WDM/OTN: tecnología de transmisión de datos de red de gran capacidad

Usamos teléfonos móviles y computadoras para publicar en Facebook y mirar videos todos los días. Estas sencillas actividades diarias requieren el apoyo de un sistema de transporte de gran capacidad. De lo contrario, los contenidos de Facebook y los videos no se pueden transmitir con precisión a su teléfono móvil o monitor de computadora. En este sistema de transporte de gran capacidad, una tecnología importante es WDM/OTN.

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WDM (multiplexación por división de longitud de onda) es una tecnología que utiliza diferentes ondas de luz para transportar diferentes servicios y transmite múltiples servicios simultáneamente en la misma fibra. OTN (red de transporte óptico) puede verse como una versión optimizada y actualizada de WDM. Hablemos de estas dos tecnologías a continuación.

 

¿Qué es WDM?

Si la fibra óptica se compara con una carretera, las ondas de luz utilizadas para transmitir servicios en el sistema WDM se comparan con camiones. Diferentes servicios de transmisión como Facebook y videos equivalen a paquetes a transportar, que se colocan directamente en diferentes camiones. Si todos estos camiones pululan en la transmisión de fibra óptica independientemente de los carriles, causará caos y desorden en toda la autopista, lo que afectará la eficiencia de la transmisión. Con WDM, diferentes servicios de transmisión pueden transmitirse simultáneamente en la misma fibra óptica, lo que equivale a dividir carriles para diferentes vehículos en la carretera, lo que permite que diferentes automóviles circulen en diferentes carriles al mismo tiempo, lo que mejora la eficiencia de la transmisión.

Diagrama de simulación de fibra óptica.

Al mismo tiempo, para garantizar un tráfico fluido, es necesario distinguir los carriles para que los diferentes vehículos puedan seguir su propio camino. Similar a la división de carriles grandes y carriles pequeños en las carreteras, los carriles en el sistema WDM se dividen en dos tipos: CWDM (multiplexación por división de longitud de onda gruesa) y DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). El primero tiene un intervalo de carril más grande (intervalo de longitud de onda), generalmente de 20 nm, mientras que el último intervalo es pequeño, generalmente inferior a 0.8 nm.

 

¿En qué consiste un sistema WDM?

¿WDM permite que se transmitan diferentes servicios en una fibra al mismo tiempo siempre que los carriles estén divididos? Las cosas no son tan simples, ¡veamos cómo lo hace WDM!

En términos profesionales, un sistema WDM generalmente se compone de una OTU (Unidad transpondedora óptica), una unidad MUX/DEMUX, un canal de monitoreo y una unidad amplificadora óptica.

Diagrama de simulación de el sistema WDM

Entonces, ¿cómo trabajan juntas las diversas partes de WDM para completar la transmisión del servicio? Echemos un vistazo al proceso de transmisión de servicios en WDM.

1. Para que los servicios se transmitan en WDM, primero es necesario enviar los servicios al vehículo dedicado de WDM (es decir, la unidad OTU) y convertir estas señales de servicio en señales ópticas de longitud de onda estándar reconocidas por WDM.
2. Los vehículos de señales ópticas de onda estándar que transportan los servicios conducen hasta el puesto de control (es decir, la unidad de multiplexación) y se distribuyen en diferentes carriles a través del puesto de control. Cada vehículo circula por un carril de la carretera al mismo tiempo.
3. El estado de conducción del vehículo debe ser supervisado por el crucero, es decir, el canal de monitoreo, para garantizar una transmisión de servicio normal.
4. Si la distancia de transporte es larga, también es necesario dejar entrar el vehículo en la misma gasolinera, es decir, regenerar y amplificar la señal del servicio a través de la unidad amplificadora óptica para garantizar que el servicio no se dañe durante el transporte de larga distancia.
5. Cuando el servicio se transporta a la estación terminal, el vehículo saldrá de la estación de inspección (es decir, la unidad demultiplexadora) y será desviado a la salida correspondiente de la terminal del cliente receptor. El servicio se descarga del vehículo, es decir, se convierte en una señal de servicio al cliente (es decir, una señal de servicio sin información de longitud de onda) a través de la unidad OTU y se envía al cliente.

¿Qué es OTN?

De la introducción anterior, podemos concluir que la mayor ventaja de la tecnología WDM es que hace un buen uso de los recursos de las fibras ópticas y puede proporcionar una transmisión de datos de gran capacidad. Sin embargo, WDM también tiene las siguientes desventajas:

• Si el “paquete” de servicios en el vehículo WDM tiene un error durante el transporte, no hay forma de identificarlo. Es decir, el sistema WDM tiene una capacidad débil para monitorear, administrar, operar y mantener servicios.
• Si un servicio se transmite en el canal designado del sistema WDM, el canal no puede ser utilizado por otros servicios, lo que provocará un desperdicio de recursos. Es como si el carril de cada vehículo estuviera fijo en la autopista, aunque el carril esté libre, otro tipo de vehículos no pueden usar este carril.

Con el desarrollo de las redes de comunicación, la cantidad de datos en la red de datos aumentó rápidamente y los expertos deben continuar desarrollando el potencial de WDM y mejorar sus capacidades de WDM, por lo que nació una nueva tecnología: OTN.

Como se mencionó anteriormente, el sistema WDM es similar al sistema de tráfico de carreteras y el OTN es su versión mejorada. Sus funciones mejoradas se reflejan principalmente en los siguientes dos aspectos:

• Agregar reglas de operación y mantenimiento. Las medidas específicas son aumentar la estructura del marco para mejorar las capacidades de monitoreo, gestión y operación y mantenimiento del servicio.

El diagrama de comparación del sistema WDM y OTN

Del diagrama de comparación de sistemas WDM y OTN simplificado anterior, se puede ver que:

En el sistema WDM, el servicio sin información de longitud de onda que ingresa al sistema WDM se convierte simplemente en un servicio con información de longitud de onda y se coloca en el sistema para su transmisión. Es decir, el sistema WDM no tiene un mecanismo de monitoreo para los servicios transmitidos y solo asegura que los servicios puedan transmitirse al extremo receptor.

En el sistema OTN, se proporciona un conjunto de reglas para poner servicios en el sistema OTN, es decir, los llamados requisitos de estructura de trama. Los servicios que ingresan al sistema OTN se empaquetarán de acuerdo con los requisitos de la estructura del marco OTN, es decir, se agregará información de monitoreo, administración, operación y mantenimiento. Y luego los servicios se convierten en servicios con información de longitud de onda y se envían al sistema OTN para su transmisión.

• Se añade una función de cruce eléctrico para que el sistema OTN puede procesar señales de servicio al cliente y señales WDM respectivamente.

La función de cruce eléctrico

Como se mencionó anteriormente, las señales de servicio al cliente deben convertirse en señales de división de longitud de onda para que el sistema WDM transmita los servicios al cliente. Cuando el sistema WDM tradicional procesa esta función, se implementa directamente a través de la misma placa única, y cada servicio de atención al cliente debe ocupar una portadora de ondas de luz. Cuando hay más y más tipos de servicios de clientes en la red, para transmitir estos servicios en el sistema WDM, es necesario desarrollar nuevas placas para transportar estos servicios, lo que aumentará el costo de construcción de la red;

Por otro lado, estos servicios también ocuparán más ondas de luz, lo que provocará escasez de recursos. Por lo tanto, el sistema OTN introduce una función de cruce eléctrico, que es como agregar un centro de despacho de carga al sistema de transporte WDM tradicional. El centro de despacho de carga empaquetará y despachará diferentes bienes (es decir, diferentes servicios) que ingresan al sistema de transporte OTN en diferentes vehículos (es decir, los transportará con diferentes ondas de luz).

el Centro de Despacho de Carga

La ventaja del centro de despacho de carga es que si se agrega un nuevo servicio al cliente a la red, solo se debe agregar la tarjeta única del lado del cliente que accede al nuevo servicio. Y se toma prestado el servicio de transporte de tarjeta única existente en el lado de la línea, lo que ahorra el costo de construcción de la red. Mientras tanto, cuando los camiones en un carril determinado están inactivos, el centro de despacho de carga puede cargar los camiones con servicios al cliente en cualquier momento, para evitar que los camiones se queden vacíos en el carril y desperdicien recursos.

En resumen, OTN es una optimización de WDM, que mejora aún más las capacidades de operación y mantenimiento y las capacidades de programación de recursos flexibles de los sistemas WDM.

En una palabra, la tecnología WDM/OTN actúa como un sistema de transporte de redes de datos de gran capacidad en la actualidad. Transmite continuamente estos "bienes" de datos de información con mayor confiabilidad, mayor capacidad de programación flexible y mayor tasa de utilización de recursos.

A continuación, discutiremos la tendencia de progreso y evolución de la tecnología OTN.

Tecnología 400G

Varios fabricantes importantes han participado y completado pruebas relacionadas con 400 G. El entorno de prueba incluye fibras ópticas G.652D y G.654E, y redes que utilizan amplificadores EDFA y Raman. El patrón de prueba es 400G 16QAM, la tolerancia B2B OSNR se ha logrado por debajo de 17db, y la velocidad en baudios es de alrededor de 91.

Tasa de canal	Formato de modulación	Velocidad de transmisión (Gbaudios)	Intervalo esperado (GHz)
400G	64QAM	39.09	50
	PCS16QAM	68	75
	PCS16QAM	85	100
	PCS16QAM	91.6	100
400G	PCS16QAM	120	137.5
	16QAM	59.03	75
	QPSK	119.08

Pruebas relacionadas con 400G

400G 16QAM está limitado por la distancia de transmisión y no es práctico para redes troncales de larga distancia. Por lo tanto, se alienta a los fabricantes a demostrar 400G QPSK. Algunos fabricantes han apoyado o realizarán el uso comercial de 400G QPSK para finales de este año. En cuanto a la banda de frecuencias, la banda C++ se ha comercializado a gran escala y se está considerando la propuesta de despliegue futuro de C+L.

Tecnología 800G

La investigación relacionada con la tecnología 800G se inició hace algunos años, y algunos fabricantes ya han completado la prueba de verificación de laboratorio de 800G 64QAM y ya han respaldado la implementación comercial de 800G. Mientras que otros fabricantes están haciendo esfuerzos en 1.2T.

Tasa de canal	Formato de modulación	Velocidad de transmisión (Gbaudios)	Intervalo esperado (GHz)
800G	64QAM	78.18	87.5
	PCS64QAM	95	112.5
	PCS64QAM	91.6	100
	16QAM	118.06

Pruebas relacionadas con 800G

Mientras tanto, debido a las aplicaciones de 800G, es muy probable que C+L no pueda cumplir con los requisitos de transmisión de 80 ondas. Se han iniciado investigaciones relacionadas con la banda S.

Flexión la tecnología

Se accede a los servicios FlexE como servicios al cliente. Los métodos estándar de mapeo y multiplexación que admiten servicios FlexE de 50G/100G/200G para OTUk(V) son los siguientes:

• Método uno: método inconsciente

El PHY 50G/100G/200G en el grupo FlexE se asigna al OPUFlex a través del BMP, luego a la señal del canal ODU4 y finalmente a la interfaz de línea OTU4(V)/OTUCn. El método de procesamiento Deskew se puede utilizar para reducir la diferencia de retardo de cada canal Ethernet.

Método uno: método inconsciente

• Método dos: Terminación

El Procedimiento de mapeo inactivo (IMP) se usa para realizar el mapeo de la señal del cliente al ODUFlex, que iguala la diferencia de velocidad entre la señal del cliente y el contenedor ODUflex al agregar o eliminar el código inactivo en la señal del cliente FlexE.

Método dos: Terminación

La red de transmisión no percibe los subservicios de FlexE y los trata como n*100GE/200GE/400GE para mapeo/desmapeo.

• Método tres: Percepción

Al eliminar los intervalos de tiempo no utilizados y multiplexar las señales FlexE parcialmente llenas, se asignan a OPUflex a través de BGMP, a ODTU4.ts/ODTUCn.ts a través de GMP. Luego se multiplexan a las señales del canal ODU4/Cn y, finalmente, a la interfaz de línea OTU4(V)/OTUCn.

Método tres: Percepción

 

OSU la tecnología

• VC se lleva a cabo en OSU

Diferentes VC en la interfaz SDH se asignan a diferentes conductos OSU según la atribución del servicio. La programación del servicio es flexible y la utilización del ancho de banda es alta. Pueden ser mapeados por VCns simples o múltiples a una OSU, y el nodo de procesamiento VC<>OSU se logra mediante la sincronización del reloj.

Diferentes VC se asignan a diferentes tuberías OSU

Se requiere que esta solución admita la recuperación del VC desde la interfaz STM-N y lo asigne a la canalización OSU, y realice la transmisión de programación de extremo a extremo. Los gránulos de servicio admiten la asignación de gránulos de servicio VC12, VC3 y VC4 a OSU. Se divide en los siguientes dos escenarios.

 

Escenario 1: Un solo VCn (VC4/VC3/VC12) se asigna a una sola OSU.

(1) La señal de VC se asigna primero a AU/TU;

(2) La AU/TU se asigna a la OSU de manera similar a CBR, y el puntero del PTR apunta a la posición inicial de la AU/TU.

Un solo VCn (VC4/VC3/VC12) se asigna a una sola OSU

 

Escenario 2: Múltiples VCn (VC4/VC3/VC12) se asignan a una sola OSU.

(1) Asignar el VC del canal M a la AU/TU alineada con el canal M, y luego asignarlo a la OSU mediante entrelazado de bytes;

(2) La AU/TU se asigna a la OSU de manera similar a CBR, y el puntero del PTR apunta a la posición inicial de la primera AU/TU.

Múltiples VCn (VC4/VC3/VC12) se asignan a una sola OSU

 

• OSU admite la función GCC con el canal

El OTN GCC tradicional se puede utilizar para la recuperación de ASON, así como para el descubrimiento automático y la verificación de puertos. Se puede utilizar para desacoplar y transferir información controlada. Basado en el OTN sistema estándar, cada capa requiere GCC debido a la integridad de las funciones de la capa de ruta. Por lo tanto, OSU también necesita su propia red de capa de construcción GCC para establecer conexiones de subred OSU.

OSU admite la función GCC con el canal

Basado en la recuperación de OSU GCC, cooperando con cada canal de OSU para construir un canal de comunicación asociado, se puede implementar el reenrutamiento basado en OSU. Se puede poseer el enlace GCC y se puede priorizar la señalización de servicio de alta calidad.

 

• Función de transmisión mixta OSU y ODU

La OSU actual admite un esquema de multiplexación de dos pasos, que impone algunas restricciones en la planificación del ancho de banda de la red. Los operadores no son lo suficientemente flexibles para diseñar la red, lo que genera el problema de la fragmentación del ancho de banda de los intervalos de tiempo.

En el futuro, la ODTU podrá admitir la multiplexación mixta de OSU y ODU. También es compatible con la asignación flexible de intervalos de tiempo para compartir el ancho de banda y planificar el ancho de banda flexible.

ODTU puede admitir multiplexación mixta de OSU y ODU

 

Tecnología de capa óptica

La tecnología OAM de capa óptica se encuentra en el extremo de transmisión del dispositivo de conexión cruzada de fusión optoelectrónica. El extremo de salida de cada OTU se carga con una señal de modulación superior de baja frecuencia. Para señales de servicio de diferentes longitudes de onda, las frecuencias de las señales de sintonía superior son diferentes y corresponden a las longitudes de onda uno a uno. La carga de información general se implementa sincrónicamente.

Modulación de un punto, detección multipunto

Al mismo tiempo, se puede realizar la detección de la señal de modulación superior y se puede detectar en cada punto de detección posterior. La tecnología de capa óptica también puede detectar la información de cabecera del canal y varias características clave de información de cada longitud de onda.