ROADM für 400G WDM-Übertragung

Mit der Weiterentwicklung globaler optischer Netze steigt der Bedarf an neuen Technologien wie 400G, die die Anforderungen der Netzbetreiber erfüllen. Videostreaming, steigende Datenmengen, 5G-Netzwerke, Remote-Arbeiten und ständig wachsende geschäftliche Anforderungen schaffen extreme Bandbreitenanforderungen.

Netzbetreiber und Rechenzentren setzen auch auf WDM-Übertragung, um die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, die Bandbreite zu steigern und ein besseres Nutzererlebnis zu schaffen. Und um einige der üblichen 400G-WDM-Übertragungsprobleme zu lösen, wie z. B. eine geringere Übertragungsreichweite, werden ROADMs eingesetzt. Im Folgenden erfahren Sie mehr über ROADM für die 400G-WDM-Übertragung.

ROADM-Technologie (Reconfigurable optical add-drop multiplexer)

ROADM ist ein Gerät mit Zugriff auf alle Wellenlängen einer Glasfaserleitung. Das Anfang der 2000er Jahre eingeführte ROADM ermöglicht die Fernkonfiguration/Rekonfiguration von Lichtpfaden von A bis Z. Sein Netzwerkstandard ermöglicht es, sichtbare Lichtstrahlen und moduliertes Infrarot (IR) im Glasfasernetz je nach Wellenlänge zu blockieren, hinzuzufügen, umzuleiten oder durchzulassen.

ROADMs werden in Systemen eingesetzt, die Wellenlängenmultiplexing (WDM) verwenden. Es unterstützt auch mehr als zwei Richtungen an Standorten für optische Mesh-basierte Netzwerke. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger, dem OADM, kann ROADM die Add/Drop- bzw. Pass-Through-Konfiguration anpassen, wenn sich die Verkehrsmuster ändern.

Dadurch wird der Betrieb vereinfacht, indem die Verbindungen über einen Zwischenstandort automatisiert werden. Dies bedeutet, dass keine Techniker eingesetzt werden müssen, um manuelle Patches als Reaktion auf eine neue Wellenlänge durchzuführen oder den Pfad einer Wellenlänge zu ändern. Das Ergebnis ist ein optimierter Netzwerkverkehr, bei dem die Bandbreitenanforderungen ohne zusätzliche Kosten erfüllt werden.

Überblick über Open ROADM

Open ROADM ist eine steckbare 400G-Lösung, die sich für die herstellerübergreifende Interoperabilität optischer Geräte einsetzt, darunter ROADMs, Transponder und steckbare Optiken. Diese Lösung definiert einige optische Interoperabilitätsanforderungen für ROADM und umfasst Hardwaregeräte, die den Datenverkehr über die Glasfaserleitungen verwalten und leiten.

Ursprünglich wurde Open ROADM entwickelt, um dem Anstieg des Datenverkehrs in drahtlosen Netzwerken zwischen 2007 und 2015 zu begegnen. Die Hauptkomponenten von Open ROADM - ROADM-Switch, steckbare Optiken und Transponder - sind über eine auf offenen Standards basierende API steuerbar, die über einen SDN-Controller zugänglich ist.

Eines der Hauptziele von Open ROADM ist es, sicherzustellen, dass Netzbetreiber und Anbieter einen universellen Ansatz für die Entwicklung von Netzwerken entwickeln, die flexibel, skalierbar und kostengünstig sind. Außerdem bietet es ein Standardmodell zur Rationalisierung der Verwaltung von optischen Netzwerkinfrastrukturen verschiedener Anbieter.

400G und WDM-Übertragung

Bei der WDM-Übertragung werden mehrere optische Trägersignale durch einen einzigen Glasfaserkanal gemultiplext, indem die Wellenlänge des Laserlichts verändert wird. Mit dieser Technologie können verschiedene Datenströme in beide Richtungen über ein Glasfasernetz übertragen werden, wodurch sich die Bandbreite erhöht und die Anzahl der im Primärnetz oder in der Übertragungsleitung verwendeten Glasfasern verringert.

Da die 400G-Technologie in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist, müssen sich Glasfasernetzwerke an die steigenden Datengeschwindigkeiten und -kapazitäten anpassen und diese unterstützen. Die WDM-Übertragungstechnik bietet diesen Komfort und gilt als Technologie der Wahl für die Übertragung größerer Datenmengen über Netzwerke/Standorte. WDM-basierte Netze können auch verschiedenen Datenverkehr mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über einen optischen Kanal leiten, was eine größere Flexibilität ermöglicht.

400G WDM steht noch vor einer Reihe von Herausforderungen. Zum Beispiel belastet die hohe Symbolrate den DAC/ADC in Bezug auf die Bandbreite, während die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) hoher Ordnung den DAC/ADC in Bezug auf seine ENOB (effektive Anzahl von Bits) belastet.

Was die Übertragungsleistung anbelangt, so erfordert die QAM hoher Ordnung ein höheres optisches Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) auf der Empfängerseite, was die Übertragungsreichweite verringert. Außerdem ist sie empfindlicher gegenüber der Akkumulation von linearem und nichtlinearem Phasenrauschen. Die meisten dieser Einschränkungen können mit ROADM-Architekturen gelöst werden. Mehr dazu weiter unten.

Open ROADM MSA und die ROADM-Architektur für 400G WDM

Die Open ROADM MSA definiert einige Interoperabilitätsspezifikationen für ROADM-Switches, steckbare Optiken und Transponder. Bei den meisten ROADMs auf dem Markt handelt es sich um proprietäre Geräte, die von bestimmten Anbietern gebaut werden, was die Interoperabilität etwas erschwert. Die Open ROADM MSA soll daher die technische Grundlage für den Einsatz von Netzen mit erhöhter Flexibilität schaffen.

Mit anderen Worten zielt Open ROADM darauf ab, das Datennetz zu disaggregieren, indem die Koexistenz mehrerer Transponder und ROADM-Anbieter mit einigen Einschränkungen ermöglicht wird. Dies kann für 400G-WDM-Systeme sehr hilfreich sein, insbesondere bei Problemen mit Vorlaufzeiten und Lagerbeständen, da durch die Möglichkeit der Mischung und Anpassung Verzögerungen vermieden werden können.

Durch die Nutzung von WDM für die Faserverstärkung sowie von optischen Leitungssystemen mit ROADMs können Netzbetreiber virtuelle Faserpfade zwischen zwei Punkten über einige komplexe Fasertopologien entwerfen. Das heißt, ROADMs führen ein logisches Transport-Underlay aus Single-Hop-Router-Verbindungen ein, das für die IP-Verkehrstopologie optimiert werden kann. Diese Aspekte spielen eine entscheidende Rolle bei der Förderung der 400G-Einführung, die den Netzbetreibern die dringend benötigte Kapazitätsreichweite, Flexibilität und Effizienz bietet.

ROADMs haben sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt, um die Flexile-Grid-WSS-Technologie zu unterstützen. Eine der grundlegenden ROADM-Architekturen verwendet feste Filter für Add/Drop, während die anderen Architekturen Flexibilität bei der Zuweisung von Wellenlängen/Farben oder die Möglichkeit bieten, Wellenlängen in jede beliebige Richtung mit wenigen bis keinen Einschränkungen zu routen. Dies bedeutet, dass Sie ein Multi-Grad-Netzwerk mit mehreren Glasfaserpfaden für jeden Knoten implementieren können, der mit verschiedenen Standorten verbunden ist. Der Vorteil ist, dass Sie den Datenverkehr auf einen anderen Pfad verlagern können, wenn ein Glasfaserpfad nicht funktioniert.

Fazit

Da Rechenzentren und Netzwerkbetreiber daran arbeiten, die Gesamtkosten für IP-optische Netzwerke zu minimieren, wird die Implementierung robuster, flexibler und optimierter IP-Topologien immer wichtiger. Durch die Verwendung von 400GbE-Client-Schnittstellen können ROADMs für 400G die ständig wachsenden Volumenanforderungen von DCI- und Cloud-Betreibern erfüllen. Durch den Einsatz von steckbaren Modulen und die Nutzung der WDM-Übertragungstechnik wird die Netzwerkkapazität erhöht, der Stromverbrauch erheblich gesenkt und die Wartung und der Support vereinfacht.