Parece que as estrelas estão alinhadas para redes ópticas de vários fornecedores, abertas e desagregadas. Interfaces de programação de aplicativos (APIs) abertas com modelos de dados baseados em YANG, plataformas modulares compactas, transceptores coerentes de alto desempenho e várias iniciativas de padronização se uniram para permitir redes ópticas nas quais transponders/muxponders coerentes de um ou mais fornecedores podem ser executados em um sistema de linha aberta de um fornecedor diferente, como mostrado na Figura 1. Os benefícios incluem inovação acelerada, redes otimizadas e diferenciadas e economia transformada. Mas isso é realmente novo? Não vimos falando de “Lambda Alien” e “sistemas de linha aberta” há anos? A realidade é que as redes ópticas abertas não aconteceram da noite para o dia. A indústria óptica vem dando passos incrementais em direção a redes ópticas abertas e de múltiplos fornecedores nos últimos 20 anos. Aqui estão alguns dos principais marcos dessa jornada.
A atualização do padrão G.709 em 2001 deu um primeiro passo no caminho para a abertura de redes ópticas. Especificada originalmente para a SDH pelo CCITT, a organização precursora da ITU-T, a recomendação G.709 da ITU-T (2001/02), “Interfaces para a Rede de Transporte Óptico”, marcou o início da era da Rede de Transporte Óptico (OTN). Ela especificou como a sobrecarga, às vezes referida como “invólucro digital”, fornece a funcionalidade para dar suporte às operações, à administração e aos aspectos de gerenciamento da OTN. Ela também definiu os quadros de estrutura e taxas de bits utilizadas na rede (2,5G, 10G e 40G) e o mapeamento dos sinais do cliente nela. A estrutura do quadro previa a correção (opcional) adiantada de erros (FEC), enquanto um anexo descrevia uma FEC Reed-Solomon (255.239) de primeira geração. O G.709 foi revisado e alterado várias vezes desde 2001; o G.709 (2020/06) atual inclui agora taxas de sinal a 25, 50 e N x 100G.
Uma rede que utiliza multiplexação por divisão de comprimento de onda requer um esquema de atribuição de canal para que os transceptores saibam qual comprimento de onda eles podem utilizar e a largura espectral do sinal que eles podem transmitir para evitar interferir com outros usuários da rede. Isto é feito para especificar uma “grade de frequência”, de modo que o segundo passo importante no caminho para a abertura da rede óptica foi a especificação de 2002 de uma grade DWDM de frequência fixa no ITU-T G.694.1. Dez anos depois, em 2012, uma revisão acrescentou uma definição para uma grade flexível. Em 2020, foram acrescentadas as definições para “faixa de frequência” e “largura de faixa” para redes de grade flexível.
Um “Lambda Alien” refere-se a um comprimento de onda gerado por um transponder de um fornecedor ou operador transportado através do sistema de linha óptica de um fornecedor ou operador diferente. É difícil identificar exatamente quem usou o termo “Lambda Alien” pela primeira vez e quando. De acordo com a Wikipédia, a primeira menção foi em 2009. No entanto, de acordo com o Google Scholar, a primeira referência a um “Lambda Alien” foi em um artigo de 2004, “OMNInet: A Metropolitan 10 Gb/s DWDM Photonic Switched Network Trial”: “escrevendo o sinal-ID de forma transparente no “Lambda Alien” antes que eles sejam permitidos na rede fotônica.”
O primeiro padrão para interfaces DWDM interoperáveis de vários fornecedores surgiu em 2005. Uma das principais motivações para a rede óptica aberta é que ela permite que as operadoras obtenham componentes de rede de vários fornecedores. Um aspecto disso é a interoperabilidade de interfaces de múltiplos fornecedores, que o ITU-T SG15 se refere como “compatibilidade transversal”. Para possibilitar isso, o ITU-T especifica uma abordagem “black link” com “códigos de aplicação” (AC) para transceptores, sendo a ideia que, independentemente da origem, dois dispositivos com o mesmo AC têm garantia para interoperar quando conectados em um canal óptico que também esteja em conformidade com a especificação AC. A recomendação ITU-T G.698.1 de 2005 especifica ACs para sinais de comprimento de onda de 2,5 Gb/s e 10 Gb/s em sistemas DWDM ponto a ponto não amplificados usando uma grade de 100 GHz, permitindo alcances na faixa de 30 a 80 km. Uma revisão de 2006 da recomendação permitiu a inclusão de OADMs no link e forneceu um meio de calcular o número que poderia ser acomodado. Em contraste com o G.698.1, que lidava apenas com links não amplificados, o G.698.2 especifica ACs para sistemas que contenham amplificadores. Começando com a modulação 2.5G e 10G NRZ, o G.698.2 agora cobre aplicações coerentes de 100G com FECs de terceira geração, conforme especificado no G709.2 e G.709.3.
O IETF publicou pela primeira vez o Protocolo de Configuração de Rede – Network Configuration Protocol (NETCONF), um facilitador-chave para APIs abertas, como um RFC (RFC 4741) em 2006. Em seguida, atualizou o NETCONF com o RFC 6421 em 2011. Aparecendo pela primeira vez como um rascunho da Internet em 2013, o RESTCONF fornece um subconjunto de funcionalidades NETCONF implementadas sobre o HTTP/HTTPS. Tornou-se um padrão IETF (RFC 8040) em 2017. A linguagem de modelagem de dados YANG pode ser usada para escrever a configuração de elementos de rede e modelos de dados de estado para protocolos como NETCONF e RESTCONF, e como tal, também é um facilitador-chave para redes definidas por software (SDN) e APIs abertas. O IETF publicou YANG 1.0 (RFC 6020) em 2010, seguido por YANG 1.1 (RFC 7950) em 2016.
Tendo primeiro definido os requisitos para a rede de transporte definida por software em 2013, o “Optical Internetworking Forum” (OIF) publicou em seguida uma estrutura de “Transport SDN” em 2015 que comparou a arquitetura SDN então emergente com os planos de controle ASON estabelecidos e identificou interfaces abertas candidatas para o controle SDN de redes ópticas. Em 2014, a “Open Networking Foundation” (ONF) lançou o projeto Transport API (TAPI) para criar um padrão para a interface direcionada para o norte a partir de um controlador SDN para redes ópticas de transporte. Em 2016, o TAPI 1.0 foi publicado em parceria com a OIF, sendo seu lançamento programado para se alinhar com uma demonstração conjunta de interoperabilidade OIF/ONF em 2016. Em 2017, a ONF, a OIF e o “Metro Ethernet Forum” (MEF) lançaram conjuntamente o TAPI 2.0, seguido pelo TAPI 2.1 em 2018. Em 2020, os testes de interoperabilidade do TAPI 2.1.3 foram concluídos, com a participação de vários fornecedores, incluindo a Infinera.
Em setembro de 2014, a Infinera lançou o Cloud Xpress, o primeiro dispositivo muxponder do setor, oferecendo 500 Gb/s de capacidade de linha e 500 Gb/s de capacidade do cliente na 2RU. Este foi um facilitador-chave para a desagregação da rede óptica em aplicativos de interconexão de centro de dados (DCI). Em 2016, a Coriant, que foi adquirida pela Infinera em 2018, desenvolveu o conceito original do transponder da Infinera com um dispositivo 1RU compacto com quatro slots para placas, o Groove G30, criando uma nova categoria para equipamentos ópticos – modular compacto.
O OpenConfig, um grupo de trabalho informal de operadores de rede, foi formado em 2015 com o objetivo de mover as redes em direção a uma infraestrutura mais dinâmica e programável, usando princípios da SDN, com foco em modelos de dados comuns e telemetria de streaming. Em 2015, o “Google Remote Procedure Call” (gRPC) foi também inicialmente desenvolvido pelo Google e atualmente é um projeto de internet. O gRPC fornece um método muito rápido e eficiente de transmissão de dados. O gRPC Network Management Interface (gNMI) é um protocolo de gerenciamento baseado em gRPC para telemetria de streaming e gerenciamento de configuração.
Um sistema de linha aberta é um sistema de linha óptica (filtros mux/demux, interruptor seletivo de comprimento de onda, amplificadores, etc.) que pode suportar comprimentos de onda gerados a partir de dispositivos de terceiros, com algumas definições tornando o gerenciamento aberto, baseado em SDN, um requisito obrigatório. Isso acontece com o termo “Lambda Alien”, a data exata em que entrou no léxico é difícil de identificar. Mas o Google Scholar faz uma primeira referência ao artigo “SDN Control of a Coherent Open Line System” (Controle SDN de um Sistema Coerente de Linha Aberta) da Microsoft em 2015.
A Open ROADM MSA foi formada, em 2016, com o objetivo de produzir especificações para redes ROADM interoperáveis de múltiplos fornecedores. O MSA publica especificações ópticas para interoperabilidade de plano de dados, incluindo transponders, switches OTN e pluggables e APIs abertas associadas e modelos de dados YANG. As primeiras especificações foram para um transponder compatível com o G.698.2 de 100 Gb/s e um ROADM de grade fixa colorless-directionless. Em 2017, os OTN Xponder/switch, amplificadores em linha e grade flexível foram adicionados. Em 2018, as taxas de sinal adicionais (200 Gb/s, 300 Gb/s e 400 Gb/s) foram adicionadas junto com OTUCn e FlexO. Em 2019, o ODUflex, os clientes 400G, ganharam amplificadores de baixo ruído, telemetria de streaming e transponders “bookended” (apoiados), que foram adicionados às especificações. A Open ROADM foi a primeira organização a adotar o apropriadamente denominado Open FEC (OFEC), como o FEC para taxas de linha além de 100G.
O Telecom Infra Project (TIP) foi criado pelo Facebook, também em 2016, como uma comunidade diversificada que trabalha em conjunto para desenvolver, testar e implementar soluções abertas, desagregadas e baseadas em padrões. No mesmo ano surgiu o grupo Open Optical & Packet Transport (OOPT) dentro do TIP, que trabalha na definição de tecnologias abertas, arquiteturas e interfaces em redes ópticas e IP, que junto com o Facebook vem contribuindo com o projeto da plataforma de transponder Voyager de DWDM de pacote aberto. Iniciado em 2017, o Modelo Gaussiano de Ruído em Python (GNPy) dentro do grupo “TIP Open Optical & Packet Transport-Physical Simulation Environment” (OOPT–PSE) define e desenvolve uma biblioteca comum de algoritmos, de código aberto e independente de fornecedor, para ferramentas de planejamento e otimização de rotas ópticas de múltiplos fornecedores.
Em 2018, a ONF formou o Projeto Rede de Transporte Aberto Desagregado (ODTN), uma iniciativa liderada por operadores para construir o DCI usando equipamentos ópticos desagregados. Então, em março de 2020, o grupo OOPT da TIP publicou especificações para o transponder óptico desagregado e aberto Phoenix de 400 Gb/s de comprimento de onda, com a Infinera selecionada como um dos seis fornecedores em julho de 2020.
Assim, para resumir, embora nada fosse suficiente por si só para permitir as redes ópticas abertas, o efeito cumulativo dessas muitas iniciativas nos últimos 20 anos, conforme mostrado na Figura 2, nos trouxe a um lugar onde as redes ópticas são agora uma realidade prática.
Paul Momtahan, Diretor de Marketing da Infinera
