Posts Tagged ‘redes fotónicas’

¿Qué hay después de 100GbE?

jueves, marzo 10th, 2011

Light Reading entrevista en la OFC/NFOEC a Hans-Martin Foisel, Director de Tecnologías Híbridas de Red en Deutsche Telekom y presidente del grupo de trabajo de transporte del OIF.

Este año la conferencia OFC y la exhibición NFOEC gira en gran parte en torno a lo que hay después de los 100 Gigabits por segundo. Mientras algunos operadores, como Verizon, despliegan un backbone de 100 GbE, la industria ya está desarrollando lo que hay más allá de eso. El año pasado, Nokia Siemens Networks anunció el soporte de 400 Gigabits por segundo en sus equipos DWDM. Y ahora, también en la OFC/NFOEC, han hecho una demostración de transmisión a 400 Gigabits por segundo sobre una fibra monomodo a 600 kilómetros de distancia.

Asimismo, Infinera, una empresa de componentes de red, ha mostrado también en la OFC su propuesta para 1 Terabit por segundo en modo multicarrier:

Estas novedades en la transmisión a altas velocidades para el núcleo de las redes busca reducir el coste de transmisión de grandes volúmenes de datos, lo que podría seguir retrasando la aparición de los márgenes negativos en las redes. Sin embargo, no hay que perder de vista los costes de la conmutación IP que deja de aprovechar la multiplexación estadística y que son mayores que los costes de la conmutación óptica.

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Google quiere relajar los requisitos de la óptica para centros de datos

miércoles, octubre 6th, 2010

Ya comentaba en septiembre que Google no está satisfecho con los requisitos actuales para equipos de 100G, por quedarse bien demasiado cortos o pasarse. En aquella ocasión era en la conferencia ECOC, en la cual sugirió que debería hacerse un nuevo acuerdo entre los fabricantes de equipamiento óptico para que se desarrollaran transpondedores adecuados a su situación particular, ya que en otro caso no les compensa pasarse a los 100G.

Esta vez ha sido en el Technology Exploration Forum de la Ethernet Alliance, en un debate llamado Do we Need a New Environmental Standard for the Internet Data Center?, moderado por Chris Cole de Finisar y en el que han participado Richard Kluge de Telecordia, Vijay Vusirikala de Google, Herman Chu de Cisco, Scott Kipp de Brocade y Eddie Tsumura de Sumitomo/Finisar/Opnext.

Vijay Vusirikala, en la foto de abajo, asegura que es necesario relajar los requisitos de los dispositivos que se emplean en los centros de datos, respecto a los que realmente deben cumplir los destinados a equipos de red en los operadores. Como ejemplo, asegura que, dado que nunca se llega a tener temperaturas de 0ºC en un centro de datos, no es necesario tener componentes que puedan soportar temperaturas tan bajas, una idea que está en línea con la filosofía de Google, en la que si un elemento falla en un centro de datos, se tira y se reemplaza por otro.

El moderador Chris Cole aseguró que el primer objetivo de Google en este sentido debería ser, en primer lugar, comprobar si esta idea es del agrado de Facebook o Amazon, u otros poseedores de grandes centros de datos en Internet. En este sentido, Google tratará de desarrollar una especificación para ver si atrae a Facebook y Amazon, buscando reducir la carga de los ciclos de pruebas y diseño que llevan mucho tiempo. Algunas de las sugerencias que aparecen en esta especificación son:

  • Requisitos de soporte de temperaturas reducidos, como por ejemplo una temperatura máxima de 60ºC en lugar de más de 70ºC.
  • Tasas de error de bit menos exigentes que las utilizadas habitualmente en telecomunicaciones, por ejemplo de 10e-15 a 10e-12 en equipamiento DWDM.
  • Alrededor de 1000 horas de pruebas de desgaste, la mitad de lo habitual.

Si bien es cierto que cumplir los requisitos propuestos por Google abarataría el coste de desarrollo de los equipos, esto sucedería en caso de existir un mercado suficiente y unos beneficios esperados que lo justifiquen. Incluso en el caso de que tuviera buena acogida, Vijay dijo que no ven necesidad en seguir poniendo esfuerzo en este tema si no obtienen ganancias con ello.

Por otro lado, Cisco y Brocade ven potencial en la idea de Google. Suponiendo que la temperatura máxima del transceptor óptico es menor, ya que no se está diseñando para el caso peor, sería posible aumentar la potencia en algunos componentes, aumentando el throughput.

Figura 1 Vijay Vusirikala explica la arquitectura de los centros de datos de Google (Light Reading)

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Juniper dispone de un equipo de «fotónicos» para desarrollar sus 100G

miércoles, octubre 6th, 2010

Ya en mayo de este año Cisco
adquirió CoreOptics, fabricante de transpondedores ópticos, para tener integración vertical que permite satisfacer sus propios requisitos para la construcción de equipamiento a 100 Gbps.

Esta parece ser una de las motivaciones que tiene Juniper para, según informa Light Reading en Juniper Amasses 100G Optical Team, contratar a personal que pueda dedicarse a desarrollar sus propios módulos coherentes de 100G para sus routers. Evidentemente, este movimiento no se produce sólo por copiar la estrategia a su rival, sino porque esperan reducir los costes respecto a los fabricados por terceros, que no reducirán el precio hasta que exista un volumen de fabricación suficiente que lo justifique.

El equipo que integra el área de expertise para este cometido está formado por profesionales en todas las capas, desde expertos en red y subsistemas, sino también físicos, además de comerciales.

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Restricciones físicas en redes fotónicas

lunes, julio 26th, 2010

Las redes fotónicas, basadas en la transmisión mediante fibra óptica, no están exentas de limitaciones. Algunas de estas limitaciones aplican más a redes de ráfagas o de paquetes ópticos, como es el caso de la sincronización de relojes. Estas restricciones deben tenerse en cuenta en el diseño y planificación de las redes, y recientemente se trata de integrar estas restricciones en el cálculo de caminos ópticos mediante plano de control.

Sincronización de relojes

Los dispositivos receptores utilizados en los sistemas de transmisión óptica actuales no son adecuados para las redes de conmutación de ráfagas. Esto es así porque dichos dispositivos requieren que las señales de entrada tengan potencia y fase constante, cosa que no ocurre en las redes de ráfagas, al no existir señal en todo momento, sino sólo en los momentos en que se transmiten las ráfagas. Los receptores en modo ráfaga están diseñados para adaptarse a la fase y la potencia variantes de las ráfagas recibidas. Otra característica importante de estos receptores es su elevada velocidad de adquisición del reloj. Se han llevado a cabo experimentos en laboratorio con receptores capaces de recuperar el sincronismo de una señal de 2,5 Gbps o de 10 Gbps en decenas de nanosegundos [1].

Atenuación

Cuando una señal óptica se propaga por la fibra, su potencia se ve reducida debido a la atenuación del medio. Esta atenuación es dependiente de la longitud de onda de la señal, y está provocada por la absorción y la dispersión de Rayleigh, principalmente.

La absorción del material está causada por las impurezas que se introducen en el proceso de fabricación de la fibra. Esta absorción es reducida para la mayoría de fibras en los rangos de longitudes de onda de interés, esto es, entre 800 y 1600 nm.

Por contra, la dispersión de Rayleigh está causada por la falta de homogeneidad del material del que se fabrica la fibra, que provoca pequeñas variaciones del índice de refracción. Este fenómeno provoca que la luz se disperse en todas direcciones al interaccionar con partículas de dimensiones muy inferiores a la longitud de onda, pero que no implican un cambio de energía (por tanto, de longitud de onda) de la luz. Por ello, parte de la potencia de la luz se pierde al escapar al confinamiento de la fibra.

En una red de conmutación de ráfagas ópticas, la atenuación limita la distancia máxima a la que puede transmitirse una ráfaga de forma óptica. Esta limitación puede salvarse en parte mediante el uso de amplificadores ópticos, si bien estos introducen ruido y dispersión en la señal.

Dispersión

Cuando una señal óptica está formada por varias longitudes de onda, cada una de las componentes viajará a velocidades diferentes. Esta diferencia de velocidad provoca que la señal se ensanche en el dominio del tiempo, efecto conocido como dispersión. Existen varios tipos de dispersión, entre los que se encuentran la dispersión modal y la dispersión cromática.

La dispersión modal se da cuando se propagan varios modos de la señal a diferentes velocidades por la fibra. Este tipo de dispersión puede eliminarse mediante el uso de fibras monomodo, que tienen un diámetro del núcleo suficientemente reducido como para capturar un único modo de la señal.

Por otro lado, la dispersión cromática se produce como resultado de la variación de la velocidad de la luz con la longitud de onda de dicha luz. Por tanto, si la señal transmitida consta de más de una longitud de onda, algunas componentes viajarán más rápido y otras más despacio.

La dispersión cromática puede ser causada por el material, en el cual el índice de refracción varía con la longitud de onda, o bien por la dependencia del índice de refracción con la fracción de potencia que viaja por el núcleo y la fracción que viaja por el revestimiento de la fibra.

Es posible fabricar fibras con dispersión nula en la ventana entre 1300 nm y 1700 nm [2], aunque restringido a una longitud de onda.

La dispersión en la fibra produce interferencia intersimbólica, que implica que pulsos de luz que se encuentren muy próximos pueden ser indistinguibles si la dispersión es elevada.

Adicionalmente, debido a la dispersión se pueden producir problemas de sincronización en las redes de conmutación de ráfagas ópticas, ya que el paquete de control (o cabecera) de la ráfaga normalmente se transmite por una longitud de onda diferente de la que se utiliza para enviar la ráfaga. Cada una de estas longitudes de onda experimentará una dispersión diferente, provocando que la ráfaga pueda acercarse al paquete de control, o alejarse de él. Este efecto hace necesario ajustar la temporización y establecer márgenes de tiempo para compensar posibles desplazamientos, de manera que no haya problemas con la conmutación de las ráfagas.

No linealidades en la fibra

Los efectos no lineales de la fibra, tales como la dispersión de Raman — Stimulated Raman Scattering (SRS) —, la dispersión estimulada de Brillouin — Stimulated Brillouin Scattering (SBS) — o diversos tipos de mezcla no lineal, tienen un efecto limitador sobre la velocidad de transmisión, el número de canales, el espaciado de los canales y la potencia de la señal transmitida [3].

El mezclado de canales provoca que aparezcan productos de intermodulación, que puede implicar la generación de señales a longitudes de onda que se usan para otros canales de datos, es decir, interferencias. Este problema puede aliviarse con el uso de canales espaciados desigualmente [4].

En la dispersión estimulada de Raman, al incidir la luz sobre el medio material, parte de la potencia sufre un desplazamiento de frecuencia, generando otras longitudes de onda diferentes a la de la luz incidente por interacción con las vibraciones moleculares del material. La dispersión de la señal aumenta cuando se incrementa la potencia de la señal de entrada.

En el caso de la dispersión estimulada de Brillouin, sigue el mismo principio, pero este tipo de dispersión se produce por interacciones acústicas del medio.

En sistemas multicanal, es necesario mantener la potencia de cada canal por debajo de cierto umbral para reducir las pérdidas de potencia que se producen en los canales de menor longitud de onda hacia los canales de mayor longitud de onda.

Además de utilizar potencias reducidas para limitar los efectos de la dispersión, es posible utilizar técnicas como la inversión espectral para cancelar los efectos producidos por la dispersión de Raman [5] o la modulación por cruce de fase para suprimir la dispersión de Brillouin [6].

Referencias

  1. Shrikhande, K. White, I.M. Rogge, M.S. An, F.-T. Srivatsa, A. Hu, E.S. Yam,S.S.-H. Kazovsky, L.G. Performance demonstration of a fast-tunable transmitter and burst-mode packet receiver for HORNET. Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, 2001.
  2. J.P. Powers. An Introduction to Fiber Optic Systems. McGraw-Hill Professional, 1993.
  3. Chraplyvy, A.R. Limitations on Lightwave Communications Imposed by Optical-Fiber Nonlinearities. Journal of Lightwave Technology, 1990.
  4. F. Forghieri, R.W. YTkach, A.R. Chraplyvy, D. Marcuse. Reduction of Four-Wave Mixing Crosstalk in WDM Systems Using Unequally Spaced Channels. IEEE Photonics Technology Letters, 1994.
  5. A.G. Grandpierre, D.N. Christodoulides, C.M. McIntosh, J. Toulouse. Stimulated Raman scattering cancellation in wavelength-division-multiplexed systems via spectral inversion. Optical Fiber Communication Conference, 2000.
  6. Sang Soo Lee, Hyun Jae Lee,Wanseok Seo, Seung Gol Lee. Stimulated Brillouin Scattering Suppression Using Cross-Phase Modulation Induced by an Optical Supervisory Channel in WDM Links. IEEE Photonics Technology Letters, 2001.

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