Transponder o zmiennej przepływności w EON
W tradycyjnej sieci optycznej transponder odwzorowuje dane klienta na określony kanał w sieciach . Odbiera dane klienta z przełącznika Ethernet lub routera, konwertuje je na sygnał optyczny i wysyła światłowodem. W rozwiązaniu ze sztywną siatką transponder i przepływność kanału mogą być stałe, na przykład 10 lub 100 Gb/s, nawet gdy żądana przepływność jest inna. Niewykorzystanej części takiego kanału nie można automatycznie przydzielić innemu połączeniu, ponieważ jego szerokość i profil transpondera są ustalone w projekcie.
Transponder o zmiennej przepływności (BVT) to konfigurowalny transponder dla . W obsługiwanych trybach może dostosować modulację, szybkość symbolową, konfigurację podnośnych i zajęte widmo. BVT jest jednym z elementów elastycznej sieci, która wymaga także zgodnych przełączników optycznych i funkcji sterowania. Określenie zmienna przepływność opisuje konfigurowalny sygnał optyczny i zajęte widmo. Każdy profil ma granice wyznaczone przez możliwości sprzętu, wymagania jakościowe i dostępne szczeliny częstotliwościowe.
Podstawowe możliwości BVT
BVT uzyskuje elastyczność dzięki programowalnej kontroli kilku parametrów transmisji. Wybrany profil musi spełniać wymagania przepływności klienta, dostępnego widma i ograniczeń warstwy fizycznej ścieżki. Nadajnik i odbiornik muszą stosować zgodne ustawienia, a przy braku konwersji widma płaszczyzna sterowania musi zarezerwować to samo widmo na całym torze optycznym.
- Adaptacyjny format modulacji: Transponder może zmieniać sygnału optycznego. W uproszczonym porównaniu BPSK przenosi 1 bit na symbol, a 64-QAM 6 bitów na symbol. Format wyższego rzędu zwykle wymaga większego OSNR dla zadanej stopy błędów, co może zmniejszać zasięg lub margines. Przepływność netto jest mniejsza od obliczenia na podstawie samych symboli po uwzględnieniu narzutu FEC i marginesów implementacji. Multipleksacja polaryzacyjna może również zmienić pojemność praktycznego profilu.
- Strojenie szybkości symbolowej (baud): Szybkość symbolowa, czyli , określa liczbę symboli wysyłanych w ciągu sekundy. BVT może regulować tę szybkość. Przy stałym współczynniku kształtowania impulsu większa szybkość symbolowa zwiększa zajęte pasmo i może zapewnić wyższą przepływność przy tym samym formacie modulacji.
- Elastyczna liczba nośnych i ich odstępy: Nowoczesne BVT są często oparte na . Pozwala to tworzyć sygnał z wielu gęsto rozmieszczonych podnośnych zamiast z jednej nośnej. BVT może zmieniać obsługiwaną liczbę podnośnych i ich odstępy, aby uzyskać wybraną szerokość widmową z zachowaniem ortogonalności.
Połączenie tych możliwości pozwala wygenerować sygnał o paśmie potrzebnym dla przepływności klienta i profilu modulacji spełniającym wymagania jakościowe. Konfiguracja uwzględnia pasma ochronne, FEC oraz budżet ścieżki.
Zależność między przepływnością a zasięgiem
BVT dobiera format modulacji, szybkość symbolową i zajęte pasmo do parametrów zestawianej ścieżki. Modulacje wyższego rzędu przenoszą więcej bitów w symbolu, ale zwykle wymagają większego OSNR do osiągnięcia zadanej stopy błędów. Dobór profilu jest kompromisem warstwy fizycznej. Uwzględnia przepływność klienta oraz warunki ścieżki.
Wzrost liczby bitów na symbol może zatem ograniczać dostępny zasięg, lecz skala tej zmiany nie jest stała. Nie istnieje uniwersalne „prawo połowy dystansu”.
| Format modulacji | Bity na symbol | Wymagany OSNR | Typowy wpływ na zasięg |
|---|---|---|---|
| BPSK | 1 | najmniejszy spośród zestawionych | największy spośród zestawionych |
| QPSK | 2 | umiarkowany | zwykle większy niż dla formatów QAM wyższego rzędu |
| 8-QAM | 3 | podwyższony | zależny od parametrów toru |
| 16-QAM | 4 | wysoki | zwykle mniejszy niż dla QPSK |
| 32-QAM | 5 | bardzo wysoki | mniejszy niż dla 16-QAM |
| 64-QAM | 6 | bardzo wysoki | najmniejszy spośród zestawionych |
Zasięg konkretnego formatu trzeba wyznaczyć na podstawie budżetu łącza. Uwzględnia się między innymi szybkość symbolową, liczbę polaryzacji, FEC, docelową stopę błędów, szerokość szczeliny, moc optyczną, parametry włókna i wzmacniaczy oraz zastosowane DSP. Tabela pokazuje zależności jakościowe. Dokładne progi OSNR i zasięg należą do określonej implementacji transceivera oraz systemu liniowego.
Rola BVT w Architekturze EON
W architekturze EON BVT jest urządzeniem brzegowym, które dopasowuje dane klienta do parametrów elastycznego transportu optycznego. Jego konfiguracja musi być zgodna z szerokością szczeliny i częstotliwością środkową wybraną przez płaszczyznę sterowania oraz z trybami demodulacji obsługiwanymi przez odbiornik.
Połączenie można ustanowić w następującej sekwencji sterowania:
- Pojawia się żądanie połączenia, na przykład utworzenia łącza 175 Gb/s między dwoma centrami danych.
- Płaszczyzna sterowania wykonuje obliczenia trasowania i alokacji widma (RSA), często razem z wyborem modulacji. Wybiera trasę spełniającą ograniczenia zasięgu, ciągłości widma i pojemności, a następnie dobiera obsługiwany profil modulacji. Połączoną decyzję o trasie, modulacji i widmie określa się często jako RMSA lub RMLSA.
- Kontroler oblicza liczbę szczelin częstotliwościowych potrzebnych dla sygnału 175 Gb/s przy użyciu wybranego profilu i z uwzględnieniem pasma ochronnego.
- Na koniec kontroler wysyła parametry konfiguracyjne do odpowiednich urządzeń:
- Konfiguruje źródłowy BVT do wygenerowania sygnału z wybraną modulacją, zajmującego obliczone szczeliny i wyśrodkowanego na przydzielonej częstotliwości.
- Konfiguruje wszystkie pośredniczące BV-OXC wzdłuż ścieżki do przełączenia tego bloku szczelin w sposób zapewniający ciągły tor.
- Konfiguruje docelowy BVT do dostrojenia odbiornika do przydzielonej częstotliwości i demodulacji wybranego formatu.
Po potwierdzeniu ustawień przez urządzenia BVT rozpoczyna nadawanie i elastyczne połączenie zostaje ustanowione. Czas zestawienia zależy od implementacji płaszczyzny sterowania i interfejsów urządzeń, a ta sama procedura umożliwia dynamiczny przydział widma optycznego na żądanie.