Elastyczne sieci optyczne i elastyczna siatka DWDM
Sieci transportowe przenoszą ruch z centrów danych, sieci dostępowych i systemów komórkowych za pomocą światłowodów. Jedną z podstawowych technik stosowanych w tym celu jest . Umożliwia to współdzielenie jednego włókna przez kilka niezależnie modulowanych nośnych. Wartości 10 Gb/s, 40 Gb/s i 100 Gb/s opisują profile urządzeń. Sama długość fali nie ma jednej przepływności przypisanej przez WDM.
W klasycznym systemie WDM dostępne widmo optyczne dzieli się według stałego planu częstotliwości. Taki plan upraszcza pracę sieci, lecz może pozostawiać niewykorzystane widmo, gdy wymagania usługi nie pasują do dostępnego profilu kanału.
Ograniczenia WDM ze stałą siatką
Tradycyjne sieci WDM mogą pracować ze stałą siatką częstotliwości. Zalecenie ITU-T G.694.1 definiuje plany częstotliwości, w tym nominalne odstępy 12,5 GHz, 25 GHz, 50 GHz i 100 GHz oraz szersze warianty. System wdrożeniowy zwykle obsługuje tylko wybrany podzbiór. Odstęp kanałów i profil urządzenia są stałe, natomiast przepływność nadal zależy od modulacji, szybkości symbolowej, kodowania i zasięgu optycznego. Niedopasowanie usługi do tego profilu prowadzi do dwóch powtarzających się problemów.
1. Niewykorzystane widmo
Stały profil kanału musi zostać zarezerwowany także wtedy, gdy usługa wykorzystuje tylko część obsługiwanej przepływności. Alokacja może więc zawierać niewykorzystaną pojemność albo wymagać więcej niż jednego kanału:
- Niewykorzystana pojemność: Załóżmy, że profil urządzenia zapewnia usługę 100 Gb/s w kanale 50 GHz, a żądanie wymaga 30 Gb/s. Jednostką alokacji pozostaje cały zarezerwowany kanał, więc część obsługiwanej przepływności może pozostać niewykorzystana. To tylko przykład profilu. Nie wyznacza uniwersalnej relacji między 50 GHz i 100 Gb/s.
- Uwięziona pojemność: Jeżeli żądanie wymaga 150 Gb/s, a wybrany profil zapewnia 100 Gb/s na kanał, operator może potrzebować dwóch kanałów. Niewykorzystana część oraz sposób zestawienia zależą od profilu transceivera, modulacji i ograniczeń trasy.
To niedopasowanie między zapotrzebowaniem klienta a warstwą optyczną może obniżać efektywność widmową. W obciążonej sieci może także wymusić uruchomienie nowego kanału lub włókna wcześniej, niż wymagałaby tego bardziej granularna alokacja.
2. Agregacja elektroniczna
Aby efektywnie wykorzystać stały kanał, operator może agregować kilka strumieni klienckich w warstwie elektronicznej przed ich przesłaniem optycznym. Funkcję tę realizują między innymi . Routery te mogą łączyć mniejsze strumienie klientów w większy strumień odpowiadający skonfigurowanej usłudze optycznej, na przykład profilowi 100 Gb/s.
To podejście dodaje urządzenia, zużycie energii i etapy przetwarzania. Zależnie od usługi i architektury obsługa pakietów, buforowanie oraz przekazywanie w warstwie elektronicznej mogą także zwiększać opóźnienie. Optyczne pominięcie agregacji jest możliwe tylko wtedy, gdy transceivery i węzły przełączające obsługują wymaganą usługę.
Alokacja w elastycznej siatce EON
Elastyczne sieci optyczne, znane również jako sieci z elastyczną siatką, alokują widmo z mniejszą granularnością niż plan stałosiatkowy. Celem jest zarezerwowanie zakresu częstotliwości, który spełnia wymagania sygnału oraz ograniczenia każdego łącza na wybranej trasie.
W EON szczelina częstotliwościowa jest określana przez nominalną częstotliwość centralną oraz szerokość szczeliny. Definicja elastycznej siatki wykorzystuje krok 6,25 GHz dla nominalnych częstotliwości centralnych wokół 193,1 THz, natomiast szerokości szczelin są wielokrotnościami 12,5 GHz. Połączenie otrzymuje ciągły blok szczelin o szerokości obsługiwanej przez transceiver i dostępnej na każdym łączu trasy. Urządzenia mogą obsługiwać tylko część standaryzowanego zakresu.
Alokacja jest więc bardziej granularna niż wybór jednego stałego profilu kanału. Nie przydziela automatycznie dowolnej przepływności. Osiągalna przepływność i zasięg nadal zależą od wybranej modulacji, szybkości symbolowej, kodowania, transceivera oraz trasy optycznej. Cechą EON jest możliwość dostosowania zasobu widmowego do obsługiwanego profilu sygnału.
Zalety elastycznej alokacji widma
- Wyższa efektywność widmowa: Alokacja szerokości szczeliny dopasowanej do wybranego profilu sygnału może ograniczyć niewykorzystane widmo. Marginesy ochronne zależą od urządzeń i projektu. Gdy pozwalają na to ograniczenia trasy i węzłów, w tym samym paśmie światłowodu można umieścić więcej połączeń.
- Obsługa różnorodnego ruchu:EON może łączyć usługi o różnych obsługiwanych przepływnościach w jednej infrastrukturze. Usługa o dużej przepływności może także korzystać z kilku sąsiednich podnośnych jako "superkanał", jeżeli transceiver BVT i urządzenia przełączające obsługują taki układ.
- Możliwe ograniczenie etapów elektronicznych: Gdy dostępne są zgodne transceivery i przełączniki optyczne, ścieżka optyczna może odpowiadać usłudze bez agregacji elektronicznej w każdym węźle pośrednim. Oszczędności sprzętowe, energetyczne i chłodnicze zależą od projektu sieci oraz profilu ruchu.
- Elastyczne planowanie zasobów: Elastyczna siatka daje więcej możliwości alokacji, gdy zmieniają się obsługiwane transceivery i usługi. Nowe profile nadal wymagają zgodnego sprzętu, marginesu jakości sygnału oraz obsługi w płaszczyźnie sterowania, lecz nie muszą być przypisywane do jednego odziedziczonego rozmiaru kanału.