ROADM per la trasmissione WDM 400G

Con il progredire delle reti ottiche globali, cresce la necessità di nuove tecnologie, come il 400G, che soddisfino le esigenze degli operatori di rete. Lo streaming video, l'aumento dei volumi di dati, la rete 5G, il lavoro in remoto e le necessità aziendali in continua crescita creano esigenze di larghezza di banda estreme.

Anche gli operatori di rete e i data center stanno adottando la trasmissione WDM per incrementare la velocità di trasferimento dei dati, aumentare la larghezza di banda e migliorare l'esperienza degli utenti. Per risolvere alcuni dei problemi comuni della trasmissione WDM 400G, come la portata ridotta della trasmissione, vengono utilizzati i ROADM. Di seguito, abbiamo approfondito il tema dei ROADM per la trasmissione WDM 400G.

Tecnologia ROADM (Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer)

ROADM è un dispositivo con accesso a tutte le lunghezze d'onda di una linea in fibra. Introdotto all'inizio degli anni 2000, il ROADM consente la configurazione/riconfigurazione remota dei percorsi di luce dalla A alla Z. Il suo standard di rete consente di bloccare, aggiungere, reindirizzare o far passare fasci di luce visibile e infrarossi modulati (IR) nella rete in fibra ottica a seconda della particolare lunghezza d'onda.

I ROADM sono impiegati nei sistemi che utilizzano il wavelength division multiplexing (WDM). Inoltre, supportano più di due direzioni nei siti per le reti ottiche a maglia. A differenza del suo predecessore, l'OADM, il ROADM è in grado di adattare la configurazione add/drop rispetto a quella pass-through in caso di variazione dei modelli di traffico.

Di conseguenza, le operazioni sono semplificate dall'automazione delle connessioni attraverso un sito intermedio. Ciò significa che non è necessario impiegare tecnici per eseguire patch manuali in risposta a una nuova lunghezza d'onda o modificare il percorso di una lunghezza d'onda. Il risultato è un traffico di rete ottimizzato, in cui le richieste di larghezza di banda sono soddisfatte senza dover sostenere costi aggiuntivi.

Panoramica dell'open ROADM

Open ROADM è una soluzione pluggable 400G che promuove l'interoperabilità tra i vari fornitori di apparecchiature ottiche, tra cui ROADM, transponder e ottiche pluggable. Questa soluzione definisce alcuni requisiti di interoperabilità ottica per ROADM e comprende dispositivi hardware che gestiscono e instradano il traffico sulle linee in fibra ottica.

Inizialmente, Open ROADM è stato progettato per far fronte all'aumento del traffico dati sulle reti wireless registrato tra il 2007 e il 2015. I componenti principali di Open ROADM - switch ROADM, ottica collegabile e transponder - sono controllabili tramite un'API basata su standard aperti accessibile attraverso un controller SDN.

Uno degli obiettivi principali di Open ROADM è garantire che gli operatori di rete e i fornitori elaborino un approccio universale alla progettazione di reti flessibili, scalabili ed economiche. Offre inoltre un modello standard per semplificare la gestione dell'infrastruttura di rete ottica multi-vendor.

Trasmissione 400G e WDM

La trasmissione WDM è una tecnica di multiplazione di diversi segnali ottici portanti attraverso un singolo canale di fibra ottica, variando la lunghezza d'onda delle luci laser. Questa tecnologia consente a diversi flussi di dati di viaggiare in entrambe le direzioni su una rete in fibra, aumentando la larghezza di banda e riducendo il numero di fibre utilizzate nella rete primaria o nella linea di trasmissione.

Con l'adozione della tecnologia 400G in vari settori, è necessario che i sistemi di rete in fibra ottica si adattino e supportino l'aumento della velocità e della capacità dei dati. La tecnica di trasmissione WDM offre questa comodità ed è considerata una tecnologia di scelta per la trasmissione di grandi quantità di dati su reti/siti. Le reti basate su WDM possono anche gestire un traffico di dati a velocità diverse su un canale ottico, consentendo una maggiore flessibilità.

Il WDM 400G deve ancora affrontare una serie di sfide. Ad esempio, l'elevata frequenza di simboli stressa il DAC/ADC in termini di larghezza di banda, mentre la modulazione di ampiezza in quadratura (QAM) di ordine elevato stressa il DAC/ADC in termini di ENOB (numero effettivo di bit)

Per quanto riguarda le prestazioni di trasmissione, il QAM di ordine elevato richiede un rapporto segnale-rumore ottico (OSNR) maggiore sul lato del ricevitore, riducendo la portata della trasmissione. Inoltre, è più sensibile all'accumulo di rumore di fase lineare e non lineare. La maggior parte di questi vincoli può essere risolta con l'uso di architetture ROADM. Ne parliamo qui di seguito.

Open ROADM MSA e l'architettura ROADM per 400G WDM

L'Open ROADM MSA definisce alcune specifiche di interoperabilità per gli switch ROADM, le ottiche collegabili e i transponder. La maggior parte dei ROADM presenti sul mercato sono dispositivi proprietary costruiti da fornitori specifici che rendono l'interoperabilità piuttosto difficile. L'Open ROADM MSA cerca quindi di fornire le basi tecniche per implementare reti con una maggiore flessibilità.

In altre parole, Open ROADM mira a disaggregare la rete dati consentendo la coesistenza di più transponder e fornitori di ROADM con poche restrizioni. Questo può essere molto utile per i sistemi WDM 400G, soprattutto quando si presentano problemi di tempi di consegna e di scorte, in quanto la possibilità di combinare e abbinare può aiutare a eliminare i ritardi.

Sfruttando il WDM per il guadagno della fibra e i sistemi di linee ottiche con i ROADM, gli operatori di rete possono progettare percorsi virtuali in fibra tra due punti su topologie di fibra complesse. In altre parole, i ROADM introducono un underlay di trasporto logico di connessioni a router single-hop che possono essere ottimizzate per adattarsi alla topologia del traffico IP. Questi aspetti giocano un ruolo fondamentale nel promuovere l'adozione del 400G, che offre la tanto necessaria capacità di portata, flessibilità ed efficienza agli operatori di rete.

Detto questo, nel corso degli anni i ROADM si sono evoluti per supportare la tecnologia WSS flexile-grid. Una delle architetture ROADM di base utilizza filtri fissi per l'add/drop, mentre le altre architetture offrono flessibilità nell'assegnazione delle lunghezze d'onda/colori o la possibilità di instradare liberamente le lunghezze d'onda in qualsiasi direzione senza alcuna restrizione. Ciò significa che è possibile implementare una rete a più gradi con percorsi in fibra multipli per ogni nodo che si collega a siti diversi. Il vantaggio è che è possibile spostare il traffico su un altro percorso se un percorso in fibra non funziona.

Conclusioni

Mentre i data center e gli operatori di rete si adoperano per ridurre al minimo i costi complessivi della rete IP-ottica, c'è una spinta ad implementare topologie IP robuste, flessibili e ottimizzate. Utilizzando interfacce client da 400GbE, i ROADM per 400G possono soddisfare i requisiti di volume in continua crescita degli operatori DCI e cloud. Allo stesso modo, l'implementazione di moduli collegabili e lo sfruttamento della tecnica di trasmissione WDM aumentano la capacità della rete e riducono significativamente il consumo energetico, semplificando al contempo la manutenzione e l'assistenza.