Il collaudo delle reti ottiche di nuova generazione

WIRELESS TEST –

Le soluzioni per il collaudo delle trasmissioni Ethernet a 40/100G bit permettono agli operatori di eseguire tutte le prove necessarie, dal livello fisico fino al livello IP. Strumenti di misura con specifiche tecniche sofisticate consentono di valutare una più ampia gamma di parametri.

L’avvento della tecnologia Ethernet a 40/100 Gbit/s nelle dorsali di reti degli operatori di telecomunicazione permetterà di soddisfare la maggiore domanda di banda degli utilizzatori e, allo stesso tempo, di passare a un’architettura di rete basata completamente sui protocolli IP che garantirà una maggiore flessibilità di esercizio. Però, l’utilizzo della tecnologia Ethernet a 40/100 Gbit/s imporrà anche una modifica radicale alle tecniche di collaudo delle reti di telecomunicazione, poiché le interfacce dei clienti saranno basate sulla trasmissione ottica parallela su più lunghezze d’onde, anziché sulla classica modalità di trasmissione seriale utilizzata attualmente sulle reti di trasmissione ottiche. Le ragioni della necessità di migrare l’infrastruttura di trasmissione ottica a velocità di ordine superiore è immediatamente comprensibile. Una delle esigenze fondamentali è quella di aumentare la capacità della rete di raccolta delle reti radiomobili (backhaul), che dovranno supportare la nuova domanda di banda generata dalle comunicazioni conformi ai nuovi standard 3G/LTE. Oltre all’enorme crescita delle reti mobili, nel corso degli ultimi anni si è assistito a un’enorme crescita della domanda di banda generalizzata, trainata dal sempre maggior numero di utilizzatori di Internet e dalla maggiore popolarità di numerose applicazioni, tutti fenomeni di cui non si intravede alcun declino.
I dati comunicati la scorsa estate da YouTube danno un’idea delle dimensioni del problema. Il numero delle pagine consultate ogni giorno è cresciuto di oltre il 50% lo scorso anno, raggiungendo i 3 miliardi di pagine viste al giorno. Anche il contenuto disponibile cresce in modo impressionante: ogni minuto vengono caricati 48 ore di nuovi video. Un altro servizio di hosting video molto diffuso, Vimeo, ha quasi quadruplicato le sue visite mensili dall’inizio del 2011. Inoltre, l’emergere di nuove applicazioni basate sul cloud computing significa che le elaborazioni avverranno sempre più spesso tramite la rete anziché localmente. Queste attività, ancora una volta, richiederanno la disponibilità di collegamenti in rete bidirezionali sempre più veloci. A causa di fattori di questo genere, la società di ricerche di mercato Idc stima che il numero complessivo di utenti raggiungerà circa i 2,7 miliardi nel 2015, un numero che rappresenta più del 40% della popolazione mondiale, mentre Abi Research prevede che entro il 2016 il traffico globale internet avrà superato il limite del 1.000.000 di GByte.

Entriamo in un mondo parallelo
Sebbene non appaia in modo evidente a prima vista, quella dei 100 Gbit/s è veramente una tecnologia dirompente, specialmente a livello fisico, dove i dati vengono trasportati tramite 4 flussi da 25 Gbit/s (o 10 da 10 Gbit/s) organizzati in parallelo su diverse lunghezza d’onda. Ciò permette di ampliare di un ordine di grandezza la capacità in termini di banda, trasportando centinaia di milioni di pacchetti dati di dati per secondo. Queste 4 o 10 lunghezze d’onda vengono convertite in 10 corsie elettriche (lane), ciascuna composta da 2 x 5 Gbit/s corsie virtuali. Ciò fa crescere notevolmente la complessità di ogni realizzazione pratica, introducendo nuove potenziali modalità di errore e allarme a livello fisico, che richiedono l’adozione di nuove e più sofisticate metodologie di verifica e di collaudo. Attualmente i costruttori di apparecchiature di rete stanno utilizzando moduli di ricetrasmissione ottica in formato C (CFP) di due tipi diversi. Le dimensioni fisiche sono state definite dall’associazione CFP MSA. Il tipo di interfaccia da 4 x 25 GBit/ LR4 (100GBASE-LR4) standardizzato dal gruppo di lavoro Ieee in 802.3ba diventerà probabilmente la soluzione dominante.
 
Questioni chiave per le prove di laboratorio
• Anche l’esecuzione di semplici prove come il controllo della potenza ottica su un’interfaccia a 100 Gbit/s non sarà più possibile con i tradizionali misuratori di potenza ottica. Il motivo è che questi strumenti di misura aggregano la potenza su tutte le lunghezze d’onda. Pertanto, sarà necessario utilizzare dei misuratori di canale ottico o degli analizzatori di spettro ottico per misurare la potenza ottica in base alle lunghezza d’onda.

• Per garantire l’interoperabilità tra diversi tipi di moduli CFP, è anche decisamente consigliato verificare la conformità agli standard e misurare i margini di funzionamento prima di passare al controllo dei protocolli a livello superiore.

• A causa della trasmissione su corsie parallele, la verifica dei disallineamenti temporali (skew) a livello 1 diventa di fondamentale importanza. La conformità ai limiti di disallineamento ammesso può costituire un problema di non poco conto nella realizzazione di sistemi Ethernet a 40/100 Gbit/s poiché i segnali viaggianti sulle varie corsie possono pervenire al ricevitore in momenti leggermente diversi tra loro. Alcune componenti del disallineamento possono essere statiche per loro natura, poiché i segnali vengono trasportati su più corsie che potrebbero avere caratteristiche di propagazione leggermente diverse tra loro. Queste differenti caratteristiche rimangono però costanti nel tempo. L’elemento supplementare principale del disallineamento è dovuto ai fenomeni dinamici, che sono prevalentemente causati dalle caratteristiche dei componenti ottici della rete (che sono influenzati da fattori variabili come la temperatura). I limiti di tolleranza ai disallineamenti temporali statici e dinamici sono definiti nelle norme Ieee e devono essere accuratamente verificati prima dell’attivazione dei collegamenti per garantire ai clienti un trasporto del traffico privo di errori.

• Le verifiche del tasso di errore sul bit (BER) devono essere eseguite su ciascuna delle corsie che compongono il collegamento per identificare più facilmente le cause originarie di eventuali bit errati legati all’insorgere di errori a livello fisico (ad esempio se si verificano su una corsia specifica oppure uniformemente su tutte le corsie). Una volta che il corretto funzionamento dei flussi di segnale paralleli sia stato verificato, è opportuno eseguire le normali prove sui flussi Ethernet IP a livello 2 e 3 secondo le specifiche RFC-2544 o le prove sulla qualità del servizio su flussi di traffico multipli. Ciò permette di controllare la corretta prioritizzazione del traffico sulla rete.

Il noleggio, un nuovo approccio alla strumentazione
Le apparecchiature necessarie per eseguire tutte queste prove rappresentano un investimento significativo. Vista l’attuale congiuntura macroeconomica, gli operatori devono massimizzare i ricavi generati dalle nuove reti ad alta velocità spendendo il meno possibile per l’hardware necessario al loro collaudo. Il noleggio degli strumenti di misura è ora visto come una possibilità molto interessante per raggiungere questo obiettivo. Infatti, permette agli operatori e ai loro fornitori di evitare investimenti rilevanti, nonché di eliminare diversi costi legati al possesso diretto delle apparecchiature, come la manutenzione, la taratura, il mancato utilizzo per guasti, la sicurezza e l’assicurazione. Scegliendo l’approccio del noleggio, le apparecchiature di misura e collaudo possono essere classificate come costi operativi di gestione, e nel periodo durante il quale vengono utilizzati permettono di generare abbastanza ricavi da giustificarne il costo. Inoltre, i costruttori di apparecchiature di rete cominceranno anche a considerare il noleggio delle soluzioni di collaudo come alternativa praticabile, così da poter mostrare a qualunque nuovo cliente che stanno lavorando su progetti avanzati a 100 Gbit/s che daranno origine a installazioni sperimentali. Ciò significa che i costruttori non dovranno impegnarsi ad acquistare da subito la strumentazione di misura, rimandando l’investimento a quando la sperimentazione sia terminata e abbia dato origine a un progetto definitivo.

Nuovi paradigmi nel collaudo
La popolarità crescente dei servizi Internet che richiedono tanta banda, come il download di file, lo streaming e la condivisione di contenuti multimediali, nonché la crescita di applicazioni come i giochi online e l’audio/video conferenza, hanno un enorme impatto sul futuro dell’industria delle telecomunicazioni. La sempre maggior importanza di Internet nella nostra vita quotidiana e l’aumento del numero di abbonati nel mondo sta obbligando gli operatori ad aggiornare le proprie reti aumentandone la velocità con nuovo hardware ad elevata densità. Le soluzioni per il collaudo delle trasmissioni Ethernet a 40/100G bit permettono agli operatori di eseguire tutte le prove necessarie dal livello fisico fino al livello IP. L’utilizzo di strumenti di misura con specifiche tecniche più sofisticate consente di valutare una più ampia gamma di parametri di merito delle reti dando modo agli operatori di installare infrastrutture di rete più efficienti per capitalizzare al meglio ogni opportunità commerciale che esse offrono. L’installazione delle reti Ethernet a 40/100 Gbit/s non solo richiederà un cambio radicale nella modalità di esecuzione dei collaudo, ma spingerà anche gli operatori a rivalutare le politiche di approvvigionamento della strumentazione di misura e collaudo. A causa dei costi in gioco, gli operatori più lungimiranti e i loro fornitori cominceranno a cambiare le loro strategie di approvvigionamento. Ciò ha portato un costruttore di strumentazione come Jdsu e uno specialista nell’approvvigionamento come Livingston a collaborare attivamente affinché i loro clienti possano accedere alle apparecchiature di collaudo hardware tecnologicamente più avanzate soddisfando al contempo le esigenze finanziarie del momento con il massimo livello di flessibilità.

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