Разработчик телекоммуникационного оборудования Ciena представил систему обработки оптических сигналов. Она увеличит скорость передачи данных в оптоволокне до 800 Гбит/с.
Под катом — о принципах ее работы.
Фото — — CC BY-SA
Нужно больше оптоволокна
С запуском сетей нового поколения и распространением устройств интернета вещей — по некоторым оценкам, их количество 50 млрд уже через три года — объем мирового трафика только возрастет. В Deloitte говорят, что существующей оптоволоконной инфраструктуры, которая является основой для 5G-сетей, не хватит с подобной нагрузки. Точку зрения аналитического агентства поддерживают и облачные провайдеры.
Чтобы исправить ситуацию, все больше организаций работают над системами, повышающими пропускную способность «оптики». Одно из аппаратных решений разработали в Ciena — оно получило название WaveLogic 5. По словам инженеров компании, новый процессор способен обеспечить скорость передачи данных до 800 Гбит/с на одной длине волны.
Как работает новое решение
Ciena представили две модификации процессора WaveLogic 5. Первая называется WaveLogic 5 Extreme. Она представляет собой схему , которая выступает в роли цифрового сигнального процессора () оптоволоконной сети. DSP преобразует сигнал из электрического в оптический и наоборот.
WaveLogic 5 Extreme поддерживает пропускную способность оптоволокна от 200 до 800 Гбит/с — в зависимости от дистанции, на которую нужно отправить сигнал. Для более эффективной передачи данных Ciena внедрили в прошивку процессора алгоритм вероятностного формирования сигнального созвездия ( — PCS).
Это созвездие представляет собой набор значений амплитуды (точек) для передаваемых сигналов. Для каждой из точек созвездия PCS-алгоритм высчитывает вероятность искажения данных и значение требуемой на отправку сигнала энергии. После он выбирает ту амплитуду, для которой соотношение сигнал/шум и энергозатраты будут минимальными.
Также в процессоре используется алгоритм прямой коррекции ошибок () и мультиплексирование сигнала с разделением по частоте (). Для защиты передаваемой информации используется алгоритм шифрования .
Вторая модификация WaveLogic 5 — это серия подключаемых оптических модулей Nano. Они могут отправлять и принимать данные со скоростью до 400 Гбит/с. Модули имеют два форм-фактора — QSFP-DD и CFP2-DCO. Первый имеет небольшие размеры и предназначен для сетей 200 или 400GbE. Из-за высокой скорости подключения и низкого энергопотребления QSFP-DD подойдут для решений в ЦОД. Второй форм-фактор — CFP2-DCO — используют для отправки данных на расстояния в сотни километров, поэтому его будут применять в сетях 5G и инфраструктуре интернет-провайдеров.
В продажу WaveLogic 5 поступит во второй половине 2019 года.
Фото — — PD
Преимущества и недостатки процессора
WaveLogic 5 Extreme стал одним из первых процессоров на рынке, который передаёт данные на одной длине волны со скоростью в 800 Гбит/с. У многих конкурентных решений этот показатель составляет 500–600 Гбит/с. Ciena имеет преимущество за счет расширения ёмкости оптического канала на 50% и увеличения его на 20%.
Но есть одна трудность — с уплотнением сигнала и повышением скорости передачи данных появляется риск искажения информации. Он возрастает с увеличением дистанции. По этой причине процессор сложности при отправке сигнала на большие расстояния. Хотя разработчики говорят, что WaveLogic 5 способен транслировать данные «через океаны» на скорости в 400 Гбит/с.
Аналоги
Системы для увеличения пропускной способности оптоволокна также разрабатывают Infinite и Acacia. Решение первой компании называется ICE6 (ICE — Infinite Capacity Engine). Оно состоит из двух компонентов — оптической интегральной схемы (PIC — Photonic Integrated Circuit) и цифрового сигнального процессора в виде ASIC-микросхемы. PIC в сетях переводит сигнал из оптического в электрический и наоборот, а ASIC отвечает за его мультиплексирование.
Особенность ICE6 — импульсная модуляция сигнала (). Цифровой процессор разделяет свет определенной длины волны на дополнительные поднесущие частоты, что расширяет число доступных уровней и увеличивает спектральную плотность сигнала. Ожидается, что ICE6, как и WaveLogic, обеспечит скорость передачи данных в одном канале на уровне 800 Гбит/с. В продажу продукт должен поступить к концу 2019 года.
Что касается компании Acacia, то её инженеры создали модуль AC1200. Он обеспечит скорость трансляции данных в 600 Гбит/с. Такой скорости достигают с помощью 3D-формирования сигнального созвездия: алгоритмы в модуле автоматически меняют частоту использования точек и их положение в созвездии, подстраивая пропускную способность каналов.
Ожидается, что новые аппаратные решения увеличат пропускную способность оптического волокна не только на расстояниях в пределах одного города или региона, но и на более существенных дистанциях. Для этого инженерам осталось преодолеть трудности, связанные с зашумлением каналов. Увеличение пропускной способности подводных сетей положительно отразится на качестве сервисов IaaS-провайдеров и крупных ИТ-компаний, учитывая, что они «» половину трафика, передаваемого по дну океана.
Что интересного есть у нас в блоге ITGLOBAL.COM:
Источник: habr.com