La creación de contenidos está impulsando una demanda incesante de ancho de banda. De hecho, cada día se crean más de 1.000 millones de gigabytes de datos nuevos, lo que equivale a 333 millones de películas en alta definición añadidas y más de 400.000 horas diarias de streaming de vídeo1. Todos estos datos se transmiten a través de la red.
También se prevé que la tecnología inalámbrica 5G ejerza una mayor presión sobre la red, ya que se espera un ancho de banda entre 10 y 100 veces mayor por usuario, una latencia significativamente menor y un orden de magnitud superior de dispositivos por kilómetro cuadrado.
Además, el auge de los emplazamientos edge de acceso múltiple está acelerando y multiplicando el despliegue de centros de datos en las áreas metropolitanas. Al procesar los datos y servicios lo más cerca posible del usuario final, la computación de borde permite a las organizaciones reducir la latencia, mejorar el rendimiento y reducir los costes de transporte.
Asimismo, las empresas de todo el mundo están trasladando sus aplicaciones a la nube y aprovechando los proveedores de servicios en la nube para reducir costes, aumentar la productividad y mejorar el acceso a las últimas tecnologías y aplicaciones. Todo este crecimiento está ejerciendo una presión considerable sobre los operadores de redes, obligándoles a hacer frente a unos niveles de capacidad que se duplican cada dos años2 al tiempo que reducen los costes operativos y la complejidad.
Diferentes retos en el borde
Las redes metropolitanas residenciales/de banda ancha y 5G xHaul son los segmentos de mayor crecimiento del mercado, mientras que las redes core/long-haul crecen a un ritmo mucho más modesto y crean una discrepancia en la economía de escala.
Las tecnologías de borde/acceso se basan en un coste muy bajo y un volumen elevado, con una capacidad normalmente limitada a 10 Gb/s, mientras que sus contrapartes de núcleo de red están diseñadas en torno a un alto rendimiento, reflejado por el aumento constante de la capacidad por longitud de onda (actualmente 800 Gb/s).
Sin embargo, las arquitecturas de red de acceso y agregación se basan en la conectividad punto a punto. A medida que se añaden más dispositivos conectados a la red y cada uno de ellos demanda más capacidad, la complejidad de la red se dispara. Esto impulsa numerosas visitas in situ y la necesidad constante de rediseñar la red. Simultáneamente, los proveedores de servicios deben contener el gasto en capex y opex y mantener la red lo más simple posible. Estos retos sólo pueden superarse con un gran cambio tecnológico: extendiendo la tecnología coherente hasta el borde y simplificando la arquitectura general de la red.
Resolviendo el desajuste de la agregación
Desde los orígenes de las redes ópticas, los patrones de tráfico reales de la red y la tecnología utilizada para transportar ese tráfico han estado desalineados. Los patrones de tráfico, sobre todo en las redes metropolitanas, son abrumadoramente de tipo hub and spoke, con numerosos puntos finales consumiendo tráfico que es agregado por unas pocas ubicaciones hub.
Por el contrario, las soluciones de conectividad óptica utilizan tradicionalmente la tecnología punto a punto, en la que cada extremo de la conexión debe funcionar a la misma velocidad. El resultado es una arquitectura de transporte extremadamente ineficaz que requiere un gran número de transceptores ópticos de reserva, así como numerosos dispositivos de agregación intermedios como enrutadores, conmutadores o muxpondedores DWDM para «subir la velocidad» de los flujos de tráfico.
La óptica XR es el próximo gran punto de inflexión en las tecnologías de transceptores ópticos. Utiliza el procesamiento digital de señales para subdividir la transmisión y recepción de un espectro de longitud de onda determinado en canales de menor frecuencia denominados subportadoras digitales. Éstas pueden gestionarse de forma independiente y asignarse a diferentes destinos, lo que permite la primera conectividad escalable punto a multipunto, directa de transceptor óptico de baja velocidad a alta velocidad del sector (figura 1).
Un único módulo concentrador óptico 400G XR genera 16 subportadoras digitales de 25 Gb/s. Se pueden combinar varias subportadoras digitales y asignarlas a un destino específico para proporcionar el ancho de banda necesario.
La óptica XR admite configuraciones punto a punto y punto a multipunto y puede instalarse en una amplia gama de equipos de red, como enrutadores, conmutadores Ethernet, servidores y muchos otros dispositivos.
Capacidad e inteligencia sin complejidad
El innovador enfoque arquitectónico de la óptica XR tiene importantes implicaciones en el acceso, la agregación y las redes ópticas metropolitanas, entre ellas:
- Reducción significativa del coste total de propiedad: La óptica XR permite 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 el número de transceptores ópticos en la red en aproximadamente un 50% y elimina numerosas plataformas de agregación de tráfico de Capa 1/2 para una reducción significativa del coste total de propiedad (Figura 2). Un análisis técnico-económico3 realizado en la red de BT, que constaba de 226 redes de herradura que conectaban 880 nodos intermedios y era representativa de una amplia gama de redes metropolitanas en toda una geografía nacional, reveló un ahorro en el coste total de propiedad del 76% a lo largo de cinco años en comparación con una arquitectura tradicional basada en ROADM y transpondedores punto a punto.
- Arquitectura simplificada: Al igual que muchas tecnologías de redes de acceso, la óptica XR se basa en una arquitectura de difusión. Aprovechando la tecnología de subportadora digital Nyquist, un único transceptor de 400 Gb/s puede generar 16 subportadoras de 25 Gb/s de menor velocidad que pueden dirigirse a distintos puntos. Aporta una tecnología coherente a las redes PON, compatible con redes de fibra única y doble, así como con flujos de tráfico simétricos y asimétricos. La óptica XR permite aumentar la capacidad en un orden de magnitud con la posibilidad de soportar terabits de capacidad en la infraestructura de fibra única existente con soporte DWDM programable. Aumenta la flexibilidad con velocidades en baudios programables y/o potencia de canal por subportadora para ampliar el alcance donde sea necesario. La óptica XR también puede desplegarse sin problemas sobre la infraestructura de fibra existente aprovechando bloques estructurales como divisores, filtros y amplificadores, lo que permite una integración fluida de la tecnología coherente en las redes de detección directa. Esto permite maximizar el retorno de la inversión y acelerar el tiempo de comercialización de los servicios empresariales de próxima generación.
- Aumento de la capacidad en un orden de magnitud: La tecnología de acceso actual limita la capacidad de 10G a 40G. La ampliación de la tecnología coherente desde el núcleo hasta el borde/acceso eleva el listón de la capacidad a 400G 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 los dispositivos conectados y del ancho de banda que consumen agrava la tensión en las redes, incrementando las intervenciones manuales y los desplazamientos del personal. La óptica XR permite una asignación de capacidad dinámica y rápida mediante la colocación de más subportadoras digitales, sin necesidad de una planificación compleja ni de largos desplazamientos. La capacidad puede asignarse de forma permanente o por un periodo determinado, y este proceso puede realizarse de forma manual o automatizada.
- Fabricabilidad en grandes volúmenes: En el mercado de acceso metropolitano/borde impulsado por el volumen, los equipos de red deben ser rentables. Aunque la tecnología coherente es tecnológicamente sofisticada, extenderla al borde requiere un diseño meticuloso, con una huella compacta, bajo consumo de energía, rentabilidad y fabricabilidad en grandes volúmenes. Esto puede lograrse mediante un alto nivel de integración monolítica y un diseño inteligente de los componentes clave, como el procesador digital de señales (DSP) y el subconjunto óptico de transmisión/recepción (TROSA). Los DSP compactos, potentes y de bajo consumo ofrecen esquemas de modulación avanzados, admiten punto a punto y punto a multipunto con subportadoras digitales, proporcionan capacidades de transpondedor virtual y mejoran la gestión. La integración vertical monolítica puede ofrecer un TROSA altamente integrado con un rendimiento óptico líder, mayor fiabilidad y fabricabilidad en grandes volúmenes.
- Soluciones basadas en estándares: Para que una tecnología sea omnipresente en toda la red, debe basarse en estándares. El Open XR Forum fomenta la colaboración entre sus miembros -25 y sumando, de operadores de red, fabricantes de equipos de red y proveedores de componentes/subsistemas- para acelerar la adopción de enchufables coherentes inteligentes e impulsar la estandarización de las interfaces de red para garantizar la interoperabilidad entre múltiples proveedores y un ecosistema de soluciones abierto y multi-fuente.
- Gestión flexible: Los enchufables coherentes actuales se gestionan mediante un modelo de información estandarizado basado en registros que el dispositivo anfitrión y el módulo enchufable deben admitir para lograr la interoperabilidad. Este enfoque presenta inconvenientes cuando se trata de funciones de red más avanzadas y, además, vincula la gestión a los ciclos de implantación del dispositivo anfitrión. A medida que los módulos enchufables 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 publicó especificaciones que introducen un paradigma de gestión dual que permite la gestión de red desagregada de los enchufables coherentes inteligentes Open XR. Esta arquitectura preserva la actual ruta de gestión basada en registros para las aplicaciones y funciones admitidas en los MSA existentes y futuros, al tiempo que introduce un paradigma de «gestión dual» IP/Ethernet. Esto acelera el despliegue de funciones innovadoras y la rápida introducción de aplicaciones avanzadas con funcionalidad de transporte virtualizada, sin el retraso que supone el codesarrollo y el despliegue en cada dispositivo de alojamiento de la red. Aunque se concibió como un método para introducir rápidamente aplicaciones ópticas coherentes punto a multipunto, también introduce funciones avanzadas de transporte y gestión remota para aplicaciones punto a punto. Las funciones inteligentes a nivel de sistema, como la telemetría de flujo continuo, la asignación dinámica de capacidad y el interfuncionamiento intergeneracional, también son capacidades ópticas XR clave.
- Arquitectura de red multigeneracional: Las tecnologías de red necesitan escalar a velocidades más altas de manera fluida y rápida con una interrupción mínima de las operaciones cotidianas. La capacidad exclusiva de la óptica XR para que los transceptores de baja velocidad se comuniquen directa y simultáneamente con un transceptor central de alta velocidad simplifica la ampliación de la capacidad de la red al desacoplar las actualizaciones de los nodos de las actualizaciones de toda la red, permitiendo así que determinados tramos/enlaces o nodos se actualicen a una mayor capacidad mientras el resto de la red permanece intacta. Esto alinea el capex con las demandas reales de capacidad.
La conclusión es que la creciente demanda de capacidad y la necesidad de una mayor flexibilidad impulsada por las aplicaciones en la nube son las fuerzas motrices que impulsan la ampliación de la tecnología óptica coherente hasta el borde de la red. Esto no debería suponer una contrapartida de complejidad. La óptica XR ofrece una arquitectura transformadora para extender la tecnología óptica coherente y sus ventajas desde el núcleo hasta el borde, lo que permite a los operadores de redes resolver los retos actuales de forma eficaz y rentable, al tiempo que garantiza una arquitectura sencilla y preparada para el futuro.
