Reducir la complejidad en el perímetro de la red con la tecnología óptica XR

Escrito por Andrés Madero, CTO de Infinera para América Latina y el Caribe e inicialmente publicado en Infra News Telecom

La creación de contenido está impulsando una demanda incesante de ancho de banda. De hecho, cada día se crean más de mil millones de gigabytes de datos nuevos, lo que equivale a 333 millones de películas HD añadidas y más de 400 000 horas de transmisión de video por día. Todos estos datos se transmiten a través de las redes.

También se prevé que las redes 5G ejerzan más presión sobre la infraestructura, con una expectativa de 10 a 100 veces más ancho de banda por usuario, una latencia significativamente menor y un orden de magnitud de más dispositivos por kilómetro cuadrado. También está el aumento de sitios de edge computing y arquitecturas MEC – Multi-access Edge Computing, que están acelerando y multiplicando el despliegue de centros de datos en áreas metropolitanas. Esto se debe a que, al procesar datos y servicios lo más cerca posible de los usuarios finales, la informática perimetral permite a las empresas reducir la latencia, mejorar el rendimiento y reducir los costos de transporte.

Además, empresas de todo el mundo están trasladando sus aplicaciones a la nube y aprovechando a sus proveedores de servicios para reducir costos, aumentar la productividad y mejorar el acceso a tecnologías y aplicaciones de próxima generación. Todo este crecimiento está ejerciendo una presión considerable sobre los operadores y obligándolos a lidiar con niveles de capacidad que se duplican cada dos años, al tiempo que reducen los costos operativos y la complejidad.

Diferentes desafíos en el borde

La banda ancha residencial metropolitana 5G xHaul es el segmento de mercado de más rápido crecimiento, mientras que la red central/larga distancia está creciendo a un ritmo mucho más modesto y creando una discrepancia en la economía de escala. Las tecnologías de acceso/borde se basan en un costo muy bajo y un volumen alto, con una capacidad típicamente limitada a 10 Gbps; sin embargo, sus contrapartes de red central están diseñadas para un alto rendimiento, lo que se refleja en el aumento constante de la capacidad por longitud de onda (actualmente 800 Gbps).

Pero las arquitecturas de red de acceso y agregación se basan en la conectividad punto a punto y, a medida que se agregan más dispositivos conectados a la red y cada uno requiere más capacidad, la complejidad se dispara. Esto genera numerosas visitas a los sitios de instalación de equipos y la constante necesidad de reestructuración. Al mismo tiempo, los proveedores de servicios deben contener los gastos de Capex y Opex y mantener la red lo más simple posible. Estos desafíos solo pueden superarse mediante un cambio tecnológico importante: extender la tecnología coherente al borde y simplificar la arquitectura de red general.

Resolución de discrepancias de agregación

Desde la implementación de las redes ópticas, los patrones de tráfico reales en la red y la tecnología utilizada para transportar ese tráfico se han desalineado. Los patrones de tráfico, en particular en las redes metropolitanas, son predominantemente de «centros y radios», con numerosos puntos finales que consumen tráfico que es agregado por unos pocos centros. En contraste, las soluciones de conectividad óptica tradicionalmente utilizan tecnología punto a punto, donde cada extremo de la conexión debe operar a la misma velocidad. El resultado es una arquitectura de transporte extremadamente ineficiente que requiere una gran cantidad de transceptores ópticos de igual a igual, así como numerosos dispositivos de agregación intermedios, como enrutadores, conmutadores o muxpondedores DWDM, para «acelerar» los flujos de tráfico.

La solución óptica XR es el próximo gran punto de inflexión en las tecnologías de transceptores ópticos. Utiliza el procesamiento de señales digitales para subdividir el espectro de transmisión y recepción de una longitud de onda determinada en canales de frecuencia más baja llamados subportadoras digitales. Estos pueden administrarse de forma independiente y asignarse a diferentes destinos, lo que permite la primera conectividad escalable de punto a multipunto de transceptor óptico directo de baja a alta velocidad de la industria (figura 1).

Un solo módulo concentrador óptico 400G XR genera 16 subportadoras digitales de 25 Gbps. Se pueden combinar múltiples subportadoras digitales y asignarlas a un destino específico para proporcionar el ancho de banda requerido. Esto se debe a que la óptica XR admite configuraciones punto a punto y punto a multipunto y se puede implementar en una amplia gama de equipos de red, incluidos enrutadores, conmutadores Ethernet, servidores y muchos otros dispositivos de red.

Capacidad e inteligencia sin complejidad

El enfoque arquitectónico de la óptica XR tiene importantes implicaciones en el acceso óptico, la agregación y las redes ópticas metropolitanas, entre otras:

• Reducción significativa del TCO. La óptica XR hace posible que uno o varios transceptores de baja velocidad se conecten directamente a un transceptor de alta velocidad en una configuración punto a multipunto, lo que reduce la cantidad de transceptores.
• Arquitectura simplificada. Como muchas tecnologías de red de acceso, la óptica XR se basa en una arquitectura de transmisión. Aprovechando la tecnología de subportadora digital de Nyquist, un solo transceptor de 400 Gbps puede generar subportadoras de baja velocidad de 16 × 25 Gbps que pueden dirigirse a diferentes destinos. Como resultado, la tecnología coherente se extiende a las redes ópticas pasivas (PON), que admiten redes de fibra única y fibra dual, así como flujos de tráfico simétricos y asimétricos. La óptica XR permite un aumento de orden de magnitud en la capacidad con la capacidad de admitir terabits de capacidad sobre la infraestructura de fibra única existente con soporte DWDM programable. Esto permite una mayor flexibilidad con velocidades de transmisión programables y/o potencia de canal por subportadora para extender el alcance donde sea necesario. También se puede implementar sin problemas en la infraestructura de fibra existente, aprovechando componentes básicos como divisores, filtros y amplificadores, lo que permite una integración fluida de tecnología coherente en redes de detección directa. Esto conduce a un ROI maximizado y un tiempo de comercialización más rápido para los servicios comerciales de próxima generación.
• Aumento de orden de magnitud en la capacidad. La tecnología de acceso actual limita la capacidad de 10G a 40G. Extender la tecnología coherente desde el núcleo hasta el perímetro/acceso eleva el listón de la capacidad a 400 G y más. Esto permite una tecnología de transporte óptico altamente escalable en toda la red, al tiempo que satisface las demandas de capacidad actuales y futuras para una red preparada para el futuro.
• Asignación de capacidad definida por software. El aumento de dispositivos conectados y el ancho de banda que consumen exacerba la tensión en las redes, aumentando las intervenciones manuales y la necesidad de visitas técnicas al sitio. La óptica XR permite la asignación dinámica y rápida de la capacidad mediante la asignación de más subportadoras digitales sin una planificación compleja y sin necesidad de desplazar a los técnicos a las ubicaciones. La capacidad se puede asignar de forma permanente o por un período de tiempo determinado, y este proceso se puede realizar de forma manual o automática.
• Productividad de alto volumen. En el mercado perimetral/acceso metropolitano impulsado por el volumen, los equipos de red deben ser rentables. Si bien la tecnología coherente es tecnológicamente sofisticada, extenderla hasta el borde requiere un diseño meticuloso con una huella compacta, bajo consumo de energía, rentabilidad y capacidad de producción de alto volumen. Esto se puede lograr a través de un alto nivel de integración monolítica y diseño inteligente de componentes clave como el procesador de señales digitales (DSP) y el subensamblaje de transmisión/recepción de señales ópticas (TROSA). Los DSP compactos, potentes y de bajo consumo ofrecen esquemas de modulación avanzados, admiten subportadoras digitales punto a punto y punto a multipunto, brindan capacidades de transpondedor virtual y mejoran la capacidad de administración. La integración vertical monolítica puede ofrecer un TROSA altamente integrado con alto rendimiento óptico, mayor confiabilidad y capacidad de producción de alto volumen.
  Soluciones basadas en estándares. Para que una tecnología se generalice en el mercado, debe estar basada en estándares. El «Open XR Forum» promueve la colaboración entre sus miembros (25 y contando, que van desde operadores de red, fabricantes de equipos de red y proveedores de componentes/subsistemas) para acelerar la adopción de conectables inteligentes y coherentes e impulsar la estandarización de las interfaces de red para garantizar múltiples interoperabilidad de proveedores y un ecosistema abierto de soluciones de múltiples fuentes.
• Gestión flexible: los conectables coherentes de hoy en día se gestionan utilizando un modelo de información estandarizado basado en registros, que el dispositivo host y el módulo conectable deben admitir para lograr la interoperabilidad. Este enfoque tiene inconvenientes cuando se trata de funciones de red más avanzadas y, además, vincula la administración a los ciclos de implementación del dispositivo host. A medida que los conectables coherentes absorben más funciones y amplían su gama de posibles dispositivos anfitriones más allá de los dispositivos IP, su gestión se vuelve compleja. El «Foro Open XR» emitió especificaciones que introducen un paradigma de gestión dual que permite la gestión de red desagregada de conectables coherentes inteligentes Open XR. Esta arquitectura conserva la ruta actual de administración basada en registros para aplicaciones y funciones admitidas en MSA existentes y futuras, al tiempo que introduce un paradigma de «administración dual» de IP/Ethernet. Esto acelera la implementación de características innovadoras y la rápida introducción de aplicaciones avanzadas con funcionalidad de transporte virtualizado, sin la demora del desarrollo conjunto y la implementación en cada dispositivo host de la red. Si bien se diseñó como un método para introducir rápidamente aplicaciones ópticas coherentes punto a multipunto, también presenta capacidades avanzadas de transporte y administración remota para aplicaciones punto a punto. Las funciones inteligentes a nivel de sistema, como la transmisión de telemetría, la asignación de capacidad dinámica y la interoperabilidad intergeneracional, también son capacidades ópticas clave de XR.
• Arquitectura de red multigeneracional. Las tecnologías de red deben escalar a velocidades más altas sin problemas y rápidamente, con una interrupción mínima de las operaciones diarias. La capacidad de la óptica XR para transceptores de baja velocidad para comunicarse directa y simultáneamente con un transceptor concentrador de alta velocidad simplifica la expansión de la capacidad de la red al desacoplar las actualizaciones de nodos en toda la red, lo que permite que ciertos tramos/enlaces o nodos se actualicen a una mayor capacidad mientras que el resto de la red permanece sin cambios. Esto alinea el Capex con las demandas de capacidad reales.
  En resumen, la demanda cada vez mayor de capacidad y la necesidad de una mayor flexibilidad impulsada por las aplicaciones en la nube son las fuerzas impulsoras detrás de la extensión de la tecnología óptica coherente al borde de la red. Esto no debería venir con la complejidad como un compromiso. La óptica XR proporciona una arquitectura transformadora para extender la tecnología óptica coherente y sus beneficios desde el núcleo hasta el borde, lo que permite a los operadores de red resolver los desafíos actuales de manera eficiente y rentable, al tiempo que garantiza una arquitectura simple y segura para el futuro.