100G OTN: اتجاه مستقبلي في بناء شبكة IDC الأساسية

إلى جانب طلب التطوير لخدمة IDC ، تحلل هذه الورقة الوضع الحالي لتطوير 100G OTN (شبكة النقل البصري) والتقنيات الرئيسية وتشغيل المعدات وصيانتها والجوانب الأخرى. وهي تعتقد أن بناء شبكة 100G OTN سيكون اتجاهًا هامًا للتنمية لبناء شبكة العمود الفقري للبث في المستقبل. 

اتجاه تطوير التكنولوجيا IDC

اليوم ، تزدهر التقنيات الناشئة مثل الحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء. بالإضافة إلى ذلك ، مع الشعبية المستمرة لمستخدمي النطاق العريض للنفاذ الثابت ، وانتشار خدمات الفيديو عالي الدقة على نطاق واسع وظهور عدد كبير من تطبيقات النطاق العريض ، سيستمر الطلب على النطاق الترددي لشبكات الإرسال الأساسية في النمو بسرعة. تظهر الإحصائيات الصادرة عن المنظمة الدولية للفرنكوفونية أن متوسط ​​معدل النمو السنوي لحركة المرور لمشغلي النطاق العريض للشبكة أعلى بكثير من معدل نمو إيراداتها. يتعين على المشغلين تقليل تكلفة النقل لكل وحدة مرور للتخفيف من ضغط إيراداتهم. يعد تحسين قدرة نقل النظام أكثر الوسائل فعالية لتقليل التكلفة الإجمالية للملكية. بعد عدة سنوات من الجهد ، تم الانتهاء من معيار 100G وحققت التكنولوجيا طفرة. أصدرت الشركات المصنعة للمعدات الرئيسية منتجات 100G ، وقد حان عصر 100G.

تحليل 100G تكنولوجيا OTN الأساسيةالمنشأ

• 100G تكنولوجيا تعديل خط OTN

 يقتصر النقل لمسافات طويلة لشبكة OTN بشكل أساسي على القيود المادية التالية: OSNR والتشتت والتأثير غير الخطي و PMD. ترتبط هذه القيود المادية ارتباطًا وثيقًا بمعدل إشارة التعديل. كلما زاد معدل التعديل ، زاد وضوح التأثير.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) هو الخيار الأفضل لوضع تعديل 100G لأن معدل البت لإشارة 100G هو 112Git / s أو أعلى. إذا تم اعتماد تعديل QPSK بشكل مباشر ، فسيتم طرح متطلبات تقنية عالية جدًا للمكونات البصرية / الكهربائية للنظام. لذلك ، يتم تقديم مخطط تعدد إرسال الاستقطاب البصري. يستخدم تعدد إرسال الاستقطاب حالتين مستقلتين للاستقطاب البصري لنقل خدمات 56 جيجا هرتز. تتبنى كل حالة استقطاب تشكيل QPSK ، والذي يمكن أن يقلل من معدل البث بالباود إلى 28 جيجابت / ثانية. وبالتالي ، يمكن تقليل متطلبات النطاق الترددي للأجهزة الضوئية / الكهربائية ، ويمكن تقليل استهلاك طاقة النظام والتكلفة.

على وجه التحديد ، في نهاية الإرسال ، يتم تقسيم إشارة 100G إلى أربع إشارات منخفضة السرعة. مع حمل OTN و FEC ، تبلغ كل إشارة 28 جيجابت / ثانية. يتحلل الضوء المنبعث من الليزر إلى حالات استقطاب رأسية وأفقية. يمكن أن يؤدي استخدام حالتين من حالات الاستقطاب مع نفس التردد لحمل الإشارات إلى تقليل المعدل بمقدار النصف وتقليل عرض النطاق والتكيف مع تباعد أكثر إحكاما للقنوات. يستخدم QPSK أربع مراحل إرسال لتعديل الإشارة الضوئية لكل حالة استقطاب. بعد ذلك ، سيتم اقتران الإشارات الضوئية المشكلة QPSK لحالتين الاستقطاب وإخراجها معًا. يعمل تعدد إرسال الاستقطاب (PM) و QPSK على تقليل معدل التشكيل إلى 1/4 ، وذلك لتقليل تكلفة نظام 100G.

100G مخطط نقل متماسك DWDM

• استقبال متماسك وتكنولوجيا DSP

بسبب التغيير العشوائي لحالة الاستقطاب للإشارة الضوئية PM-QPSK بعد الإرسال لمسافات طويلة ، هناك فرق في التردد وفرق الطور بين المذبذب البصري المحلي عند الطرف المستقبل والإشارة الضوئية المستقبلة. الحل الناضج هو استخدام تقنية معالجة الإشارات الكهربائية عالية السرعة (DSP) لمعالجة الإشارة المستقبلة. باستخدام تقنية معالجة الإشارات الكهربائية والتعويض المعقدة ، يمكن أن يكون تحمل PMD وتحمل القرص المضغوط لنظام 100G أفضل من نظام 10G ، ويقلل من تكلفة النقل التي يقدمها PMD و CD ، ولديه حساسية عالية للاستقبال البصري.

مقارنةً بالاستقبال المباشر NRZ ، يمكن لتقنية تعويض DSP تحسين تحمل OSNR إلى ما يقرب من 6 ديسيبل. باستخدام تقنية تعويض DSP ، يمكن أن يصل تحمل تشتت النظام إلى 40000-60000ps / nm ويمكن أن يصل تفاوت PMD إلى 25-30ps ، وذلك لتحقيق نشر أبسط للشبكة.

• 100Gتكنولوجيا وحدة CFP جانب العميل

يحدد IEEE معدل 100GE بأنه 103.125 جيجابت / ثانية. يحدد كل من IEEE و ITU-T أربع واجهات للطبقة المادية 100GE. على الرغم من أن المعايير ذات الصلة من جانب العميل 10x10G لا تزال قيد المناقشة ، فقد حددت OIF أن الوحدة البصرية 100G CFP القابلة للتوصيل السريع من جانب العميل لها 4 أطوال موجية (4 × 25G ، 100GBASE-LR4 / ER4) و 10 أطوال موجية (10 × 10G ， 100GBASE-LR10 / ER10). من بينها ، تم استخدام 100GBASE-LR4 CFP و 100GBASE-LR10 CFP على نطاق واسع في أجهزة التوجيه عالية السرعة والمحولات وجانب العملاء من أنظمة WDM. بالإضافة إلى ذلك ، وحدة 100G CFP من جانب العميل تعتمد تقنية التكامل الضوئي (PIC) لتحقيق حجم صغير واستهلاك منخفض للطاقة.

فايبر مول سي اف بي 100 جرام LR4 وحدة

في نظام 100G WDM / OTN ، تُستخدم الوحدات النمطية المغلفة من جانب العميل CFP على نطاق واسع للوصول إلى خدمات 100GE أو OTU4. 100GBASE-LR4 و 100GBASE-LR10 هما الأكثر استخدامًا. ومع ذلك ، فإن تقنيات 100GBASE-ER4 و 100GBASE-ER10 ليست ناضجة وتحتاج إلى مزيد من التطوير.

مزايا تقنية 100G OTN

من التطور السريع ل 100 جرام OTN سلسلة الصناعة والتطبيق الناضج للتكنولوجيا ، حان الوقت لوضع الشبكة الأساسية لـ 100G OTN في نظام البث.

-100G تقنية OTN تدرك التشغيل الجيد لخطوط الأنابيب الكبيرة

مفتاح الاستخدام الفعال لخط أنابيب 100G هو قدرة OAM الدقيقة والكاملة لخط الأنابيب نفسه. يمكن لشبكة SDH / SONET أن توفر فقط قدرة مراقبة اتصال من المستوى 1 (TCM) ، في حين أن شبكة WDM ليس لديها قدرة على مراقبة مستوى القناة وإدارتها ، لذا فإن إدارة الشبكة وأمن الخدمة ضعيفان. وتوفر OTN بايتات علوية غنية لتغرق إنذار المراقبة في الطول الموجي / الطول الموجي الفرعي ، وذلك لتحقيق الإدراك النشط لقناة الطول الموجي للخدمة. إلى جانب ذلك ، يمكن أن توفر OTN وظيفة مراقبة التوصيل من المستوى 6 ، ويمكن أن تحقق الإدارة الدقيقة على مستوى القناة الهرمية والمجزأة لسيناريوهات التطبيق لمشغلين متعددين ، وشركات تصنيع معدات متعددة ، وشبكات فرعية متعددة.

-100G تتمتع تقنية OTN بآلية حماية مثالية

تتميز تقنية 100G OTN بطبقة بصرية كاملة وحماية طبقة كهربائية ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير موثوقية 100G. يحدد معيار OTN مجموعة متنوعة من آليات الحماية على مستوى الشبكة ، مثل حماية الخط البصري ، وحماية القناة البصرية ، وحماية SNCP ، وحماية ODUK1 + 1 ، وحماية شبكة حلقة ODUk ، إلخ.

فيما يتعلق بحماية الطبقة الضوئية ، يتم استخدام حماية القناة البصرية 1 + 1 بشكل شائع. يتم استخدام وظيفة التحديد المتزامن للقرص الفردي OCP لتزامن إشارات العميل مع قنوات الطول الموجي المختلفة لتجنب انقطاع الخدمة الناجم عن فشل OTU واحد.

فيما يتعلق بحماية الطبقة الكهربائية ، تستخدم 100G OTN عادةً حماية ODUK 1 + 1 لتحقيق استقبال انتقائي متزامن من خلال عبور الطبقة الكهربائية ، ووقت تبديل الحماية أقل من 50 مللي ثانية.

-100G OTN يمكنها تحقيق تأثير فعال لخدمات متعددة

منذ تطويرها ، تمتلك OTN بالكامل خصائص تحمل واسعة التجويف. تتمتع منتجات OTN المحسّنة بالحزم بقدرات معالجة مثل عبور ODUk وتبديل الرزم و VC crossover و och crossover ، ويمكنها تحقيق إرسال موحد لخدمات TDM والحزم.

تمتلك OTN القدرة الاستيعابية الموحدة لـ SDH و OTUK وخدمة Ethernet وخدمة FC وخدمة CPRI وخدمة PON ، بالإضافة إلى واجهات مختلفة من جانب العميل تدعم الخدمات المذكورة أعلاه. لذلك ، تعتقد الصناعة عمومًا أن 100G OTN هي أفضل تقنية لمطابقة منافذ الخدمة المختلفة وحل النقل متعدد الخدمات.

باختصار ، تشمل فوائد 100G OTN لبناء الشبكات وتشغيلها وصيانتها بشكل أساسي ما يلي:

1. تم تبسيط تصميم تعويض التشتت البصري وإزالة تعدد إرسال الاستقطاب على خط النقل ، وتصميم الخط أبسط ؛
2. إنه يلغي الاعتماد على الألياف الضوئية منخفضة PMD وهو مناسب لنقل الألياف الضوئية بمواصفات مختلفة لتسهيل ترقية معدل خط الألياف الضوئية ؛
3. القضاء على تأثير التأثير غير الخطي للألياف الضوئية DCF لخط النقل ، وتقليل عدد مكبرات الصوت وتأثير ضوضاء ASE ، وتقليل تكلفة الخط وتحسين قدرة النقل لمسافات طويلة للنظام ؛

100G OTN المزدوج باقة

4. يتم تقليل تأخير نقل الخط. وفقًا لحساب التأخير الذي يبلغ طوله كيلومتر واحد من الألياف الضوئية 1us ، فإن تقليل التأخير الناتج عن إزالة الألياف الضوئية DCF كبير جدًا ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لبيئة التطبيق الحساسة للتأخير ؛
5. وقت استعادة الحماية أقل من 50 مللي ثانية ، (يختلف عن 40Gsystem) 100 جيجا بايت معالجة الإشارات الرقمية تتقارب خوارزمية تعويض التشتت التكيفي بسرعة وتفي تمامًا بمتطلبات تأخير استرداد مستوى الناقل.

ليف مجمعات تجارية100G تساعد OTN في تطوير شبكة IDC

في عام 2022 ، سيصبح مقياس الشراء 100G OTN لمشغلي IDC أكبر وأكبر ، وستنضج السلسلة الصناعية 100G OTN تدريجياً. مقارنة بـ 10G / 40G ، ستصبح تكلفة البناء واضحة بشكل متزايد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نضج التكنولوجيا الأساسية 100G والمزايا البارزة لإدارة الشبكة والصيانة المريحة للنظام في المرحلة اللاحقة ستجعل بناء شبكة 100G OTN اتجاهًا هامًا للتنمية لبناء شبكة العمود الفقري للراديو والتلفزيون.