Der Entwickler von Telekommunikationsgeräten, Ciena, führte ein optisches Signalverarbeitungssystem ein. Dadurch wird die Datenübertragungsgeschwindigkeit in Glasfasern auf bis zu 800 Gbit / s erhöht.
Fotos - Timwether - CC BY-SAUnter dem Strich - über die Prinzipien seiner Arbeit.
Benötigen Sie mehr Faser
Mit der Einführung einer neuen Generation von Netzwerken und der Verbreitung von Geräten für das Internet der Dinge - Schätzungen zufolge wird ihre Zahl in drei Jahren 50 Milliarden
erreichen - wird das Volumen des Weltverkehrs nur noch zunehmen. Laut Deloitte reicht die vorhandene Glasfaserinfrastruktur, die die Grundlage für 5G-Netze bildet, für eine solche Belastung nicht aus. Die Ansicht der Analyseagentur wird von
Telekommunikationsunternehmen und Cloud-Anbietern unterstützt.
Um Abhilfe zu schaffen, arbeiten immer mehr Unternehmen an Systemen, die die Bandbreite der „Optik“ erhöhen. Eine der Hardwarelösungen wurde in Ciena entwickelt - sie hieß WaveLogic 5. Laut den Ingenieuren des Unternehmens kann der neue Prozessor Datenübertragungsraten von bis zu 800 Gbit / s bei einer einzelnen Wellenlänge bereitstellen.
Wie die neue Lösung funktioniert
Ciena führte zwei Modifikationen des WaveLogic 5-Prozessors ein: Die erste heißt WaveLogic 5 Extreme. Es ist ein
ASIC , der als digitaler Signalprozessor (
DSP ) eines Glasfasernetzwerks fungiert. DSP wandelt das Signal von elektrisch in optisch und umgekehrt um.
WaveLogic 5 Extreme unterstützt Glasfaserbandbreiten von 200 bis 800 Gbit / s - abhängig von der Entfernung, an die Sie das Signal senden möchten. Für eine effizientere Datenübertragung implementierte Ciena einen PCS-Algorithmus (
Probabilistic Constellation Shaping ) in der Prozessor-Firmware.
Diese Konstellation ist ein Satz von Amplitudenwerten (Punkten) für die übertragenen Signale. Für jeden der Konstellationspunkte berechnet der PCS-Algorithmus die Wahrscheinlichkeit einer Datenverzerrung und den Wert der zum Senden des Signals erforderlichen Energie. Danach wählt er die Amplitude, für die das Signal-Rausch-Verhältnis und der Energieverbrauch minimal sind.
Der Prozessor verwendet auch den Vorwärtsfehlerkorrekturalgorithmus ( FEC ) und das Frequenzmultiplexsignal ( FDM ). Zum Schutz der übertragenen Informationen wird der AES-256- Verschlüsselungsalgorithmus verwendet .
Die zweite Modifikation von WaveLogic 5 ist eine Reihe von optischen Nano-Plug-In-Modulen. Sie können Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 Gbit / s senden und empfangen. Module haben zwei Formfaktoren - QSFP-DD und CFP2-DCO. Der erste ist klein und für 200- oder 400-GbE-Netzwerke ausgelegt. Aufgrund der hohen Verbindungsgeschwindigkeit und des geringen Stromverbrauchs eignen 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-Netzen und in der Infrastruktur von Internetanbietern verwendet.
Der WaveLogic 5 wird in der zweiten Hälfte des Jahres 2019 in den Handel kommen.
Foto - PxHere - PDVor- und Nachteile des Prozessors
WaveLogic 5 Extreme war einer der ersten Prozessoren auf dem Markt, der Daten mit derselben Wellenlänge und einer Geschwindigkeit von 800 Gbit / s überträgt. Für viele wettbewerbsfähige Lösungen beträgt diese Zahl 500-600 Gbit / s. Ciena hat den Vorteil, die optische Kanalkapazität um 50% zu erweitern und die
spektrale Effizienz um 20% zu
erhöhen .
Es gibt jedoch eine Schwierigkeit: Bei der Signalkomprimierung und der Erhöhung der Datenübertragungsrate besteht die Gefahr von Informationsverzerrungen. Sie nimmt mit zunehmender Entfernung zu. Aus diesem Grund kann der Prozessor Schwierigkeiten haben, ein Signal über große Entfernungen zu senden. Obwohl die Entwickler sagen, dass WaveLogic 5 Daten mit einer Geschwindigkeit von 400 Gbit / s „über die Ozeane“ übertragen kann.
Analoga
Systeme zur Erhöhung des Faserdurchsatzes werden auch von Infinite und Acacia entwickelt. Die Lösung des ersten Unternehmens heißt ICE6 (ICE - Infinite Capacity Engine). Es besteht aus zwei Komponenten - einer optischen integrierten Schaltung (PIC - Photonic Integrated Circuit) und einem digitalen Signalprozessor in Form eines ASIC-Chips. PIC in Netzwerken wandelt ein Signal von optisch in elektrisch um und umgekehrt, und ASIC ist für das Multiplexen verantwortlich.
Ein Merkmal von ICE6 ist die
Impulsformung . Ein digitaler Prozessor unterteilt Licht einer bestimmten Wellenlänge in zusätzliche Unterträgerfrequenzen, wodurch die Anzahl der verfügbaren Pegel erweitert und die spektrale Dichte des Signals erhöht wird. Es wird erwartet, dass ICE6 wie WaveLogic eine Datenübertragungsgeschwindigkeit in einem Kanal von 800 Gbit / s bereitstellt. Das Produkt soll Ende 2019 in den Handel kommen.
Für Acacia haben die Ingenieure das AC1200-Modul entwickelt. Es wird eine Datenübertragungsrate von 600 Gbit / s bereitstellen. Diese Geschwindigkeit wird durch 3D-Bildung der Signalkonstellation erreicht: Die Algorithmen im Modul ändern automatisch die Nutzungshäufigkeit der Punkte und ihre Position in der Konstellation und passen die Bandbreite der Kanäle an.
Es wird erwartet, dass neue Hardwarelösungen die Bandbreite der Glasfaser nicht nur in Entfernungen innerhalb derselben Stadt oder Region, sondern auch in größeren Entfernungen erhöhen. Dazu müssen die Ingenieure die mit dem Kanalrauschen verbundenen Schwierigkeiten überwinden. Die Erhöhung der Kapazität von U-Boot-Netzen wird sich positiv auf die Qualität der Dienste von IaaS-Anbietern und großen IT-Unternehmen auswirken, da sie
die Hälfte des über den Meeresboden übertragenen Verkehrs „
erzeugen “.
Welche interessanten Dinge haben wir auf dem ITGLOBAL.COM-Blog: