עיצוב רשת אופטית מודולרית של תכונות עבור סקלאה עתידית

הדחף לתכנון מודולרי ברשת אופטית

התיאבון העולמי לפס רוחב פס מראה לא סימנים של להאטה.מ-5G הגב'ול ומרכזי נתונים להיפרקלוס סיבים אל בית (FTTH) ההרחבה ורשתות פרטיות ארגוניות, התשתית אופטית חייבת להתמודד עם נפח נתונים עולה באופן אקספוננציאלי בעוד שילוב פרוטוקולים חדשים ושיעורי קו גבוה יותר.

רכיבי רשת אופטיים מודולריים להתמודד עם מגבלות אלה על ידי פריצת הרשת בלוקים בניין מבוסס תקנים.גישה זו מאפשרת למפעילים יכולת בקנה מידה באופן מצטבר, מודולים חילופי ללא הפרעה שירות, ושילוב טכנולוגיות מתפתחות כמו קוהרנטי 800G, מערכות קו פתוח ורשת מוגדרת תוכנה (SDN) המיועדת למודולריות מן ההתחלה כבר לא אופציונלית - זה אסטרטגית עבור רשת אסטרטגית עבור יעילות ארוכת טווח ויעילות.

מה הם Modular Optical Network Components?

רכיבי רשת אופטיים מודולריים הם אלמנטים חומרה דיסקרטיים שניתן להתקין, להסיר, לשדרג או לתקן באופן עצמאי בתוך תשתית משותפת. הם בדרך כלל לדבוק גורמים צורה סטנדרטית בתעשייה וממשקים חשמליים / אופטיים, להבטיח יכולת בין-אופרציה על פני ספקים ודורות.

• (FLT:0)Optical Transceivers: ההרחבה: ההרחבה של מודולים (SFP, SFP+, QSFP-DD, OSFP, CFP) שממירים אותות חשמליים לאופטיים ולהיפך. transceivers Modular מאפשרים מרכזי נתונים ורשתות מובילות כדי לבחור את ההשגה, שיעור הנתונים (100G, 800G), וגל ללא אורכיור.
• (FLT:0 ,Optical Switches / Cross-Connects:FLT:1 מכשירים כי נתב אותות אופטיים באמצעות מערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) או גביש נוזלי (LC) טכנולוגיות. החלפת בדים מודולריים מאפשרים למפעילים להוסיף נמלים או יכולת על ידי הוספת מודולים חדשים או כרטיסי להב.
• (FLT:0) מגברי Amplifiers:FreaLT:1 , Erbium-doped סיבים מגבר (EDFAs) ו-Raman amplifiers אשר מגביר את עוצמת האות.מודול יחידות מגבר ניתן להחדיר לאורך טווח סיבים או מדף כרטיס קו כדי לפצות על אובדן ללא תיקון הקישור.
• (FLT:0) משתתפים פסיביים:FLT:1 Connectors, אדים, מתפצלים, וגליון גל של מספרxers (WDMs) בעוד פסיבי, רכיבים אלה נהנים עיצוב מודולרי כאשר נעשה שימוש ברכזות חלוקת סיבים ופאנלים חתומיים, המאפשרת התחדשות מהירה של הקצאות קלינג וגל.
• (FLT:0 טרמינלים קו אופטי (OLTs) ו- Optical Network Units (ONUs): FLT:1 ברשתות אופטיות פסיביות (PON), ®מודולריות OLT ® מקבלת כרטיסי קו עבור תקני PON שונים (GPON, XGS-PON, NG-PON2) על השימוש ב-SFPs, המאפשרים שינוי אופטי או בלעדי התקנים ללא שדרוגים של לקוחות שלמים.

רכיבים אלה חולקים את התכונה המשותפת של להיות חם, בעל יכולת שטח, ומעניין - עתיקות חיוניות עבור רשתות שנועדו להתפתח לאורך מחזורי חיים רב שנים.

עקרונות עיצוב לעתיד Scalability

כדי לממש את היתרון המלא של המודולריות, מהנדסים חייבים להטמיע עקרונות ספציפיים לתוך האדריכלות מההתחלה.עקרונות אלה שולטים הכל מגורמי צורה מכניים למטוסי בקרה תוכנה.

סטנדרט ו- Open Interfaces

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מודולריות בכל שכבה

המודולריות צריכה להרחיב מעבר אופטיקה מקלה.האסאסים עצמם צריכים לקבל כרטיסי קו, להחליף מודולים בד, ציוד חשמל ומעריצי קירור כיחידות עצמאיות.ב מתג מודולרי טיפוסי או נתב, השכבות הבאות נשמרות בנפרד:

• (ב) ,0) כרטיסי ההרחבה (FLT:0) אשר מארחים נמלים ומטפלים בעיבוד החבילה או בזינוק אופטי.
• (ב) ,0) כרטיסי Fabricsee FLT 1 אשר מספקים את מעבר ממטריקס; הוספת מודולים מרקים נוספים עולה דרך ספוט ללא החלפת כרטיסי קו.
• (ב) ,0) מודולי טורולר (FLT:1) אשר מפעילים את מערכת ההפעלה ואת מטוס הניהול.
• (ב) ,0) Power and הקירורFLT:1 מודולים שניתן יהיה לדרג או להחליף אותם כדי לתמוך במגירה גבוהה יותר של כוח.

מודולריות שכבתית זו מאפשרת למפעילים לשדרג את יכולת המעבר (למשל, מ-10 Tbps ל 25 Tbps per chassis) על ידי פשוט הוספת מודולים חדשים בד, בעוד כרטיסי קו נשארים תואמים אם הם תומכים במהירויות הנמל הנדרשות.

גמישות ל- Multi-Protocol ו- Multi-Rate Operation

דרישות מדרגיות עתידיות שמרכיבים תומכים במגוון של שערי נתונים ופרוטוקולים. A Modular Opt Transceiver צריך לפעול ב 10G, 25G, 50G, או 100G בהתאם לממשק המארח וליכולות המו"מ באופן דומה, מגבר מודולרי צריך להיות פרופילים של רווח שקוף שעובד עם אותות ישירות וקידוד משותף.

קידום עתידי: הדרך אל הדור הבא

תכנון לדרגות עתידיות פירושו אימוץ הצעד האבולוציוני הבא.לדוגמה, כרטיס קו מודולרי שתוכנן כיום צריך להתאים ZR / ZR+ coherent אופטיs (למשל, 400G-ZR מודולים ב QSFP-DD או OSFP גורמים) אפילו אם הפריסה הראשונית משתמשת רק 100G Directdetect.

• חתמת פנים כדי להתאים מודולים נוספים (למשל, OSFP-S עם עומק הכלוב מורחב).
• מעריצים קירור בעלי יכולת זרימת אוויר גבוהה יותר.
• ממשקי ניהול מוגדרים של חברות אשר יכולים לתמוך בפרוטוקולים של בקרת אופטיקה מתפתחת כגון CMIS (Common Management Interface Specification).

יתרונות עיצוב מודולרי

היתרונות של גישה מודולרית מנוהלת היטב הם למדידה על פני שני ממדים תפעוליים וכלכליים.

עלויות-אווירה וצמצום העלות הכוללת של הבעלות

במקום שדרוגים של Forklifts (reising מערכות שלמות), רשתות מודולריות מאפשרות למפעילים להשקיע באופן מצטבר. רשת שמתחילה עם 100G transceivers על כמה כרטיסי קו יכול מאוחר יותר להחליף או להוסיף 400G מודולים על אותה אספאס.העלות למודולים מאוחר יותר בדרך כלל טיפות עקב photonics ונפח סיליקון, כך הון יכול להיות פרוס כאשר הביקוש הוא מוגבל, בנוסף, הוא מקליד קלפטים, הוא יכול להיות מוגבל של סוגי קלפים מרובים.

מערכת ההפעלה Minimized Service Interruption

מודולים חמים-swappable מאפשרים תחזוקה ושדרוגים מבלי לקחת את כל הצומת לא מקוון.Inנשא רשתות, זה מתורגם להסכמים ברמת השירות (SLAs) עם זמינות של 5-תשעים.לדוגמה, מודול מגבר יכול להיות מוחלף בעוד הנתיב האופטי הוא כוון באופן זמני באמצעות טבעת מגובשת; עובר יכול להיות מוחלף ללא השפעה על יציאות אחרות באותו קו אפילו על מרכזי הרחבה אופטית במרכיבים סטנדרטיים של נתונים.

הגדלת Agility ואימוץ טכנולוגיה

ככל שטכנולוגיות אופטיות חדשות מופיעות – כגון 800G coherent, דיגיטלי-subcarrier מרובותxing, או מסופי קו אופטיים תואמים - רשתות מודולריות מאפשרות אימוץ מוקדם.המפעיל יכול לרכוש כמה טרנזקצירים חדשים ולשלב אותם לתוך משככי קיימים באמצעות נמלים מוסמכים, ולא לחכות לתוספת מוצר שלם.

מגוון ושרשרת האספקה חוסן

עיצובים מודולריים פתוחים להפחית את מנעול הספק - כאשר מרכיב דבק ב- MSA (הסכם קוד-מובילי), ספקים מרובים מתחרים על ביצועים, מחיר, וזמני להוביל.תחרות זו מניעה חדשנות והפחתה בעלויות תוך הגנה על המפעיל מפני הפרעות קוד יחיד - גורם קריטי בסביבה הגיאו-פוליטית ואספקה של ימינו.

אתגרים ושיקולים

עיצוב מודולרי אינו panacea; הוא מציג מורכבות שיש לנהל באמצעות הנדסה קפדנית משמעת תפעולית.

אימות Interoperability

למרות הסטנדרטים, לא כל המודולים עובדים ללא פגם עם כל המארחים.שווריאציות של תקציבי חשמל אופטיים, פרמטרים שווים או יישום קושחה יכולים לגרום לכישלונות קישור או ביצועים תת-אופטימיים.אופרות חייבות להשקיע בבדיקת יכולת בין-או במעבדה או באמצעות תוכניות הסמכה של ספקים - כדי לאמת שכל שילוב (טרנסרבטיבי, קלף, מתג, אפקט אפקט), פועל מגבר) עומד בפני מטרות חיוניות של קוד פתוח (F:

ניהול אנרגיה ועוצמה

אופטיקה מהירה יותר (400G, 800G) יכול לצרוך 10-15 W לכל מודול, יצירת חום משמעותי ב chassis. Modular עיצובים חייב לספק זרימת אוויר נאותה - לפני-בחזרה או צד-לצד - ולאפשר כיור חום שניתן לשדרג כמו מודולים כוח עולה.

מורכבות בניהול ותכנון

רשת מודולרית יש יותר חלקים נעים: transceivers בודדים, כרטיסי קו, מודולים מרקם ופאנלים קישור פסיביים.כל מודול יכול להיות קושחה משלו, ממשק ניהול (CMIS, I2C, MDIO), ונתוני טלמטארי. integrating אלה לתוך בקר מאוחד SDN או מערכת ניהול רשת (NMS) דורש פשטות ועיצוב קפדני חייב גם תוכנית חיים מודולים - קריינות, יכולות להגיע, תכנון שונות, יכולות תכנון, או סוללות.

מחיר ראשון Premium

מנגנונים מודולריים עם כוכבי לכת, אמצע המטוס, ומנגנונים חמים צפויים יותר לייצר מאשר מתגים קבועים-הגדרה.הפרסמת העלות יכולה להיות 20%-40% על מכשיר שווה ערך קבוע-צורה. עם זאת, פרמיה זו היא מתבטלת על ידי החיים השימושיים יותר של ההסממות (לעתים קרובות 7-10 שנים) לעומת 3-5 שנים של מתגים קבועים, עבור צמיחה גבוהה.

אסטרטגיות ליישום רשתות אמיתיות בעולם

הגבלת רשת אופטית מודולרית דורשת יישום בשלב ושינויים ברכישת ושיטות תפעוליות.

התחל עם צ'אסזה סטנדרטית

בחר צ'אסה פתוחה התומכת במגוון רחב של כרטיסי קו ואופטיקה מגובשת. מתגים מודרניים רבים תומכים כעת בסביבה הפתוחה של Open Network Install Environment (ONIE) ומאפשרת התקנת מערכות הפעלה מבוזרות (למשל, SONiC, Cumulus, OpenSwitch).

2.Leverage Pluggable Optics for First-Mile

התחל עם transceiversable כרטיסי קו קיימים כדי לענות על הצרכים לטווח קצר. השתמש QSFP-DD או OSFP יציאות כי הם מתאימים לאחור עם אופטיקה דלת (למשל, 100G באמצעות כבלי הפסקה) כמו הביקוש גדל, להחליף את האופטיקה דלת למודולים גבוהים יותר באותו נמלים, גם לשדרג את קושחית כרטיסי המארח כדי לתמוך בקצב החדש.

3.לבנה מערכת קו מודולרית (Open Line System)

עבור רשתות ליבה ארוכות-האול והמטרופולין, ליישם מערכת קו פתוח עם מגבר מודולרי, ROADM (reconfigurable Opt-drop multixer) להבים, ואופטיקה קוהרנטית שניתן לשדרג באופן עצמאי. השתמש ב- Open ROADM MSA או סטנדרטים דומים כדי להבטיח מגברים מודולריים וטרפוניים יכולים להיות מעורבים על פני ספקים אלה מאפשר גישה חדשה או אחרת כדי לשנות את שערי גל.

4.הפעלת בקרת תוכנה מבוססת תוכנה עבור אוטומציה

בקרים SDN (למשל, ONOS, OpenDaylight, או פלטפורמות מסחריות של נושא) יכולים להפוך את המודול האוטומטי גילוי, מתן, ואוסף טלמטרי.עם רכיבים מודולריים, הבקר יכול לתזזזזז משימות באורך גל, להתאים את רווח מגבר, ולנתב תנועה סביב מודולים פגומים - כל ללא התערבות אנושית זו מפחיתה תפעולית מעל ראשים ומזרזת את התגובה לדרישות.

מגמות עתידיות: מה הלאה עבור רשתות אופטיות מודולריות?

האבולוציה של המודולריות היא מאיצה כשהתעשייה נעה לעבר עוד יותר ארכיטקטורות, מוגדרת תוכנה, ואדריכלות מכוונת פוטוניקה.

Optics (ZR/ZR+)

גילוי קוהרנטי, שהיה מוגבל בעבר כרטיסי קו transponder גדולים, זמין כעת במודולים תואמים כמו 400G-ZR. מודולים אלה מאפשרים למפעילים להוסיף קישורים קוהרנטים לתאים הקיימים, תמיכה ב-80 ק"מ להגיע לחיבור מרכזי נתונים (DCI) ויישומים מטרו. הדור הבא -800G-ZR ומעבר - יפחיתו עוד את הכוח ואת גודלם של מודולים קוהרנטיים, מה שהופך את ההשפעה המודולים אפילו יותר.

אינטגרציה Photonics ו-Co-Packaging

מתפתח אופטיקה משותפת ארוזה (CPO) משלב את המנוע האופטי ישירות לתוך החבילה של מתג ASIC, צמצום אובדן ערוץ חשמל וצריכת חשמל, למרות שזה עשוי להיראות להפחית את המודולריות ברמת transceiver, CPO יהיה כנראה מיושם כמו מנועים אופטיים מודולריים שניתן להחליף או לשדרג באופן עצמאי של הגישה ההיברידית הזו שומרת על היתרון ההחלפה תוך דחיפה לממשק האופטי יותר להחלפת הממשק.

קונסולות אופטיות מבוססות Software-Defined Optical Transceivers

מודולים עתידיים ניתן לתכנת לפעול על פני מגוון רחב של אורכי גל, שיעורי נתונים ופורמטים מודולציה תחת שליטה בתוכנה.זה "מודולריות בלתי ניתנות להפעלה" יאפשר transceiver אחד לשרת תפקידים מרובים - מ 100G קצר-reach עד 400G ארוך-haul - פשוט על ידי קבלת פקודות תצורה של בקר SDN.

ניהול מודול אוטומטי Lifecycle Management

ככל שרשתות צומחות למאות אלפי מודולים, מעקב ידני של גרסאות קושחה, שולי ביצועים, וסוף החיים הופך לא מעשי. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לנתח טלמטרי ממרכיבים מודולריים כדי לחזות כישלונות, לייעל כוח, ולעורר באופן אוטומטי הזמנות חלופיות.שינוי זה יגרום לרשתות אופטיות אופטיות מודולריות יותר יעילות ויעילות יותר על פריסות מרובות לאורך שנים.

מסקנה

עיצוב רכיבי רשת אופטיים מודולריים אינו רק העדפה טכנית - זה הכרחי אסטרטגי לבניית תשתיות שיכולה בקנה מידה החסד עם הביקוש, להסתגל לטכנולוגיות חדשות, ולפעול עם הפרעות שירות מינימליות. על ידי חשיפת עקרונות של סטנדרטיזציה, מודולריות שכבתית, גמישות, ופעולות מוכחות עתידיות, ארכיטקטים ברשת יכולים ליצור בסיס התומכים בעומסי תנועה של היום וחדשנות של מחר, בעוד שמשתנים, עלות תחרותיות, ויתרונות תפעוליים לטווח ארוך, כמו גם עלות, כמו גם עלות, יציבות חלקית, וכן הלאה, יציבות, וכן הלאה, עלות, כמו גם עלות יעילה, וכן עלות, עלות, כמו גם עלות, עלות יעילה, כמו גם עלות, עלות, עלות תחרותיות, עלות, עלות גבוהה יותר, עלות גבוהה יותר, עלות יעילה, עלות גבוהה יותר, כמו גם עלות, עלות יעילה, עלות יעילה, עלות יעילה, כמו גם עלות יעילה, עלות יעילה, כמו גם עלות תחרותית, כמו גם עלות חלקית, תהליכים גמישה, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות יעילה, כמו גם עלות חלקית, עלות יעילה, כמו גם עלות יעילה