El crecimiento incesante del consumo de datos —fue impulsado por la transmisión, los servicios de nube, las cargas de trabajo de IA y el Internet de las Cosas— sustituye a las exigencias sin precedentes de la infraestructura de red mundial. Las redes de comunicación óptica de próxima generación son la columna vertebral que llevará este tráfico, y su éxito depende de un sólido ecosistema de estándares y protocolos emergentes.

Reseña de redes ópticas de próxima generación

Las redes ópticas de próxima generación se basan en la infraestructura de fibra óptica establecida para ofrecer un ancho de banda ultra-alta, una latencia de sub-millisecond y una seguridad mejorada. Están diseñadas para apoyar aplicaciones emergentes que incluyen vídeos de 8K y volumétricos, sistemas autónomos en tiempo real, cirugía remota y computación distribuida a gran escala. Para lograr esto, las arquitecturas de red están evolucionando desde enlaces simples de punto a punto a punto de configuración avanzada.

Estas redes también se extienden al dominio de acceso con redes ópticas pasivas de próxima generación (NG-PON2 y más allá) que impulsan servicios gigabit más profundos en hogares y empresas. En el núcleo y el metro, el cambio hacia sistemas abiertos y desglosados, como los definidos por el acuerdo de múltiples fuentes OpenROADM, permite a los operadores mezclar y combinar sistemas de línea óptica, transpondedores y controladores de red.

Normas emergentes en comunicación óptica

La normalización en redes ópticas es impulsada principalmente por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T), el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), y el Foro de Funcionamiento Optico de Internet (OIF). Cada cuerpo se centra en diferentes capas y aplicaciones, desde rejillas de longitud de onda de capa física hasta velocidades Ethernet de conexión.

Normas de la UIT-T

El sector de la normalización de las telecomunicaciones de ITU-T produce recomendaciones para redes de transporte óptico. UIT-T G.694.2 define la red flexible (Flex-Grid) para el multimillonario de la división de longitud de onda (WDM), reemplazando los canales fijos de 50 GHz con granularidades configurables de 12,5 GHz.

IEEE Standards

GLT2/002 GIELB [0] GLT2/St. [2] GLT2/s] [2.8]

OIF Standards

El módulo de conexión de Internet (OIF) de OIF2 para el futuro es compatible con el módulo de conexión de 400 GF2 [FLT]

Protocolos clave para redes ópticas de próxima generación

Las normas especifican parámetros de hardware; los protocolos rigen cómo los elementos de red se comunican y operan. Varios protocolos se han convertido en esenciales para redes ópticas flexibles, eficientes y programables.

Ethernet flexible (FlexE)

FlexE es un protocolo que resume la capa física de Ethernet a la tasa de enlace de desacoplamiento de la tarifa del cliente. En lugar de fijar una sola tasa de MAC (por ejemplo, 100 Gb/s) a una única interfaz física, FlexE permite múltiples 50 Gb/s o 100 Gb/s PHYs para ser conectados, sub-rificados, o canal

Red de Transporte Óptico (OTN) con ODUflex

El canal de control de la línea de transmisión de la línea de transmisión de la línea de la línea de transmisión de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la tecnología de la transmisión de la transmisión de la transmisión de la transmisión de la transmisión de la transmisión de la transmisión de datos.

Múltiples de goteo óptico reconfigurable (ROADM) y WSON

Los sistemas de transmisión de la capa de longitud de onda fija han evolucionado desde las arquitecturas incoloras, indicios, sin contención y sin retráctil (CDCG). El Wavelength Switched Optical Network (WSON)

Segment Routing sobre MPLS y IPv6 (SR‐MPLS / SRv6)

Aunque no es exclusivamente óptica, ]El montaje de la rutina (SR) se ha convertido en un protocolo poderoso para la ingeniería de tráfico en los ejes ópticos. La interfaz de la SR se superpone en la parte superior de la MPLS (SR-MPLS) o IPv6 (SRv6) proporcionan control de ruta explícito sin mantener el estado de flujo en los routers centrales.

Problemas para el despliegue de normas y protocolos emergentes

A pesar de los progresos, quedan varios retos importantes para los operadores de red y los proveedores.

Interoperabilidad e integración multi-Vendor

Incluso cuando se publican estándares, la interoperabilidad del mundo real suele disminuir. La prueba de conformidad entre los transceptores de diferentes proveedores, ROADMs y controladores es de tiempo y costoso. El impulso para la creación de redes ópticas abiertas (por ejemplo, OpenROADM, el transporte de paquetes ópticos abiertos de TIP) ha mejorado la situación, pero el sistema de conexión a extremo puede ser estrictamente elusivo.

Complejidad y automatización

Las redes ópticas de próxima generación introducen muchos nuevos parámetros: formato de modulación, tasa de baudio, corrección de errores de futuro (FEC) tipo, red de canales y niveles de potencia. Los operadores necesitan sistemas de control sofisticados, a menudo alimentados por inteligencia artificial, para optimizar estos para diferentes condiciones de tráfico.El plano de gestión debe manejar cientos de miles de parámetros a través de miles de nodos, que requieren controladores SDN que pueden aplicar políticas basadas en intención.

Costo y Consumo de Poder

A medida que las tasas de datos suban a 800 Gb/s y 1.6 Tb/s, cada generación de óptica coherente requiere más procesadores de señal digital de alta potencia (DSP) y más rápidos interfaces eléctricas. La industria está respondiendo con procesos CMOS de 7 nm y 5 nm, embalaje avanzado (co-packaged optic), y nuevos formatos de modulación que permiten el equilibrio de alcance y eficiencia de potencia.

Future Directions and Emerging Research

Mirando más allá de 2030, varias áreas de investigación prometen revolucionar aún más las redes ópticas.

Inteligencia Artificial para la Optimización de la Red

El aprendizaje automático (ML) se aplica cada vez más al diseño, operación y solución de problemas de red óptica. Los modelos AI pueden predecir la degradación de la fibra, optimizar la potencia de lanzamiento y detectar anomalías antes de que causen interrupciones. Los agentes de aprendizaje de refuerzo pueden ajustar dinámicamente las configuraciones y los formatos de modulación de ROADM para maximizar la entrada en patrones de tráfico cambiantes.

Más allá de 800 Gb/s: 1,6 TbE y 3.2 TbE

El IEEE 802.3 Ethernet de ancho de banda Los proyectos de evaluación necesitan 1,6 Tb/s y 3,2 Tb/s enlaces en este decenio. Desarrollo de 224 Gb/s por vía eléctrica (CEI‐224G) y PMD óptica con 400 Gb/s por longitud de onda (por ejemplo, 400 Gb/s de línea PAM4 o 400 Gb/s) están en vías de extender la línea 800.

Distribución de las claves cuánticas (QKD) y seguridad óptica

A medida que evolucionan las amenazas a la confidencialidad de los datos, QKD ofrece encriptación teóricamente indestructible mediante la distribución de claves criptográficas sobre fibra óptica utilizando estados cuánticos de luz. Aunque aún experimentales, la integración de canales QKD junto con el tráfico clásico DWDM está siendo estandarizada por la UIT-T (por ejemplo, en el Grupo de Estudio 15) y ETSI.

Space‐Division Multiplexxing (SDM) y fibra de Hollow‐Core

Para superar los límites de capacidad de la fibra de monomodo, SDM utiliza múltiples caminos espaciales: ya sea múltiples núcleos en un solo revestimiento de fibra (fibra multicolor) o diferentes modos en fibra de pocos modos. Mientras tanto, las fibras de banda magnética de núcleo hueco prometen reducir la latencia en aproximadamente un 30% y eliminar virtualmente los impedimentos no lineales, pero actualmente tienen una alta pérdida y requieren nuevos esquemas de amplificación.

Iniciativas de red óptica abierta

El grupo de transporte de paquetes ópticos abierto está creando diseños de referencia y planes de prueba de interoperabilidad multivendor para sistemas de línea óptica, transpondedores y interruptores de caja blanca abiertos. El Acuerdo de OpenROADM Multi‐Source (MSA) continúa evolucionando, agregando soporte para 400 Gb/s y 800 estándares de conexión de Gb/s y multi-Sp.

Conclusión

El futuro de las redes de comunicación óptica se está formando por una interacción armónica de estándares y protocolos que abarcan las capas físicas, de datos y de red. Desde las redes flexibles definidas por la UIT-T hasta los estándares Ethernet de alta velocidad de IEEE y los acuerdos de óptica coherentes de OIF, cada pieza es esencial para construir redes que sean escalables, programables y rentables.