Der Telekommunikationsgeräteentwickler Ciena stellte ein optisches Signalverarbeitungssystem vor. Dadurch wird die Datenübertragungsgeschwindigkeit in Glasfaser auf 800 Gbit/s erhöht.
Under the Cut – über die Prinzipien seiner Funktionsweise.
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Brauche mehr Ballaststoffe
Mit der Einführung von Netzwerken der neuen Generation und der Verbreitung von Geräten für das Internet der Dinge nimmt einigen Schätzungen zufolge deren Zahl zu 50 Milliarden in drei Jahren – das Volumen des weltweiten Verkehrs wird nur zunehmen. Deloitte sagt, dass die bestehende Glasfaserinfrastruktur, die die Grundlage für 5G-Netze bildet, nicht ausreichen wird, um eine solche Belastung zu bewältigen. Der Standpunkt der Analyseagentur wird unterstützt von und Cloud-Anbieter.
Um Abhilfe zu schaffen, arbeiten immer mehr Organisationen an Systemen, die den Durchsatz von „Optiken“ erhöhen. Eine der Hardwarelösungen wurde von Ciena entwickelt – sie heißt WaveLogic 5. Nach Angaben der Ingenieure des Unternehmens ist der neue Prozessor in der Lage, Datenübertragungsraten von bis zu 800 Gbit/s bei einer einzigen Wellenlänge bereitzustellen.
So funktioniert die neue Lösung
Ciena präsentierte zwei Modifikationen des WaveLogic 5-Prozessors. Die erste heißt WaveLogic 5 Extreme. Es ist ein Diagramm , der als digitaler Signalprozessor fungiert () Glasfasernetz. DSP wandelt das Signal von elektrisch in optisch um und umgekehrt.
WaveLogic 5 Extreme unterstützt einen Glasfaserdurchsatz von 200 bis 800 Gbit/s – abhängig von der Entfernung, über die das Signal gesendet werden muss. Für eine effizientere Datenübertragung hat Ciena in die Prozessor-Firmware einen Algorithmus zur probabilistischen Bildung einer Signalkonstellation eingeführt ( - STCK).
Bei dieser Konstellation handelt es sich um eine Reihe von Amplitudenwerten (Punkten) für übertragene Signale. Für jeden Konstellationspunkt berechnet der PCS-Algorithmus die Wahrscheinlichkeit einer Datenverfälschung und die zum Senden des Signals erforderliche Energie. Anschließend wählt er die Amplitude aus, bei der das Signal-Rausch-Verhältnis und der Energieverbrauch minimal sind.
Der Prozessor verwendet außerdem einen Vorwärtsfehlerkorrekturalgorithmus () und Frequenzmultiplex (). Zum Schutz der übertragenen Informationen wird ein Verschlüsselungsalgorithmus verwendet .
Die zweite Modifikation von WaveLogic 5 ist eine Reihe von steckbaren optischen Nanomodulen. Sie können Daten mit Geschwindigkeiten von bis zu 400 Gbit/s senden und empfangen. Die Module haben zwei Formfaktoren – QSFP-DD und CFP2-DCO. Der erste ist klein und für 200- oder 400-GbE-Netzwerke konzipiert. Aufgrund der hohen Verbindungsgeschwindigkeit und des geringen Stromverbrauchs eignet sich QSFP-DD für Rechenzentrumslösungen. Der zweite Formfaktor, CFP2-DCO, wird zum Senden von Daten über Entfernungen von Hunderten von Kilometern verwendet und wird daher in 5G-Netzwerken und der Infrastruktur von Internetdienstanbietern eingesetzt.
WaveLogic 5 wird in der zweiten Jahreshälfte 2019 in den Handel kommen.
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Vor- und Nachteile des Prozessors
WaveLogic 5 Extreme war einer der ersten Prozessoren auf dem Markt, der Daten auf einer einzigen Wellenlänge mit 800 Gbit/s übertrug. Bei vielen Wettbewerbslösungen liegt dieser Wert bei 500–600 Gbit/s. Ciena profitiert von 50 % mehr optischer Kanalkapazität und erhöht auf 20%.
Es gibt jedoch eine Schwierigkeit: Bei der Signalkomprimierung und der Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit besteht die Gefahr einer Informationsverzerrung. Sie nimmt mit zunehmender Entfernung zu. Aus diesem Grund ist der Prozessor Schwierigkeiten beim Senden eines Signals über große Entfernungen. Obwohl die Entwickler sagen, dass WaveLogic 5 in der Lage ist, Daten „über Ozeane“ mit einer Geschwindigkeit von 400 Gbit/s zu übertragen.
Analoga
Systeme zur Erhöhung der Faserkapazität werden auch von Infinite und Acacia entwickelt. Die Lösung des ersten Unternehmens heißt ICE6 (ICE – Infinite Capacity Engine). Es besteht aus zwei Komponenten – einem optischen integrierten Schaltkreis (PIC – Photonic Integrated Circuit) und einem digitalen Signalprozessor in Form eines ASIC-Chips. Der PIC in Netzwerken wandelt das Signal von optisch in elektrisch und umgekehrt um, und der ASIC ist für dessen Multiplexierung verantwortlich.
Eine Besonderheit von ICE6 ist die Pulsmodulation des Signals (). Ein digitaler Prozessor spaltet Licht einer bestimmten Wellenlänge in zusätzliche Unterträgerfrequenzen auf, wodurch die Anzahl der verfügbaren Ebenen erweitert und die spektrale Dichte des Signals erhöht wird. Es wird erwartet, dass ICE6 wie WaveLogic Datenübertragungsraten in einem Kanal auf dem Niveau von 800 Gbit/s bereitstellen wird. Das Produkt soll Ende 2019 in den Handel kommen.
Die Ingenieure von Acacia haben das AC1200-Modul entwickelt. Es wird eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 600 Gbit/s ermöglichen. Diese Geschwindigkeit wird durch die 3D-Bildung einer Signalkonstellation erreicht: Algorithmen im Modul ändern automatisch die Nutzungshäufigkeit von Punkten und ihre Position in der Konstellation und passen so die Kanalkapazität an.
Es wird erwartet, dass neue Hardwarelösungen den Glasfaserdurchsatz nicht nur über Entfernungen innerhalb einer Stadt oder Region, sondern auch über größere Entfernungen erhöhen werden. Dazu müssen Ingenieure lediglich die Schwierigkeiten überwinden, die mit verrauschten Kanälen verbunden sind. Die Erhöhung der Kapazität von Unterwassernetzen wird sich positiv auf die Servicequalität von IaaS-Anbietern und großen IT-Unternehmen auswirken, da sie „» Die Hälfte des Verkehrs wird über den Meeresboden übertragen.
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Source: habr.com