Optische Netzwerke für den Metro-Edge neu konzipieren: Bewältigung der Herausforderungen einer sich rasch wandelnden Landschaft

Mit der Ausweitung optischer Netzwerke in Richtung Edge werden die Anforderungen an die Infrastruktur immer vielfältiger und komplexer. Um skalierbare und effiziente Lösungen zu entwickeln, ist es unerlässlich, die besonderen Herausforderungen optischer Leitungssysteme in Metro-/Edge-/Zugangsnetzen zu verstehen, zu erkennen, wie sie sich von herkömmlichen Kernnetzen unterscheiden, und zu wissen, welche Innovationen erforderlich sind, um diesen sich wandelnden Anforderungen gerecht zu werden.  

Die Herausforderung besteht darin, optische Netzwerke so auszubauen, dass sie Verbindungen von Edge zu Edge und von Edge zu Core ohne optisch-elektrische Regeneration unterstützen, während gleichzeitig die Bandbreite und die geografische Verteilung der Anlagen erweitert werden. Der Schlüssel liegt darin, die Flexibilität und Bandbreite des Netzwerks bei einem nichtlinearen Kosten- und Komplexitätsmodell zu steigern. 

Das Metro-/Edge-/Zugangsnetz verstehen

Der Weg vom Kern zum Rand des Netzwerks offenbart deutliche Unterschiede. Kernnetze sind zentralisiert, umfassen weniger Knoten und weisen eine einfachere Verbindungstopologie auf, während Metro-/Edge-/Zugangsnetze folgende Merkmale aufweisen: 

• Hohe Knotendichte: Edge-Netzwerke können bis zu 50–100 Knoten pro Kernknoten umfassen. 

• Fragmentierte Verbindungen: Im Gegensatz zu den durchgehenden Verbindungen in Kernnetzen weisen Randnetze stark fragmentierte A-zu-Z-Verbindungswege auf. 

• Kosten- und Größensensitivität: Angesichts der zunehmenden großflächigen Einführung sind kompakte und kostengünstige Lösungen von entscheidender Bedeutung. 

• Einfacher Betrieb: Edge-Netzwerke müssen dieselben Funktionen bieten wie Kernnetzwerke, lassen sich jedoch mit einer größeren und vielfältigeren Belegschaft schneller bereitstellen. Einfachheit in Verbindung mit integrierten Testfunktionen ist daher unerlässlich.  

Diese Eigenschaften erfordern neue Ansätze, da sich Technologien, die für Kernnetze entwickelt wurden, nicht nahtlos an die Edge-Umgebung anpassen lassen. 

Die größten Herausforderungen in Metro-Edge-Netzwerken 

Metro-Edge-Netzwerke erfordern einen speziellen architektonischen und technologischen Rahmen, um ihren besonderen Herausforderungen gerecht zu werden:

1. Kompakte und integrierte Lösungen:

• Die Edge-Umgebung erfordert kleinere, energieeffiziente Komponenten. Die Disaggregation muss mit der Reaggregation von Layer 0 und Layer 1 einhergehen, um Kosten und Platzbedarf zu optimieren.
• Die Zusammenführung optischer Funktionen und integrierte Architekturen tragen dazu bei, Komplexität, Größe und Stromverbrauch zu reduzieren.

2. Flexibilität und Effizienz bei der Frequenznutzung:

• Nahtlose Übertragung der Frequenzbandkapazitäten mit einer Auflösung von 6,25 GHz, durchgehend vom Rand- bis zum Kernnetz.
• Unterstützung für IP-over-DWDM, Fremdwellenlängen und Bulk-Spectrum-Dienste, um Investitionsausgaben (CapEx) besser zu nutzen und die Kapitalrendite (ROI) des Netzwerks durch gemeinsame Ressourcennutzung zu steigern.

3. Offene und interoperable Systeme:

• Die Interkonnektivität auf Layer 0 und Layer 1 muss gewährleistet sein, um Lösungen verschiedener Anbieter zu integrieren und neue Technologien schneller nutzen zu können.
• Interoperabilität verbessert die Skalierbarkeit und verringert die Abhängigkeit von proprietären Lösungen.

4. Embedded-Tests und -Diagnose:

• Da Edge-Implementierungen über große geografische Gebiete verteilt sind, sind integrierte Test- und Messfunktionen für einen reibungslosen Betrieb von entscheidender Bedeutung.
• Einzelne Testgeräte sind nicht mehr praktikabel; Diagnosefunktionen müssen in jeden Knoten und auf jeder Faserebene integriert sein.

Innovative Technologien für den Metro-Edge

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, verändern modernste Technologien die optische Landschaft grundlegend:

 Bündelung von Ressourcen

• Optische WSS-basierte Vermittlung, Verstärkung und Diagnose können auf mehrere Funktionen verteilt werden, wodurch Redundanzen vermieden werden.
• Architekturen mit gemeinsam genutzten Pumpen, wie die von Coherent angebotenen hocheffizienten Laserpumpen-Farmen, optimieren die Leistung über Glasfaserabschnitte und -längen hinweg.

Fortgeschrittene Architekturen:

• Durch die Überlagerung mehrerer Glasfaserwege lässt sich die Kapazität mithilfe ausgereifter, kostenoptimierter Technologien erweitern.
• Die Integration optischer Funktionen in einem einzigen Modul senkt Kosten, Stromverbrauch und Komplexität.

Eingebettete Intelligenz:

Hochgeschwindigkeits-Test- und Messfunktionen mit mehreren Zugriffsmöglichkeiten verbessern die Echtzeit-Netzwerktransparenz. Die integrierten OTDR- und OSA-Lösungen von Coherent detaillierte Einblicke in die Leistung, ermöglichen eine proaktive Wartung und reduzieren Ausfallzeiten.

Wegweisende Technologien für Metro Edge

So prägen bahnbrechende Innovationen die Landschaft der Edge-Netzwerke:

Vertikale Integration

• Miniaturisierte Pumpen und Verstärker steigern die Effizienz und senken gleichzeitig den Energie- und Platzbedarf.
• Integrierte passive Komponenten vereinfachen die Fertigung und den Einsatz.

Erstellung optimierter Optica-Ressourcenpools zur Förderung der vertikalen Integration

• Aufteilung des LCoS-basierten WSS-Switching zur Verteilung der Funktionen auf mehrere Ebenen, sowohl auf Multi-Rail-Ebene als auch auf Knotenebene innerhalb eines Blades.
• Einrichtung von Laser-Pumpenparks für eine optimierte gemeinsame Nutzung der Pumpen über mehrere Glasfaserstrecken bzw. -abschnitte hinweg. 
• In jeden Knoten, der jede Glasfaserstrecke bzw. jeden Glasfaserabschnitt bedient, sind Funktionen für Hochgeschwindigkeits- und Mehrfachzugriffstests sowie Messungen integriert.

Umnutzung von Kerntechnologien

• Bewährte Technologien wie die kohärente 100G-Optik werden für den kompakten Einsatz mit geringem Stromverbrauch in Edge-Umgebungen angepasst.

Der Weg in die Zukunft

Mit der Ausweitung optischer Netzwerke auf Metro-, Edge- und Access-Netzwerke ist das Leitprinzip klar: Komplexität reduzieren und die Bereitstellung beschleunigen. Innovationen müssen sich auf Folgendes konzentrieren:

• Kostengünstige, skalierbare Lösungen.
• Nahtlose Integration von Kern- und Edge-Netzwerken.
• Integrierte Funktionen für Diagnose, Prüfung und Wartung.

Durch den Einsatz fortschrittlicher optischer Komponenten und integrierter Technologien von Coherent können Netzbetreiber hohe Leistung und vereinfachte Betriebsabläufe bieten – ohne Abstriche bei Kapazität oder Flexibilität. Angesichts der Entwicklung der Branche hin zu den dynamischen und anspruchsvollen Anforderungen am Metro-Edge hängt der Erfolg von Lösungen ab, die speziell auf Skalierbarkeit, Effizienz und Offenheit ausgelegt sind. Coherent diese Lösungen – maßgeschneidert, um die Herausforderungen am Edge zu meistern und die nächste Generation optischer Netzwerke voranzutreiben.

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