de recursos de rede mais avançados e, além disso, vincula o gerenciamento aos ciclos de implantação do dispositivo host. À medida que os plugáveis coerentes absorvem mais funcionalidades e expandem sua gama de possíveis dispositivos host para além dos dispositivos IP, seu gerenciamento se torna complexo. O “Open XR Forum” emitiu especificações que introduzem um paradigma de gerenciamento duplo que permite o gerenciamento desagregado de rede de plugáveis coerentes inteligentes do Open XR. Essa arquitetura preserva o atual caminho de gerenciamento baseado em registros para aplicativos e recursos suportados nas MSAs existentes e futuras, enquanto introduz um paradigma de “gerenciamento duplo” de IP/Ethernet. Isto acelera a implantação de recursos inovadores e a rápida introdução de aplicativos avançados com funcionalidade de transporte virtualizada, sem o atraso do codesenvolvimento e implantação em cada dispositivo de hospedagem na rede. Embora concebido como um método para introduzir rapidamente aplicações ópticas coerentes ponto-multiponto, ele também apresenta recursos avançados de transporte e gerenciamento remoto para aplicativos ponto a ponto. Recursos inteligentes no nível do sistema, como telemetria de streaming, alocação dinâmica de capacidade e interoperabilidade intergeracional, também são os principais recursos ópticos XR.
Arquitetura de rede multigeracional. As tecnologias de rede precisam ser dimensionadas para velocidades mais altas de forma contínua e rápida, com o mínimo de interrupção das operações diárias. A capacidade da óptica XR para transceptores de baixa velocidade comunicarem direta e simultaneamente com um transceptor de hub de alta velocidade simplifica a expansão da capacidade da rede, ao desacoplar as atualizações de nós em toda a rede, permitindo que certos vãos/links ou nós sejam atualizados para uma maior capacidade enquanto o restante da rede permanece inalterado. Isso alinha o Capex com as demandas reais de capacidade.

Resumindo, a demanda de capacidade está cada vez maior e a necessidade de maior flexibilidade impulsionada por aplicativos em nuvem são as forças motrizes por trás da extensão da tecnologia óptica coerente até a borda da rede. Isto não deve vir com a complexidade como um compromisso. A óptica XR fornece uma arquitetura transformadora para estender a tecnologia óptica coerente e seus benefícios do núcleo até a borda, permitindo que as operadoras de rede resolvam os desafios atuais de forma eficiente e econômica, ao mesmo tempo em que garante uma arquitetura simples e à prova de futuro.