Quebrando barreiras de acesso com plugáveis coerentes e inteligentes ponto a ponto e ponto a multiponto

Os plugáveis coerentes inteligentes da tecnologia inovadora “XR optics” estão resolvendo o problema da agregação metropolitana. A solução aproveita o processamento avançado de sinais digitais para subdividir a transmissão e a recepção de um espectro de comprimento de onda determinado em uma série de canais de menor frequência.

Andrés Madero, CTO da Infinera para América Latina e Caribe

  Ao longo da última década, a demanda por capacidade de rede cresceu continuamente, impulsionada pela migração implacável para aplicativos baseados em nuvem. Um relatório recente da ACG Research revelou que as redes metropolitanas residenciais de banda larga e 5G com fronthaul/backhaul estão crescendo com uma CAGR – taxa de crescimento anual composta de 45% e 43% respectivamente, o que equivale à duplicação da largura de banda quase a cada dois anos. Para uma perspectiva, 350 bilhões de gigabits de novos dados são criados todos os dias, e 79 anos de vídeo são transmitidos pela rede a cada segundo.

  Enquanto as redes metropolitanas residenciais de banda larga e 5G com fronthaul/backhaul são os segmentos do mercado que mais crescem, as redes de núcleo/longa distância estão crescendo em um ritmo muito mais modesto e criando uma discrepância não apenas na taxa de crescimento, mas também na economia de escala. As tecnologias de borda/acesso são baseadas em custo muito baixo e alto volume, com capacidade máxima de 10 Gbps, enquanto suas contrapartes de rede principal são projetadas em torno de alto desempenho, o que se reflete no aumento constante da capacidade por comprimento de onda.

  O outro aspecto são os aplicativos em nuvem e os dispositivos móveis de última geração, como o 5G, pois exigem locais de computação de borda de acesso múltiplo (MEC), que fornecem um acesso rápido aos recursos de computação e armazenamento próximos para reduzir a latência e melhorar o desempenho. A demanda por sites MEC está crescendo muito rapidamente nas áreas metropolitanas e requer uma conectividade distribuída por toda a rede.

  No entanto, as arquiteturas de rede de acesso e agregação se baseiam na conectividade ponto a ponto. À medida que mais dispositivos conectados são adicionados à rede e mais capacidade é exigida, a complexidade da rede dispara, com inúmeras visitas aos nós da rede e a necessidade constante de reestruturar a rede para lidar com esse crescimento. Ao mesmo tempo, os provedores de serviços devem conter os gastos de Capex e Opex e manter a rede simples. Estes desafios só podem ser superados por uma grande mudança tecnológica – estendendo a tecnologia coerente até a borda.

Estendendo a óptica coerente até a borda com plugáveis inteligentes

  Os plugáveis coerentes inteligentes da tecnologia inovadora “XR optics” estão resolvendo o problema da agregação metropolitana. XR optics aproveita o processamento avançado de sinais digitais para subdividir a transmissão e a recepção de um espectro de comprimento de onda determinado em uma série de canais de menor frequência denominados subportadoras digitais. Essas subportadoras podem ser gerenciadas de forma independente e atribuídas a diferentes destinos permitindo a primeira conectividade escalável ponto a multiponto, direta de baixa velocidade a alta velocidade do transceptor óptico do setor sobre um par de fibras ou uma única fibra, como mostra a figura abaixo.

  A tecnologia XR optics está repleta de características a nível de sistema e oferece um desempenho óptico líder e funções de rede ópticas avançadas em um formato muito compacto, como 0 dBm em um plugável QSFP-DD. Ele pode ser hospedado em roteadores e switches, não apenas em equipamentos típicos de transporte óptico. XR optics também suporta a conectividade ponto a ponto e ponto a multiponto. Isso tem grandes implicações nas redes ópticas de acesso, agregação e metropolitanas, entre outras:

• Redução significativa do TCO – custo total de propriedade. Ao permitir que um ou vários transceptores de baixa velocidade se conectem diretamente a um transceptor de alta velocidade em uma configuração ponto a multiponto, XR optics oferece uma redução significativa do TCO. Ela o faz reduzindo imediatamente o número de transceptores ópticos e elementos da rede em aproximadamente 50% e removendo inúmeras plataformas de camadas 1 e 2 para agregação de tráfego. Uma análise técnico-econômica foi realizada na rede da BT, composta por 226 redes em ferradura conectando 880 nós intermediários, representativos de uma ampla gama de redes metropolitanas ao longo de uma geografia nacional. A análise revelou uma economia de TCO de 76% durante um período de cinco anos em comparação com uma arquitetura tradicional baseada em ROADMs e transponders ponto a ponto.

• Aumento da capacidade por ordem de grandeza. Capacidades atuais da tecnologia de acesso tem um limite de 10G-40G, enquanto a tecnologia coerente eleva o nível de capacidade para 400G e além. A ampliação da tecnologia coerente do núcleo até a borda metropolitana/de acesso permite uma tecnologia de transporte óptico abrangente e altamente escalável em toda a rede, ao mesmo tempo em que atende às demandas de capacidade atuais e futuras para uma rede à prova de futuro.

• Arquitetura ponto a multiponto. Os padrões de tráfego “hub-and-spoke” no acesso e na agregação da rede metropolitana estão desalinhados com a tecnologia ponto a ponto usada para transportar esse tráfego. Cada extremidade de uma conexão ponto a ponto deve operar na mesma velocidade, o que resulta em uma arquitetura de transporte extremamente ineficiente que requer um grande número de transceptores reservados como de dispositivos de agregação intermediários que “aceleram” os fluxos de tráfego. A configuração de software da tecnologia XR optics permite a implantação perfeita em praticamente qualquer infraestrutura de rede, incluindo pares de fibras, trabalho de fibra única, ROADMs em cascata e em configurações como anéis, ferraduras, hub-and-spoke, etc. Além disso, com uma granularidade comum de 25 Gbps por subportadora, um único transceptor de hub de XR optics pode atribuir simultaneamente uma ou mais subportadoras N x 25 Gbps para um ou vários destinos. A configuração ponto a multiponto da XR optics também a torna uma ótima opção para redes de transmissão, como as PON. Os operadores de rede podem adotar uma abordagem por fases e orientada para os negócios para implantar XR optics sobre sua infraestrutura PON existente e seus componentes, incluindo os links de fibra única, os divisores de PON, os amplificadores e as OLTs/ONTs.

• Ponto a ponto sem compromisso. Quando a conectividade ponto a ponto é necessária, a XR optics é projetada para habilitá-la sem comprometer o desempenho ou o gerenciamento. O alto desempenho óptico da XR optics, os 0 dBm no fator de forma QSFP-DD e a modelagem espectral permitem conectividade escalável de 400G em distâncias mais longas, e sobre os atuais blocos de construção de redes ópticas, tais como filtros, ROADMs, etc. O gerenciamento aprimorado da XR optics e os recursos incorporados permitem uma maior rapidez de resposta, diagnósticos rápidos e a previsão de falhas com telemetria em tempo real.

• Alocação de capacidade definida por software. A largura de banda consumida pelo número crescente de dispositivos conectados agrava a tensão nas operações da rede, aumentando as intervenções manuais e o acesso necessário nos locais (truck rolls). A XR optics permite uma alocação rápida e dinâmica da capacidade, atribuindo mais subportadoras digitais, sem necessidade de planejamento complexo e demoradas intervenções locais (truck rolls). A capacidade pode ser alocada permanentemente ou por um determinado período, manualmente ou acionada pela automação de software.

• Alto volume de produção. Nos mercados orientados por grande volume, como o acesso metropolitano/de borda, o custo-benefício dos equipamentos de rede torna-se primordial. Embora a tecnologia coerente seja tecnologicamente sofisticada, estendê-la até a borda requer projetos meticulosos centrados em dimensões compactas, um baixo consumo de energia e a capacidade de fabricação de alto volume. Tais atributos podem ser alcançados por meio de um alto nível de integração monolítica e um projeto inteligente de blocos de construção chave, como os DSPs e os TROSAs. Os DSPs compactos, potentes e de baixo consumo oferecem esquemas avançados de modulação, suportam ponto a ponto e ponto a multiponto com subportadoras digitais, fornecem recursos de transponder virtual e aprimoram o gerenciamento. A integração vertical monolítica oferece um TROSA altamente integrado com desempenho óptico líder, maior confiabilidade e fabricação de alto volume.

• Soluções baseadas em padrões. Para que uma tecnologia seja difundida em toda a rede, ela deve ser baseada em padrões. Vários fóruns de padrões foram fundados nos últimos anos para definir especificações, realizar testes de interoperabilidade e estabelecer MSAs. Um desses fóruns é o Open XR Forum, fundado para fomentar a colaboração entre os membros para acelerar a adoção de arquiteturas inteligentes de rede ponto a ponto e ponto a multiponto, e impulsionar a padronização das interfaces de rede para garantir a facilidade da interoperabilidade de vários fornecedores e de um ecossistema de soluções aberto e de múltiplas fontes.

• Gerenciamento flexível de ponta a ponta. Os plugáveis coerentes de hoje são gerenciados usando modelos de informações padronizados baseados em registros, como CMIS ou CFP MIS/MDIO, que o dispositivo host e o módulo plugável devem suportar para alcançar a interoperabilidade. Embora essas interfaces forneçam recursos tradicionais de gerenciamento para uma conectividade simples ponto a ponto, elas têm desvantagens quando se trata de redes mais avançadas, como o gerenciamento vinculado aos ciclos de desenvolvimento e implantação do roteador. Como os plugáveis inteligentes e coerentes, como a XR optics, suportam configurações mais amplas e fornecem funcionalidades avançadas a nível de sistema, uma nova arquitetura de gerenciamento teve que ser definida. O Open XR Forum lançou recentemente as especificações de gerenciamento melhoradas para alcançar isto.

• Arquitetura de rede multigeracional. A demanda crescente de largura de banda requer tecnologias de rede que se expandam de forma rápida e contínua para velocidades mais altas com o mínimo de interrupção das operações diárias. Uma pesquisa recente da Heavy Reading revelou que “Simplicidade das atualizações de gerações ópticas” é o benefício mais significativo da XR optics (figura abaixo). De fato, a capacidade exclusiva da XR optics para transceptores de baixa velocidade se comunicarem direta e simultaneamente com um transceptor de alta velocidade no hub elimina a situação em que uma atualização de um único local força uma atualização em toda a rede. Como resultado, certos intervalos/links ou nós podem ser atualizados para uma maior capacidade, enquanto o resto da rede permanece inalterado, alinhando assim o CapEx com as demandas reais de capacidade.

Resumo

A crescente demanda de capacidade e a necessidade de maior flexibilidade impulsionada pelas aplicações em nuvem são as forças motrizes por trás da extensão da tecnologia óptica coerente até a borda da rede. É uma questão de “quando”, e não de “por quê”. A tecnologia XR optics fornece uma arquitetura transformadora para estender a tecnologia óptica coerente e seus benefícios desde o núcleo até a borda, permitindo que os operadores de rede resolvam os desafios atuais de forma eficiente e econômica, enquanto garantem uma arquitetura simples e voltada para o futuro.