Die Evolution kohärenter DSP

Einführung

Eine der besten Möglichkeiten, Grenzen zu überschreiten, besteht darin, neue Wege zu finden, wo keine Grenzen mehr gelten. Dies ist beim kohärenten optischen Transport der Fall. Diese hochmoderne Technologie überschreitet die Geschwindigkeitsbegrenzungen traditioneller Glasfasernetzwerke, indem sie die Intensität (Amplitude), Phase und Polarisation des Lichtsignals moduliert. Im heutigen Blog diskutieren wir die Entwicklung kohärenter Technologien und ihre Auswirkungen auf Hochgeschwindigkeitsnetze.

Kohärente & DSP-Technologien

Kohärente Strategien haben sich im Laufe der Zeit als Antwort auf die Herausforderungen ständig steigender Anforderungen an die Netzwerkkapazität entwickelt. Bei älteren optischen Empfängern, die nur Ein/Aus-Lichtsignale verarbeiten konnten, hatte die Bitrate eine Eins-zu-Eins-Entsprechung mit der Baudrate. Netzbetreiber standen vor Herausforderungen, als sie versuchten, Geschwindigkeiten von 10G zu überschreiten, und Experten suchten nach digitalen Signalverarbeitungsalgorithmen (DSP), die mehrere Aspekte eines Signals interpretieren können. Dies würde letztendlich ermöglichen, dass mehrere Datenbits pro Baud gesendet werden.

DSP-Technologien lösten auch eine Schlüsselherausforderung des Hochgeschwindigkeitstransports; es kompensierte die mit zunehmender Geschwindigkeit und zunehmenden Entfernungen festgestellte Signalstreuung. Die Aufrüstung der Glasfaser und das Hinzufügen weiterer Regeneratoren war eine kurzfristige Lösung, die sich letztendlich aus Kostengründen als unrealistisch erwies. DSP beseitigte dieses Problem und machte es möglich, die Kapazität zu erhöhen, ohne dass neue Glasfaserinstallationen erforderlich waren.

ACO vs. DCO

Digitale Signalprozessoren können sich an zwei Stellen innerhalb des Netzwerks befinden – innerhalb des optischen Moduls selbst (Digital Coherent Optical, „DCO)“ oder außerhalb des Moduls (Analog Coherent Optical, „ACO“). Die beiden Gerätetypen haben einen oft begangenen, kostengesteuerten Weg entwickelt, der die „Leitungsseite“ (optischer Backbone) eines Netzwerks mit seiner „Clientseite“ (der Schnittstelle, an der der Datenverkehr verbunden ist) in Einklang bringt.

Der Prozess läuft in der Regel wie folgt ab. Frühe Iterationen optischer Leitungskarten sind Eigentum bestimmter Hersteller und bieten keine Kompatibilität mit denen anderer Hersteller. Eine ausreichende Akzeptanz der Technologie tendiert dazu, die Entwicklung auf die Client-Seite zu verlagern, wo ein viel größerer Bedarf besteht, verschiedene Arten von Geräten zu verbinden. Dies ermöglicht die Entwicklung einer Multi-Source-Agreement-Standardisierung (MSA) – zunächst als Transponder, die fest mit Linecards verbunden sind, und später als steckbare Formfaktoren. Schließlich ist die Technologie ausreichend ausgereift, um die Standardisierung zurück an die Leitungsseite zu senden. 

Kohärente Technologien

Im Zusammenhang mit diesem Zusammenhang erwies sich der Sprung von 10G- zu 40G-Architekturen als lehrreich für diesen Prozess. Ein 4×10-Ansatz setzte sich schließlich als kostengünstige Alternative zu kohärenten 40G-Lösungen durch. Der Erfolg, höhere Geschwindigkeiten durch kleinere Inkremente zu ermöglichen, führte zu einer 4 x 25G-Lösung für kohärentes 100G. Die Technologie ist jetzt ausreichend ausgereift, um die Interoperabilität von optischen 100G-Karten auf der Leitungsseite zu unterstützen, und die Entwicklung von kohärentem 400G-Transport befindet sich in der Umsetzungsphase.

Sowohl ACO- als auch DCO-Gerätetypen tragen weiterhin zur Entwicklung von Coherent DSP bei. ACOs eignen sich hervorragend für proprietäre Linecard-DSP-Schnittstellen, da sie weniger Wärme erzeugen als DCOs und längere Übertragungsentfernungen ermöglichen. DCOs haben ihre eigenen Vorteile, insbesondere für Verbindungsumgebungen mit kurzer Reichweite wie Rechenzentren. DCOs können in Echtzeit neu konfiguriert werden, um auf Nachfrageänderungen zu reagieren, und sie erfordern im Allgemeinen weniger Netzwerkkenntnisse.

Da Geschwindigkeiten von 400G und mehr in den Fokus rücken, wird sich kohärente DSP zweifellos weiterentwickeln – und die bisher gewonnenen Erkenntnisse werden die Entwicklung weiter beeinflussen.

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