Революция сетей: расцвет когерентных оптических трансиверов

В последние годы резко возросла потребность в более быстрой передаче данных. Это обусловлено постоянно растущим использованием полосы пропускания приложений, таких как облачные вычисления, аналитика и особенно потоковое видео. Этот спрос, в свою очередь, привел к инновациям в сетевых системах, где когерентные оптические трансиверы выделяются как значительное развитие технологий в оптической связи. Когерентные оптические трансиверы по доступной цене используют передовые форматы модуляции и методы цифровой обработки сигнала для значительного увеличения возможностей или расстояния, которое могут достичь волоконно-оптические сети. Помимо значительно увеличенных скоростей передачи данных, эти трансиверы позволяют лучше использовать доступную полосу пропускания и, следовательно, представляют собой экономически эффективный и саморегулирующийся ответ на растущие современные телекоммуникационные сети. В этой статье будут обсуждаться технические детали когерентных оптических трансиверов, их роль в управлении системой связи и предстоящее развитие коммуникационных технологий на основе оптики.

Что такое когерентные оптические трансиверы?

Когерентные оптические трансиверы — это сложные оптические системы связи, которые отправляют и получают информацию по оптоволоконным проводам большой дальности. Они используют методы когерентного обнаружения, которые повышают производительность передачи данных и устойчивость данных к искажениям сигнала. Эти устройства используют сложные схемы модуляции, такие как QAM и DSP, для обработки помех между сигналами, доступной полосы пропускания и соответствующих потерь. Таким образом, когерентные оптические трансиверы повышают скорость передачи данных, использование полосы пропускания и дальность покрытия сигналов, что делает эти устройства подходящими для современных и будущих высокопроизводительных телекоммуникационных систем.

Понимание когерентной оптической технологии

Когерентная оптическая технология — это передовой метод повышения эффективности и возможностей волоконно-оптические системы связи. Он использует как амплитуду, так и фазу световых волн для передачи данных, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных и большие расстояния, чем мультиплексирование с разделением по длине волны. Использование сложных схем модуляции, таких как квадратурная амплитудная модуляция (QAM), позволяет кодировать больше бит в одном символе, увеличивая объем информации, передаваемой по одному каналу. Кроме того, эффективность системы зависит от надлежащей компенсации некоторых факторов ухудшения сигнала, таких как искажение и связь в целом через соответствующий DSP. Эта технология обеспечивает повышенную спектральную эффективность и высокую пропускную способность, что идеально подходит для современных телекоммуникационных сетей.

Эволюция от традиционных к когерентным трансиверам

Когерентные приемопередатчики превосходят ранее обсуждавшиеся устройства, поскольку они используют когезионные технологии. Все в этом сегменте опирается на обычные приемопередатчики, которые опираются исключительно на интенсивность света для передачи данных через механизмы прямого обнаружения. Это накладывает существенные ограничения на емкость и дальность. Тем не менее, гигабиты теперь отправляются с помощью когерентной технологии, поскольку приемопередатчики кодируют данные об амплитуде и фазе света. Интеграция QAM и эффективных DSP обеспечивает эффективную обработку блоков, модуляцию, демодуляцию и многие другие функции сигнала, необходимые для подавления ошибок и искажений при передаче оптических сигналов на большие расстояния. С этими улучшенными функциями, когерентные приемопередатчики может достигать высокой спектральной эффективности и уровней толерантности, представляя отличную способность работать в высокодинамичных сетевых средах. Таким образом, причины постоянно растущего спроса на полосу пропускания в телекоммуникационных услугах решаются решительно.

Сравнение когерентной оптики с прямым обнаружением

Достоинства когерентной оптики становятся более очевидными, если сравнить их с методами прямого обнаружения с точки зрения производительности и возможностей. Преимущества когерентной оптики над прямым обнаружением, которое опирается на интенсивность света, могут быть связаны с применением как амплитуды, так и фазы световых волн в когерентной оптике. DQPSK также возможна с когерентными системами из-за ее способности обрабатывать сложные схемы модуляции и улучшать эффективность спектра и силу сигнала данных. Однако существует общее упрощение и снижение стоимости для систем прямого обнаружения, и это сопровождается существенным недостатком, возникающим из-за плохой компенсации искажений во время передачи на большие расстояния. Поэтому, хотя прямого обнаружения может быть достаточно для более коротких соединений или более низких требований к данным, когерентная оптика обеспечивает необходимые достижения для расширения полосы пропускания и управления сложностями сетей с высокой пропускной способностью.

Как работают когерентные оптические трансиверы?

Роль DSP в когерентной передаче

Современные структурированные и неструктурированные приложения сжатия, передачи, хранения и безопасности компьютерных данных используют цифровые сигнальные процессоры (DSP). DSP включает в себя множество приложений, таких как системы сбора данных, преобразователи данных, голосовые функции и узкополосные приложения. Алгоритмы для достижения когерентной обработки оптических сигналов при передаче по волоконному волноводу более чем необходимы, а разработка и дальнейшее развертывание систем DSP позволяют справляться с возникающими проблемами. Чем сложнее данные, тем лучше. Обычные приложения DSP обеспечивают повышение производительности за счет снижения шума и искажений, и они широко варьируются от портативных диктофонов до спутников, среди других высококлассных систем, поддерживаемых передовыми методами обработки сигналов.

Использование мощи методов модуляции

Методы когерентной оптической модуляции приемопередатчика являются основными для ограничений производительности и передачи. Несколько бит на символ могут передаваться с использованием методов модуляции, которые включают как фазовую, так и амплитудную модуляцию. Даже более продвинутые форматы, такие как квадратурная амплитудная модуляция (QAM), повышают спектральную эффективность за счет использования как фазовых, так и амплитудных сдвигов. Разработка этих продвинутых форматов модуляции помогает когерентным системам справляться с растущим спросом на более высокие скорости передачи данных и большие расстояния, что обеспечивает их актуальность в современных оптические сети.

Влияние поляризации на передачу данных

Поляризация является важным аспектом в передаче информации, особенно в когерентной оптической системе связи. В таких системах поляризация световой волны должна контролироваться, чтобы избежать потерь сигнала. В оптических системах передачи поляризационная модовая дисперсия и потери, зависящие от поляризации, являются двумя факторами, которые напрямую влияют на целостность и стабильность передаваемых данных. PMD приводит к распространению оптических импульсов, передаваемых по оптоволокну, а PDL приводит к потере силы сигнала, направленного ориентацией поляризации. Такие решения, как поляризационное мультиплексирование, используются для решения этой проблемы и дальнейшего повышения эффективности и прочности оптических сетей. Кроме того, применяются интеллектуальные методы обработки данных для адаптации искажения поляризации во время процесса передачи данных, чтобы данные можно было отправлять даже по сетям большой дальности и высокой пропускной способности.

Почему стоит выбрать когерентную оптику для своей сети?

Увеличение пропускной способности и емкости

Когерентная оптика — это технология, которая улучшает пропускную способность и емкость оптических сетей за счет усовершенствованных методов обработки сигналов и модуляции. Более сложные форматы модуляции, такие как QAM, используют когерентную оптику для достижения более высоких скоростей передачи данных для той же спектральной полосы пропускания, что значительно увеличивает пропускную способность. Кроме того, когерентные системы используют амплитудные и фазовые данные, которые улучшают использование полосы пропускания волокна и повышают эффективность. Следовательно, сетевые структуры смогут обеспечить большую масштабируемость в ответ на растущую потребность в передаче данных без необходимости значительного изменения инфраструктуры. Эти функции и производительность являются причиной того, что все больше организаций переходят на технологию когерентной оптики, чтобы «подготовить» свои сети к будущему и использовать все доступные эксплуатационные возможности.

Обеспечение взаимодействия между сетями

Взаимодействие имеет решающее значение для гарантии того, что пользователи могут легко общаться между различными платформами и системами в оптических сетях. Однако использование когерентной оптики достигает этого за счет соответствия стандартным протоколам и, таким образом, сохраняет, в ретроспективе, существующую сетевую инфраструктуру, в основном при развертывании трансиверов в телекоммуникационных приложениях. Использование когерентной оптики делает развертывание сетей удобным, поскольку различные системы могут быть введены в работу без необходимости существенного ремонта или замены, которые повлекли бы за собой большие затраты. Эта совместимость достигается за счет использования открытых стандартов и интерфейсов, таких как OpenROADM, что позволяет осуществлять взаимную интеграцию оборудования от разных поставщиков в единую сетевую структуру. Учитывая, что характеристики когерентных оптических систем поддерживаются в рамках требований отраслевых стандартов, операторы телекоммуникаций смогут работать в сложной среде, оптимизировать процессы, работать с сетями и повышать эффективность разработки новых технологий, делая сети более устойчивыми и гибкими.

Масштабируемость когерентной технологии 400G

Я изучил когерентную технологию 400G, чтобы улучшить свое понимание ее масштабируемости с помощью различных онлайн-источников. Когерентная технология 400G представляет собой замечательный потенциал масштабируемости для современных сетевых систем, поскольку она достигает более высоких скоростей передачи данных, используя меньшее количество длин волн. Она эффективно удовлетворяет растущий спрос на полосу пропускания и сохраняет как целостность, так и низкую задержку, которые имеют решающее значение для приложений, ориентированных на данные. Использование передовых форматов модуляции вместе с цифровой обработкой сигнала увеличивает достигаемое расстояние и максимизирует пропускную способность волокна, тем самым обеспечивая совместное размещение с текущими и перспективными сетями. Таким образом, когерентная технология 400G обеспечивает надежную платформу для масштабирования сетевой деятельности, чтобы удовлетворить будущие требования без трудностей, в основном при работе с оптической передачей.

Каковы основные компоненты когерентного оптического модуля?

Изучение использования подключаемых модулей

Подключаемые модули удобны сегодня, потому что они добавляют опции и возможность добавлять обновления по мере необходимости. Эти модули, а точнее, когерентные подключаемые оптические трансиверы, позволяют нам развертывать их масштабируемо в различных сетях. Самые современные ведущие поставщики утверждают, что они хорошо интегрируются с устаревшей инфраструктурой сети, такой как дополнительные маршрутизаторы в сети, и охватывают различные скорости передачи данных и возможности расстояния, особенно в отношении когерентной технологии 400G. Кроме того, поскольку они поддерживают горячую замену, они делают обновление и обслуживание более доступными, гарантируя, что сеть продолжает работать без перебоев. Подключаемые модули соответствуют самым строгим требованиям отрасли, что в свою очередь гарантирует, что оборудование разных поставщиков будет совместимым и сможет работать друг с другом, повышая гибкость и отказоустойчивость сети в удовлетворении растущих требований к пропускной способности.

Использование настраиваемых лазеров для гибкости

Настраиваемые лазеры повышают гибкость сетей, особенно в плане оптической связи. Эти устройства регулируют выходные длины волн в соответствии с требованиями и спецификациями, что позволяет регулировать различные условия сети, одновременно максимизируя спектральное использование. Как показывают последние ведущие источники, настраиваемые лазеры страдают от низкой фиксированной последовательности лазеров, что снижает управление запасами и позволяет настраивать активные сети. Они используются при динамическом назначении длин волн, что необходимо для перенаправления трафика и восстановления услуг в случае сбоев сети. Кроме того, настраиваемые лазеры помогают оптимизировать полосу пропускания за счет реализации оптического переключения длин волн, что позволяет сети удовлетворять спрос на изменения пользовательского трафика. Учитывая эти аспекты, настраиваемые лазеры позволяют разрабатывать гибкие и недорогие модели работы сети.

Важность цифровых сигнальных процессоров (DSP)

DSP имеют большое значение в современной системе связи, поскольку они могут работать со сложными сигналами в реальном времени. Эти специализированные микропроцессоры позволяют работать с цифровыми данными, чтобы влиять на аудио- и видеосистемы, телекоммуникации, радары и т. д. Высокопроизводительные числовые вычисления доминируют в их архитектуре и ускоряют выполнение задач обработки сигналов. DSP обеспечивают высококачественную и точную передачу сигналов с помощью различных алгоритмов, тем самым обеспечивая бесперебойную связь по сетям. Кроме того, благодаря своей многофункциональности они могут быть включены в адаптивные фильтры, фильтры шума и компрессоры данных, которые необходимы для повышения производительности и эффективности электронных систем. Использование DSP приводит к большей функциональности систем и развитию современных технологий.

Как внедрить когерентные оптические трансиверы в вашу сеть?

Работа с лидерами отрасли, такими как Cisco и Juniper

Установление новых партнерских отношений с такими авторитетными компаниями, как Cisco и Juniper, упрощает включение оптических трансиверов в структуру ваших сетей. Эти компании также известны тем, что предоставляют превосходный ассортимент активных оптических кабелей трансиверов, предназначенных для высокоскоростных каналов передачи данных, которые очень необходимы в оптических сетях сегодня. Портфолио трансиверов Cisco включает оптический модуль NCS 1.2T, известный своей емкостью и универсальностью в поддерживаемых форматах модуляции и разносе каналов. Аналогичным образом, Juniper имеет ряд когерентных оптических технологий, включая ACX7100-48L, облегчающих эффективное расширение сети для поставщиков услуг. Они также включают материалы и инструкции, упрощающие установку и настройку сети для многих сетевых специалистов. Навыки и технологии Cisco и Juniper позволяют операторам расширять свои сети, делая их более эффективными в настоящем и будущем.

Интеграция когерентной технологии в существующую инфраструктуру

Интеграция когерентной технологии в существующие сети предполагает систематическое направление для обеспечения совместимости с тем, что уже доступно, и для повышения возможной производительности. Первым шагом является оценка текущего состояния топологии сети и признание ее ограничений и потенциала. Эта оценка информирует о развертывании правильных когерентных оптических технологий, подходящих для уже существующего оборудования и предполагаемого будущего расширения. Принятие экономически эффективных и масштабируемых альтернатив, которые могут быть интегрированы в существующую среду без ее радикального изменения, является обязательным. Поиск способов объяснения того, почему некоторые произвольные системы могут не работать с существующими, очень полезен для избежания большого количества беспорядков во время выполнения систем. Кроме того, работа с опытными сетевыми инженерами и использование инженерной документации поставщиков помогает облегчить одобренные изменения и сократить интервалы. Благодаря стратегическому предвидению и применению передовой практики операторы сетей смогут развернуть когерентную технологию, которая, в свою очередь, будет способствовать прогрессу в передаче скорости передачи данных и снижению инвариантов эксплуатационных расходов сети.

Экономическая эффективность и перспективные сети

Достижение желаемой стоимости при обеспечении готовности сетей к будущему требует согласования текущих активов с ожидаемым ростом технологий. Одним из важнейших подходов является использование масштабируемой технологии для снижения общей стоимости владения с течением времени, которая может быть усилена по мере увеличения спроса без крупномасштабных изменений. Открытые стандарты и совместимые решения также оказывают значительную помощь, позволяя такой интеграции происходить без ограничений монополистическими системами. Более того, это помогает сократить расходы, поскольку капитальные затраты следуют за эксплуатационной надежностью благодаря использованию облачных решений, которые масштабируются по мере спроса или роста. Постоянная модернизация сетевых объектов для использования возможностей технологических достижений делает инфраструктуру гибкой и конкурентоспособной в долгосрочной перспективе, помогая поддерживать эффективность в будущих операциях.

Справочные источники

приемопередатчик

Компьютерная сеть

Модуляция

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что такое когерентные оптические трансиверы и какова их роль в оптической связи?

A: Когерентные оптические трансиверы — это специализированные устройства, которые концентрируются на кодировании данных с амплитудой, фазой и поляризацией, тем самым улучшая производительность оптической сети. Они представляют собой сложную технологию, которая применяет высокую эффективность в передаче данных и расширяет, что в частности переопределяет возможности оптических сетей.

В: Как когерентные оптические трансиверы соотносятся с традиционными продуктами оптической связи?

A: Однако когерентные оптические трансиверы радикально отличаются и предлагают явные преимущества по сравнению с традиционными оптическими коммуникационными продуктами, такими как более высокие скорости передачи данных, лучшая передача и прием сигнала, а также передача сигнала на большие расстояния. Эти преимущества делают их подходящими для современных целей в центрах обработки данных и телекоммуникациях.

В: Какую роль играют методы мультиплексирования в когерентной оптической связи?

A: Как известно каждому эксперту, включая инженеров в области когерентной оптической связи, методы мультиплексирования, включая DWDM (плотное мультиплексирование с разделением по длине волны), имеют первостепенное значение для когерентной оптической связи. Это необходимо для увеличения пропускной способности и эффективности сети.

В: Какова актуальность когерентной технологии 400G для оптических сетей?

A: Проникновение когерентной технологии 400G в подключаемые оптические трансиверы стало большим прорывом в оптических сетях, достигнув высокой пропускной способности и улучшенной масштабируемости сети. Это также позволяет использовать передовые приложения, такие как 400ZR и OpenZR, для превосходной передачи данных.

В: Как когерентная технология меняет центры обработки данных и телекоммуникационные приложения?

A: Когерентная технология позволяет центрам обработки данных и телекоммуникационным приложениям использовать более высокие скорости передачи данных, повышать спектральную эффективность и увеличивать гибкость проектирования сетей. Такая трансформация происходит из-за новых требований растущих данных и сложной сетевой поддержки.

В: Какова миссия Форума по оптическому межсетевому взаимодействию (OIF) по продвижению когерентных оптических трансиверов?

A: Optical Internetworking Forum (OIF) очень активен в стандартизации когерентных оптических технологий и их бесшовной интеграции в различные сетевые элементы. Усилия OIF направлены на объединение усилий отрасли и, таким образом, ускорение внедрения когерентных оптических трансиверов в различных телекоммуникационных и дата-центрах.

В: Какие когерентные оптические трансиверы вы продаете для разных форм-факторов?

A: Когерентные оптические трансиверы выпускаются во многих форм-факторах, таких как QSFP, Deca и MSA, которые подходят для определенных сетевых установок и модулей оборудования, для которых требуется трансивер. Эти форм-факторы также позволяют модернизировать уже существующие системы.

В: Какие проблемы возникают при развертывании когерентных оптических трансиверов? 

A: Правильное использование оптически совместимых трансиверов, таких как когерентные, требует предоставления определенных сосудов трансиверу, чтобы избежать серьезного повреждения аппарата и поиска идеальной стратегии. Однако важнее то, что все трудности, которые принесла когерентная технология, стоят того из-за ее больших преимуществ. 

В: Улучшение технологии 100G: как она связана с когерентными оптическими трансиверами? 

A: Разработка технологии 100 G заложила основу для технологии высокоскоростной передачи данных. Двигаясь от этого, был сделан большой скачок к когерентной технологии 400 G, которая усилила оптическую передачу данных и позволила удовлетворить требования высокоскоростной и эффективной сети.