Redes ópticas - ROADM
Las redes ópticas heredadas implementan tecnologías SDH / SONET para transportar datos a través de la red óptica. Estas redes son relativamente fáciles de planificar y diseñar. Se pueden agregar fácilmente nuevos elementos de red a la red. Las redes WDM estáticas pueden requerir menos inversión en equipos, especialmente en redes de metro. Sin embargo, la planificación y el mantenimiento de esas redes pueden ser una pesadilla, ya que las reglas de ingeniería y la escalabilidad suelen ser bastante complejas.
El ancho de banda y las longitudes de onda deben estar preasignados. Dado que las longitudes de onda se agrupan en grupos y no todos los grupos terminan en cada nodo, el acceso a longitudes de onda específicas puede ser imposible en ciertos sitios. Las extensiones de red pueden requerir nuevos amplificadores y regeneración óptico-eléctrica-óptica o al menos ajustes de potencia en los sitios existentes. El funcionamiento de una red WDM estática requiere mucha mano de obra.
La planificación de la red y el ancho de banda debería ser tan fácil como en las redes SDH / SONET en el pasado. Dentro del ancho de banda de anillo dado, por ejemplo STM-16 u OC-48, cada nodo podría proporcionar tanto ancho de banda como sea necesario.
El acceso a todo el ancho de banda fue posible en cada ADM. La extensión de la red, por ejemplo, la introducción de un nuevo nodo en un anillo existente, fue relativamente fácil y no requirió ninguna visita in situ de los nodos existentes. El diagrama de red de la izquierda ilustra esto: Los sistemas de conexión cruzada digitales se enlazan con múltiples anillos ópticos SDH / SONET.
Las redes ópticas reconfigurables actúan de manera diferente: el ancho de banda se puede planificar a pedido y el alcance se optimiza, ya que la potencia óptica ahora se administra por canal WDM. La escalabilidad aumenta significativamente.
El elemento clave para habilitar una red óptica reconfigurable es Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM). Permite redirigir las longitudes de onda ópticas a las interfaces del cliente con solo hacer clic en el software. El resto del tráfico no se ve afectado por esto. Todo esto se logra sin necesidad de desplazamientos de camiones a los sitios respectivos para instalar filtros u otros equipos.
Red WDM reconfigurable con ROADM
La escalabilidad y las reglas de ingeniería estáticas de WDM pueden ser bastante complejas (OADM en cada nodo).
- Asignación previa de ancho de banda y longitud de onda
- Asignación de margen para estructura de filtro fija
- Gestión de energía insuficiente
- La extensión de la red requiere regeneración Óptico-Eléctrico-Óptico (OEO)
Las redes SDH / SONET son fáciles de planificar.
- Acceso a todo el ancho de banda en cada ADM
- Reglas de ingeniería sencillas (solo un salto)
- Fácil incorporación de nuevos elementos de red
Una capa óptica reconfigurable permite lo siguiente.
- Planificación de ancho de banda bajo demanda
- Alcance transparente extendido debido a la administración de energía por canal WDM
- Escalabilidad sin impacto
Las capas fotónicas estáticas constan de anillos ópticos separados. Considere varios sistemas DWDM ubicados en cada uno de estos anillos. Con frecuencia, la información o los datos simplemente permanecen en el mismo anillo, por lo que no hay ningún problema. Sin embargo, ¿qué sucede en los casos en los que es necesario transferir los datos a un anillo óptico diferente?
En los sistemas estáticos, se requiere una gran cantidad de transpondedores siempre que se necesite una transición entre anillos. En realidad, cada longitud de onda que pasa de un anillo a otro necesita dos transpondedores: uno a cada lado de la red. Este enfoque incurre en altos costos y mucha planificación inicial, considerando la asignación de ancho de banda y canales.
Imaginemos ahora una capa fotónica dinámica reconfigurable. Aquí, solo hay un único sistema DWDM que forma la interfaz entre dos anillos ópticos. En consecuencia, la regeneración basada en transpondedores desaparece y el número de sistemas DWDM disminuye. Todo el diseño de la red se ha simplificado y las longitudes de onda ahora pueden viajar de un anillo a otro sin más obstrucciones.
Cualquier longitud de onda puede propagarse a cualquier anillo y a cualquier puerto. La clave para un diseño de red completamente flexible y escalable, con un paso óptico desde el núcleo hasta el área de acceso, es el ROADM y el plano de control GMPLS.
Simplificaciones a través de ROADM
Los ROADM proporcionan simplificaciones en la red y en los procesos del proveedor de servicios o del operador. Esta interacción resume algunas de estas simplificaciones. Después de todo, debemos tener en cuenta que todas estas ventajas dan como resultado una reducción de tiempo, esfuerzo y costo. Pero lo que es más importante es que también conducen a una mayor satisfacción del cliente y, a su vez, a la lealtad del cliente.
La planificación de la red se simplifica enormemente con ROADM. Solo considere la cantidad significativamente reducida de transpondedores, que deben almacenarse en el almacén.
La instalación y la puesta en servicio, por ejemplo, al configurar una nueva longitud de onda en la red, requieren un esfuerzo significativamente menor y son mucho menos complejas. Los técnicos de servicio solo necesitan visitar los respectivos sitios finales para instalar los transpondedores y ROADM. Los multiplexores ópticos fijos Add / Drop (FOADM) solían requerir una visita a cada sitio intermedio para que se pudieran realizar el trabajo de instalación y los parches.
Las operaciones y el mantenimiento se simplifican enormemente cuando se implementa una red óptica dinámica. Los diagnósticos ópticos se pueden realizar en unos minutos en lugar de horas, como era el caso anteriormente. Las deficiencias pueden detectarse y eliminarse dinámicamente en lugar de enviar camiones a sitios externos.
Con el despliegue de láseres sintonizables y ROADM incoloros, el mantenimiento de la planta de fibra es más fácil. Con estas funciones, el aprovisionamiento de servicios es ahora más fácil que nunca. Al igual que con el trabajo de instalación y puesta en servicio, también es mucho más fácil realizar el mantenimiento de la red y cualquier actualización potencial.
Arquitectura ROADM
En las secciones anteriores se trataron muchas de las ventajas que los ROADM aportan al diseño y funcionamiento de la red. Aquí hay algunos más:
- Monitoreo y nivelación de energía por canal para ecualizar toda la señal DWDM
- Control total del tráfico desde el centro de operaciones de red remoto
Una pregunta, sin embargo, ha quedado sin respuesta hasta ahora: ¿Cómo funciona un ROADM? Echemos un vistazo a algunos fundamentos.
Un ROADM generalmente consta de dos elementos funcionales principales: un divisor de longitud de onda y un interruptor selectivo de longitud de onda (WSS). Observe el diagrama de bloques de arriba: Un par de fibra óptica en la interfaz de red No. 1 está conectado con el módulo ROADM.
La fibra que transporta los datos entrantes (de la red) se alimenta al divisor de longitud de onda. Ahora, todas las longitudes de onda están disponibles en todos los puertos de salida del divisor, en este caso 8. El tráfico de adición / eliminación local (longitudes de onda) se puede multiplexar / demultiplexar con un filtro de guía de ondas arreglado (AWG). El uso de un AWG implica una asignación y una dirección de longitud de onda fija.
El conmutador selectivo de longitud de onda (WSS) une selectivamente las distintas longitudes de onda y las alimenta a la salida de la interfaz de red n. ° 1. Los puertos divisores restantes están conectados con otras direcciones de la red, por ejemplo, otras tres direcciones en un nodo de unión de 4 grados.
Note- Se necesita uno de los módulos ilustrados (cuadro completamente gris) por dirección de red en este nodo. O para ser más precisos: en un nodo de unión que sirve a cuatro direcciones (4 grados) se necesitan cuatro de estos módulos.
El corazón de ROADM: el módulo WSS
Comencemos con la señal WDM que llega desde la izquierda. Pasa a través de la fibra óptica en la parte superior y se dirige hacia una rejilla de difracción en masa. Esta rejilla de difracción masiva actúa como una especie de prisma. Separa las distintas longitudes de onda en diferentes direcciones, aunque la variación de ángulo es bastante pequeña. Las longitudes de onda separadas chocan contra un espejo esférico, que refleja los rayos en un conjunto de sistemas microelectromecánicos (MEMS) para abreviar. Cada microinterruptor es golpeado por una longitud de onda diferente, que luego se envía de regreso al espejo esférico.
Desde allí, los rayos se devuelven a la rejilla de difracción en masa y se envían a la fibra óptica. Pero esta es ahora una fibra diferente a la que comenzamos. La señal de salida de longitud de onda única indica que esto ha ocurrido. Esta señal se puede combinar con otras señales de longitud de onda única para llenar otra fibra de transmisión.
Hay varias versiones disponibles: las palabras clave aquí son incoloras, sin dirección, etc.
ROADM: grados, incoloro, sin dirección y más
| Término | Explicación |
|---|---|
| Degree | El término Grado describe la cantidad de interfaces de línea DWDM admitidas. Un nodo ROADM de 2 grados admite dos interfaces de línea DWDM. También permite dos ramas de agregar / quitar de todas las interfaces de línea. |
| Multi Degree | Los ROADM de varios grados admiten más de dos interfaces de línea DWDM. El número de posibles ramas de adición / eliminación está determinado por el recuento de puertos WSS. |
| Colorless | Un ROADM incoloro permite la asignación flexible de cualquier longitud de onda o color a cualquier puerto. Los módulos de filtro deben estar conectados para implementar esta función. |
| Directionless | Un ROADM sin dirección no requiere una reconexión física de las fibras de transmisión. Se eliminan las restricciones sobre las direcciones. Los ROADM sin dirección se implementan con fines de restauración o para el redireccionamiento temporal de servicios (por ejemplo, debido al mantenimiento de la red o los requisitos de ancho de banda bajo demanda). |
| Contentionless | Los ROADM sin contienda eliminan el problema potencial de dos longitudes de onda idénticas que chocan en el ROADM. |
| Gridless | Los ROADM sin cuadrícula admiten varias cuadrículas de canales ITU-T con la misma señal DWDM. La granularidad de la red se puede adaptar a los requisitos futuros de velocidad de transmisión. |
Para comprender este enfoque de ROADM nivelado, a continuación se presentan algunos términos clave que se utilizan a menudo en relación con los ROADM.
Incoloro
Los ROADM simples comprenden un WSS para cada dirección, también denominado "un grado". Las longitudes de onda todavía están asignadas y se utilizan transceptores de adición / caída fijos. Los ROADM incoloros eliminan esta limitación: con dichos ROADM se puede asignar cualquier longitud de onda o color a cualquier puerto. No se requieren registros de camiones, ya que la configuración completa está controlada por software. Deben implementarse módulos de filtro para realizar la característica incolora.
Sin dirección
Esto a menudo aparece junto con el término "incoloro". Un diseño sin dirección elimina una limitación adicional de ROADM. La necesidad de reconectar físicamente las fibras de transmisión se elimina utilizando ROADM sin dirección, ya que no hay restricciones con respecto a la dirección, por ejemplo, hacia el sur o hacia el norte.
Sin contienda
Aunque son incoloros y sin dirección, los ROADM ya ofrecen una gran flexibilidad, dos longitudes de onda que usen la misma frecuencia aún podrían colisionar en un ROADM. Los ROADM sin contienda proporcionan una estructura interna dedicada para evitar dicho bloqueo.
Sin cuadrícula
Los ROADM sin red admiten una red de canales de longitud de onda muy densa y se pueden adaptar a los requisitos futuros de velocidad de transmisión. La función es necesaria para velocidades de señal de más de 100 Gbit / sy diferentes formatos de modulación dentro de una red.
Cuando sin dirección
Los ROADM sin dirección son el diseño de ROADM más extendido, ya que permiten agregar / eliminar una longitud de onda desde la cuadrícula de ITU admitida en cualquier interfaz de línea. En el caso de una variante sin dirección, los puertos de agregar / soltar son específicos para una longitud de onda definida. Con la opción incolora, los puertos también pueden ser no específicos de la longitud de onda.
La tecnología sin dirección se implementa principalmente para redireccionar la longitud de onda a otros puertos según sea necesario para fines de restauración. También son posibles otras aplicaciones, por ejemplo, en situaciones de ancho de banda bajo demanda. Los ROADM que no admiten la función sin dirección están sujetos a algunas limitaciones con respecto a la flexibilidad.
Cuando incoloro
Los ROADM incoloros permiten el cambio de longitudes de onda de un canal óptico específico sin ningún cableado físico. Un ROADM incoloro se puede reconfigurar para agregar / eliminar cualquier longitud de onda de la cuadrícula de ITU compatible en cualquier puerto de agregar / quitar. La longitud de onda agregada / eliminada puede cambiar (interfaz DWDM sintonizable). Esto permite -
Flexibilidad mejorada para aprovisionamiento y restauración de longitud de onda
Conmutación de restauración, conmutación direccional y conmutación de color
La ventaja clave de los puertos de adición / eliminación incoloros en combinación con interfaces de línea DWDM sintonizables es la flexibilidad mejorada para propósitos de aprovisionamiento y restauración de longitud de onda. Sintonización automática a la siguiente longitud de onda libre en una ruta óptica solicitada.
Uno de los últimos bits en la automatización total de la red óptica es el despliegue de ROADM incoloros. El uso de tales ROADM permite agregar / eliminar cualquier longitud de onda de la cuadrícula de ITU admitida en cualquier puerto de agregar / eliminar. La longitud de onda del puerto puede cambiar a medida que se utilizan transceptores sintonizables como interfaces ópticas.
El aprovisionamiento y la restauración de longitudes de onda son incluso más fáciles que antes. Cuando una longitud de onda está ocupada, el sistema puede sintonizar automáticamente el transceptor a la siguiente longitud de onda libre disponible. Los ROADM brindan la opción de usar funciones de agregar / soltar fijas e incoloras dentro del mismo nodo ROADM.
Cuando no hay contienda
Los ROADM sin contiendas pueden agregar / eliminar cualquier longitud de onda en cualquier puerto de agregar / quitar sin ninguna cuadrícula de contención en ningún puerto de agregar / quitar. Se puede agregar / quitar un color de longitud de onda dedicado varias veces (desde diferentes interfaces de línea DWDM) en la misma rama de agregar / quitar. Si solo están equipados con 8 puertos de adición / eliminación, debe ser posible eliminar la misma longitud de onda desde 8 direcciones de línea diferentes en los 8 puertos de adición / eliminación. Siempre que estén disponibles los puertos para agregar / quitar, el nodo ROADM debe poder agregar / quitar cualquier longitud de onda desde / hacia cualquier interfaz de línea.
La combinación de la funcionalidad Incoloro, Directionless y Contentionless (CDC) proporciona el máximo nivel de flexibilidad.
Cuando Gridless
Los nodos ROADM sin cuadrícula admiten diferentes cuadrículas de canales ITU-T dentro de la misma señal DWDM. El ancho de banda de la red se puede aprovisionar por canal.
La función sin red es necesaria para redes que operan con velocidades de datos superiores a 100 Gbit / so para redes que funcionan con diferentes esquemas de modulación. Está destinado a redes de próxima generación con interfaces de línea coherentes. Las diferentes velocidades de datos exigen diferentes requisitos de longitud de onda según el esquema de modulación y la velocidad de datos.
Las velocidades de transmisión están aumentando y los esquemas de modulación son cada vez más complejos. Varias tecnologías de modulación podrían ahora mezclarse en una sola fibra óptica. Todo esto se refleja en la tecnología ROADM y genera los requisitos para los ROADM sin red. Dichos ROADM operan en una red de frecuencia densa y permiten un aprovisionamiento por canal del ancho de banda. Los canales de datos ahora exigen diferentes requisitos de longitudes de onda según su esquema de modulación y su velocidad de datos.
Las aplicaciones típicas son redes que operan con velocidades de datos superiores a 100 Gbit / so que ejecutan diferentes esquemas de modulación en paralelo. Esta última situación puede darse fácilmente, por ejemplo, cuando se utilizan tecnologías de transmisión coherentes.