Когерентная технология Alcatel-Lucent 100G
24 февраля 2012
Рубрика: Связь и телекоммуникации, Технологии.
Автор: .

Когда настанет время технологии 100G? Это время уже настало.
Наблюдая за ростом объемов передаваемого по сетям связи трафика, связанного с предоставлением широкополосных услуг, все сходятся на том, что рано или поздно операторам придется совершить скачок к скорости передачи данных 100 Гигабит в секунду.

Некоторые, ожидая появления коммерчески оправданного решения, задают вопрос: «Когда именно это произойдет?». Другие без дополнительных дискуссий переходят к транспортным решениям 100G и первыми на рынке получают преимущества от когерентной технологии 100G, работающей на одной оптической несущей. Подобный переход совершают не только операторы первого уровня (что само по себе неудивительно), но и многие другие: традиционные операторы, местные телефонные компании, операторы кабельных сетей, операторы национальных исследовательских сетей и центров обработки данных.

Уникальные преимущества когерентной технологии
Исследования, проведенные в Лабораториях Белла (Bell Labs), показали, что по крайней мере до 2015 года объем мирового интернет-трафика будет ежегодно увеличиваться на 40-50%. Во всей нашей отрасли сложилось единое мнение о том, что потребление видео и мультимедийного контента стало основной причиной роста и в обозримом будущем ситуация вряд ли изменится. Взрывообразный рост объемов предоставляемых широкополосных услуг имеет свои последствия, особенно для оборудования DWDM, основанного на технологиях 10G и 40G, которое в конечном итоге достигнет предела своей емкости.

Задача оператора, как всегда, состоит в том, чтобы наиболее экономичным способом увеличить пропускную способность системы, оставаясь уверенным, что выбранные технологии будут надежны и востребованы на рынке в течение продолжительного времени. Оптимизированное решение основано на использовании для передачи потока данных со скоростью 100 Гбит/с одной оптической поднесущей (длины волны) с применением квадратурной фазовой манипуляции обеих поляризаций оптического сигнала на передающей стороне и принципов когерентного приема этого сигнала на приемной стороне.

Это решение имеет ряд важных преимуществ перед другими, некогерентными, технологиями:
• достижение такой дальности связи и сетевой совместимости, которые недоступны при использовании некогерентной технологии;
• минимизация расходов на передачу одного бита, а также упрощение сетевого планирования с целью сокращения совокупной стоимости владения сетью;
• обеспечение масштабируемости с учетом роста потребности в будущем при одновременной поддержке высокой производительности;
• поддержка внедрения новых ценных услуг. Когерентное решение 100G нацелено на удовлетворение растущих требований индивидуальных абонентов и корпоративных заказчиков, которые хотят получать доступ к высококачественным широкополосным услугам с помощью любого устройства, в любом месте и в любое время.

Первое в мире коммерческое когерентное решение 100G
Компания Alcatel-Lucent начала исследования технологии 100G в 2005 году. По результатам исследования, в 2007 году были проведены первые в отрасли полевые испытания оптической передачи со скоростью 100 Гбит/с в реально работающей сети Verizon® на расстояние 504 километра между городами Тампа и Майами (штат Флорида). Через два года компания провела первые полевые испытания технологии 100G с когерентным приемником и модуляцией PDM(DP)-QPSK. В ходе этих испытаний на сети компании Telefуnica была создана и протестирована волоконно-оптическая система протяженностью 1088 км (между испанскими городами Мадрид и Мерида), по которой одновременно, на разных каналах по одному оптическому волокну, передавались коммерческие данные со скоростями 112 Гбит/с, 40 Гбит/с и 10 Гбит/с.

Полевые испытания подтвердили экономическую целесообразность коммерческого когерентного решения 100G. В июне 2010 года компания Alcatel-Lucent официально вывела это решение на рынок.

Рисунок 1. Решение для 100G с когерентным приемом. Зачем?

Когерентные системы передачи по оптическому волокну позволяют преодолеть существенные ограничения, связанные со следующими основными факторами:
• параметры и физические процессы в волокне (влияют на потоки 100G в сто раз сильнее, чем на 10G);
• нелинейные взаимодействия между соседними каналами;
• ограничения в быстродействии доступных электронных средств обработки последовательных потоков данных (<25G); • необходимость располагать каналы в соответствии со стандартизованной сеткой частот ITU-T 50 ГГц. Мало кто из операторов может полностью заменить свою сеть для перехода к технологии 100G, поэтому для практического использования они должны иметь возможность устанавливать новое коммерческое когерентное решение в любую оптическую сеть с волокнами разных типов. Кроме того, это решение должно обеспечивать одновременную передачу сигналов со скоростями 10G, 40G и 100G в любой комбинации по одному оптическому волокну. Этот запрос потребовал особого подхода к интеграции электрических и оптических технологий, подхода, который бы обеспечил сосуществование множества транспортных линейных скоростей в существующих сетях, в том числе и использующих в качестве среды передачи устаревшие виды оптического волокна. Ключевые технологии для интеграции
На основе ранее проведенных исследований и наблюдений компания Alcatel-Lucent определила три важнейшие технологии, отвечающие требованиям решения 100G.

1. Когерентное распознавание в приемнике.
Эта технология позволяет полностью восстановить оптический сигнал и получить доступ ко всей сигнальной информации, включая данные о поляризации, амплитуде и фазе. Кроме того, данная технология поддерживает цифровое преобразование и обработку оптического модулированного сигнала в приемнике.

2. Многоуровневый формат модуляции.
Эта технология позволяет осуществлять модуляцию оптической несущей высокоскоростными сигналами 40G и 100G, используя фазовую манипуляцию обеих поляризаций (горизонтальную и вертикальную) оптического излучения. Каждая позиция фазы каждой из поляризаций соответствует 2 битам данных для потоков 100G и 1 биту данных для потока 40G. Данная технология позволяет в четыре раза снизить скорость передачи символов в линии (до значений порядка 28 ГБод) для потоков 100G и в два раза (порядка 20 ГБод) — для потоков 40G.
Эти значения символьной скорости позволяют:
• использовать в многоканальной системе передачи сетку частот (длин волн оптических каналов) ITU-T 50 ГГц;
• максимально повысить дальность связи за счет использования на приемной стороне электронной компенсации хроматических и поляризационных дисперсионных искажений;
• успешно бороться с нелинейными взаимодействиями между соседними каналами 10G, в которых использованы традиционные форматы амплитудной модуляции типа OOK (On-Off Kaying).

Для оптимизации символьной скорости передачи в Бодах компания Alcatel-Lucent выбрала модуляцию PDM(DP)-QPSK (для сигналов 100G) и PDM(DP)-BPSK (для сигналов 40G). Оба типа модуляции включают когерентное распознавание, максимально повышающее качество передачи данных. Кроме того, они повышают общую аппаратную плотность решения, что положительно сказывается на совокупной стоимости владения.

3. Сверхбыстродействующие средства аналого-цифрового преобразования и обработки цифровых сигналов (Digital Signal Processing, DSP).
Эта технология нужна для восстановления высокоскоростных сигналов в приемнике и компенсации линейных искажений (хроматической и поляризационной дисперсии), возникающих при передаче данных по оптическому волокну. Решение, разработанное компанией Alcatel-Lucent, включает в свой состав современный электрооптический чипсет, поддерживающий оптимизированную модуляцию сигналов, когерентное распознавание с преобразованием аналоговых сигналов в цифровые и обработку цифровых сигналов. Данная технология основана на аппаратных решениях и алгоритмах обработки сигналов, разработанных компанией Alcatel-Lucent. Она помогает упростить конструкцию и минимизировать количество необходимых компонентов (и, следовательно, уменьшить общую сложность устройства) для достижения скоростей 100 Гб/с. Помимо этого, конвергентный чипсет снижает энергопотребление системы и уменьшает текущие расходы.

Рисунок 2. 1830PSS. Многоканальная волоконно-оптическая система DWDM c терабитной пропускной способностью

Рост популярности: начало широкого внедрения когерентного решения 100G на сетях операторов связи
Высокая коммерческая привлекательность когерентного решения 100G компании Alcatel-Lucent привела к тому, что десятки операторов из разных стран установили это решение в своих сетях. Среди них Portugal Telecom и оптическая исследовательская сеть ORION (Ontario Research Innovation and Optical Network) канадской провинции Онтарио. Эти организации стали лидерами на рынке 100G в своих странах. Portugal Telecom развернула первый в своей стране канал 100G. ORION эксплуатирует первую в Канаде действующую когерентную сеть 100G, которая, помимо прочего, является первой в мире исследовательской и образовательной сетью, работающей на данной технологии.

Опыт таких первопроходцев, как Portugal Telecom и ORION показывает, что время ожидания закончилось. На рынке появилась реальная, столь нужная операторам технология, существенно расширяющая емкость сетей. Вместо того, чтобы инвестировать в дорогостоящие решения на базе низкоскоростных технологий, служащих лишь временной «затычкой» при нехватке емкости сети и заведомо приводящих к снижению доходов, операторы уже сегодня могут перейти к полномасштабной технологии 100G.

Во второй половине 2011 года компания Alcatel-Lucent модернизировала существующую сеть оператора Дельта Телеком в Азербайджане, построенную на оборудовании Alcatel-Lucent 1626LM. Так впервые на просторах СНГ появилась сеть DWDM с комбинацией каналов 10G/40G/100G на одной паре оптических волокон.

В августе 2011 года впервые в России и странах СНГ национальный российский оператор «Ростелеком» выбрал полностью когерентное решение Alcatel-Lucent 100G/40G для новой магистральный транспортной сетевой инфраструктуры общей протяженностью около 3500 км. Оборудование Alcatel-Lucent 1830PSS обеспечит надежное расширение емкости магистральной сети DWDM компании «Ростелеком» и позволит передавать большие объемы транзитного трафика до 80 x 100G (пропускная способность порядка 8 Тбит/с по одному оптическому волокну) в европейской части Российской Федерации между Московской областью и границами России с Азербайджаном, Украиной, Беларусью и Грузией. Оператор планирует ввести в строй современную когерентную систему 100G/40G в первом квартале 2012 года. Таким образом, на просторах СНГ появится первая полностью когерентная терабитная оптическая сеть. «Ростелеком» ожидает получить существенные преимущества от внедрения этой системы, которые будут сопровождаться упрощением сети (нет необходимости в установке компенсаторов хроматических дисперсионных искажений в узлах сети), увеличением пропускной способности при большой дальности передачи, экономией рабочих площадей и снижением энергопотребления на один бит передаваемой информации по сравнению с существующими решениями 10G и 40G.

Рисунок 3. 1830PSS. Когерентное решение 100G с оптическими транспондерами/мукспондерами

Рост производительности, более высокие емкость и гибкость, реализованные в когерентной технологии 40G и 100G, обеспечивают новым терабитным транспортным решениям большую экономическую эффективность и, что еще важнее, готовность к дальнейшему развитию.

Подготовлено компанией Ascribe Marketing Communications Inc.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте