Optična transportna omrežja z linijskimi kapacitetami za mobilna omrežja 5G

Optical transport networks with line capacities for 5G mobile networks


Klaus Samardžić
SmartCom


POVZETEK - Večji poslovni uporabniki pri večini omrežnih operaterjev v Sloveniji še vedno najlažje najamejo povezave kapacitet 100 Mbit/s ali 1 Gbit/s za povezovanje med svojimi lokacijami znotraj Slovenije. Hkrati vsi govorijo o postavitvi mobilnega omrežja 5G, pri katerem zahtevajo bazne postaje povezave zmogljivosti 10 Gbit/s ali več.
In kje smo danes z obstoječimi optičnimi transportnimi omrežji? Prehod na linijske zmogljivosti 100 Gbit/s v regionalnih omrežjih se je že zgodil. Zdaj je od investicijskih ciklov operaterjev odvisno ali bodo naslednji linijski signali zmogljivosti 200 Gbit/s, 400 Gbit/s ali več.
S stališča zagotavljanja kakovosti storitev je potrebno zagotoviti čim večje zmogljivosti linijskega prenosa in se izogniti agregacijskim točkam v komunikacijskem omrežju med odjemniki storitev in hrbteničnimi centri za ponujanje storitev. S prometnega stališa bi bilo optimalno, če bi bilo izvedenih čim več direktnih komunikacijskih povezav med mesti v Sloveniji, saj bi to pomenilo najmanjše zakasnitve v omrežju. Zmogljivosti v regionalnih in velemestnih omrežjih naj bi bile n x 100 Gbit/s. Postavlja se vprašanje, ali si lahko omrežni operaterji v Sloveniji 'privoščijo' takšna transportna omrežja?
Nove zahteve po linijskih zmogljivostih 100 Gbit/s in več v regionalnih omrežjih je možno izvesti samo s koherentnimi optičnimi signali, ki v odvisnosti od razdalje uporabljajo modulacije QPSK, 8QAM, 16QAM in višje. Pri koherentnih signalih za takšne zmogljivosti predstavlja cena optoelektričnega modula prevladujoč delež. Razlika potrebne investicije v ločen transportni sistem ali pa optoelektrični modul, ki se vgrajuje v Ethernet stikala ali usmernike, je zanemarljiva.
V našem primeru je mogoče z minimalnimi investicijami izvesti povezave zmogljivosti n x 100 Gbit/s za razdalje do 80 km. Modulacija PAM-4 se v optoelektričnih modulih uporablja že nekaj časa, predvsem za krajše razdalje (nekaj kilometrov) in zmogljivosti povezav nad 10 Gbit/s. Za razvoj sistema, ki omogoča zmogljivost prenosa do 8 X 100 Gbit/s za razdaljo do 80 km, je potrebno nekaj inovativnosti.
Prednosti optoelektričnih modulov, ki uporabljajo modulacijo PAM-4 v primerjavi z optoelektričnimi moduli s koherentnim signalom, so: manjša velikost modulov, manjša poraba električne energije in bistveno nižji investicijski stroški. Če omrežni operater razpolaga s sodobnimi komunikacijskimi stikali Ethernet ali usmerniki, ki vsebujejo vmesnike QSFP28 za omrežja WAN, je do večjih linijskih zmogljivosti enostaven korak: postavitev linijskega sistema z modulacijo PAM-4 in uporaba ustreznih optoelektričnih modulov QSFP28.
Kaj pa če so Ethernetna stikala ali IP-usmerniki vgrajeni v omrežju že več let in ne omogočajo nadgraditev? Tedaj je potrebno narediti še korak več. Prava rešitev za transportni del mobilnih omrežij 5G je sodobna transportna platforma s katero je možno izvesti komunikacijske storitve na OSI slojjih 2 in 3 v skladu s protokoli usmerjanja po odsekih (t.i. "Segment Ruting"). Zahvaljujoč sodobnim komunikacijskim protokolom IP-MPLS in usmerjanju po odsekih je mogoče izvesti omrežje z enakimi ali boljšimi lastnostmi, kot s klasičnimi transportnimi sistemi DWDM, vključno z zaščito ob izpadu posameznih segmentov v času krajšem od 50 ms.
Biti najboljši je mogoče samo z razumevanjem delovanja omrežja in poteka komunikacijskih storitev v omrežju. Za to je potrebno imeti učinkovit nadzorni in krmilni sistem, ki izrablja funkcionalnosti programsko opredeljenih omrežj za dobro izvedbo nadzornega centra za odeskovno usmerjanje in avtomatizacijo ponujanja storitev v omrežju.