Кохерентна оптика в DCI: От 100G до 800G и пътят към 1,6T

Пазарът Индустрията за междудата-центрови връзки (DCI) се е променила значително през последното десетилетие. Преди десет години тя се използваше главно за магистрални мрежи в телефонните системи. Днес DCI е основата на нашата облак-ориентирана и изградена върху изкуствен интелект икономика. Когерентната оптична технология е в сърцевината на тази еволюция и осигурява увеличаването на капацитета, от което има нужда нашата цифрова икономика. Ако сте оператор на мрежа и мислите за бъдещето, от решаващо значение е да имате ясно разбиране на историята, за да оформите стратегията си за следващото поколение DCI.

Защо когерентната оптика стана задължителна за DCI

Оригиналната форма на оптичните комуникации използва директно откриване, при което се модулира само амплитудата на светлината. С увеличаването на скоростта се достига точка, в която тази фундаментална техника достига своя предел. Обаче при когерентната оптика информацията се предава чрез вариации в амплитудата и фазата и дори може да се изпраща едновременно по двете поляризации. Това означава, че броят битове данни, които могат да бъдат кодирани в един светлинен сигнал, рязко нараства.

Технологичната иновация се основава на технология, наречена цифрова обработка на сигнали (DSP). От страна на приемника алгоритми, базирани на DSP, компенсират оптични увреждания като хроматична дисперсия и дисперсия по поляризационен мод, които в противен случай биха разрушили сигнала по време на преминаването му през мрежата. Резултатът е значително подобряване на спектралната ефективност и възможността за постигане на високоскоростен, дългопреки и високопропускаем транспорт, който директната детекционна технология не може да осигури. Наистина, когерентната трансмисия е де-факто стандарт днес при скорости от 100 Gbps и по-високи, на разстояния от 40 km и повече.

Еволюцията от 100G до 800G когерентна технология

Преходът от 100G към 800G е резултат от непрекъснати иновации както в областта на DSP, така и в полупроводниковото производство. Първоначалните когерентни оптични устройства бяха просто габаритни и консумираха много енергия транспондери. Когерентните оптични устройства със скорост 100G представляваха първата значима промяна, тъй като този подход позволи дългопреки връзки без необходимост от междинни регенератори на сигнала.

Ключовото превръщане в този преход към 400G беше наличността на сменяеми когерентни модули. Продукти като QSFP-DD комбинират изключително ефективен когерентен DSP с оптика и съвременна модулация във формат, който може да се включи директно в портовете на маршрутизаторите. Това доведе до конвергенция на IP и оптика с по-прости архитектури и по-ниски експлоатационни разходи. Напредъкът в CMOS процесите също позволи създаването на по-бързи и по-енергийно ефективни DSP-ове, които осигуряват настоящото поколение 800G сменяеми модули.

Как когерентните технологии осигуряват по-висока капацитетност и по-дълги разстояния

Когерентните системи осигуряват своите предимства чрез няколко ключови технологии.   Първо, приложени са интелигентни схеми за модулация. Например чрез използването на DP-16QAM (двойна поляризация, 16-точкова квадратурна амплитудна модулация) във всеки символ се кодират множество бита, което значително повишава спектралната ефективност и съответно скоростта на предаване на данни за всяка дължина на вълната. Второ, чрез мултиплексиране по поляризация два сигнала могат да се предават независимо по една и съща дължина на вълната, удвоявайки по този начин капацитета ѝ.

Трето, вграденият DSP-процесор може да компенсира в реално време деградациите, причинени от оптичните кабели, което прави възможно надеждно предаване извън обхвата на системите с директно детектиране. Като се комбинират всички тези елементи — висока скорост на символа, сложна модулация и мощен DSP — когерентните системи сега могат да преодолеят ограниченията, които ограничават системите с директно детектиране до по-малко от 100 км при скорости над 400G на една дължина на вълната.

DCO, ZR и ZR+: Избор на подходящата оптична технология

Това означава, че операторите на мрежи имат на разположение различни варианти на когерентни присъединяеми оптични модули. Важно е да се знае как се различават те, за да се направи подходящият избор.

Цифрови когерентни оптични системи (DCO): Това е общият термин за когерентни трансивъри, при които DSP-двигателят е интегриран в самия модул. Външната обработка се отстранява.

OIF 400ZR: Това е базовото изискване за когерентни присъединяеми модули с пропускана способност 400G. Предназначени са за точка-до-точка единичен участък в метрополитената DCI мрежа до приблизително 120 km; гарантират междупроизводителна съвместимост, но използват фиксирана скорост и формат на модулация.

ZR+ (разширено обхват): Обикновено се отнася до модули, които надхвърлят базовите параметри на 400ZR чрез по-висока излъчвателна мощност, по-ефективна корекция на грешки напред (FEC) и възможност за поддръжка на различни схеми на модулация, за по-дълги разстояния (600 km и повече) или за съвместимост с ROADM. Тъй като терминът „ZR+“ може да представлява производително-специфично собствено разширение, той може да варира между различните доставчици.

OpenZR+: Често описвана като "най-доброто от двата свята", това е мултивендорна интероперабилна технология, която предлага софтуерно избираеми скорости на модулация от 100G до 400G и осигурява обхват, сравним с този на специализираните транспондерни решения. Тя е първият избор за малки и средни бизнес доставчици на интернет услуги (SMB ISP) и предприятия, които ценят гъвкавостта без вендор-зависимост.

Намаляване на стойността на бита чрез оптични компоненти с по-висока скорост

Икономическата обосновка за внедряването на когерентни оптични компоненти с по-висока скорост е ясна. Когато скоростта на предаване по единичен канал се увеличава, стойността на предавания бит рязко намалява. Прехвърлянето от 100G към 400G или 800G ще позволи на доставчиците на услуги да пренасят 4 до 8 пъти повече данни чрез съществуващата фиброва инфраструктура, без да увеличават количеството хардуер, заеманото пространство и консумацията на енергия в същата степен.

Освен това плъгъбилните когерентни модули елиминират необходимостта от отделни транспондерни шкафове, намаляват броя на устройствата в мрежата и опростяват управлението най-новото поколение модули използва напреднали DSP-чипове, за да постигне до 30 % по-ниско енергопотребление на бит в сравнение с предишните поколения. за малките и средни интернет доставчици, които обръщат внимание на енергийната ефективност, това всъщност се превръща директно в по-ниски операционни разходи и по-малък въглероден отпечатък.

Бъдещият път към когерентна предавателна технология 1,6 Тб/с

Индустрията вече изготвя плана за следващия скок: 1,6 Тб/с. Оптическият интерфейсен форум (OIF) активно работи върху договорите за внедряване на 1600ZR и 1600ZR+. тези стандарти ще използват още по-напреднали постижения в CMOS-технологиите, за да увеличат скоростта на баудовете и да приложат по-сложни формати на модулация, включително съвместимо вероятностно оформяне на констелациите (PCS). .

Sino-Telecom вече се подготвя за това бъдеще. Нашата DCI платформа STN6800-D16-1U поддържа капацитет до 6,4 Тб/с на място днес, с линейни скорости до 400 Гб/с. Платформа STN6800-D16 е проектиран за гладка еволюция към 800G, а нашето решение за кохерентен пръстенов DCI с голяма капацитетност осигурява ясен път за надстройка до 48 × 800G дължини на вълната. Това гарантира, че инвестициите ви остават бъдещоустойчиви и могат да се мащабират заедно с бизнеса ви, докато нуждите от пропускана ширина продължават да нарастват. Работейки в авангарда на оптичната иновация, ние проектираме системите си така, че да интегрират най-новите кохерентни технологии – от 400G до 800G и по-нататък, което гарантира, че вашата мрежа ще върви в крак с епохата, водена от изкуствен интелект.

Заключение

От онези неудобни времена на 100G транспондерите до днешните плъгъбълни 400ZR/800ZR и еволюцията към 1,6T, кохерентната оптична технология е променила правилата на играта за междудата центрови връзки (DCI). В сравнение с предишните OTN или транспондерни модули, кохерентните оптични решения постигат най-висока спектрална ефективност в класа си. Заедно с подобренията в DSP и модулацията те позволяват удължаване на обхвата, значително намаляване на разходите за бит и правят високоскоростния транспорт достъпен за метрополитенски, регионални и междуконтинентални DCI приложения. Днес, от STN6800 D16 модулна OTN платформа (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , пълни когерентни модули с възможност за директно зареждане (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), ориентирани към бъдещето линейни системи за C-диапазон/L-диапазон и отворена система за мрежово управление (NMS) с функции SNMP/NETCONF; Sino Telecom гарантира, че операторите/телекомуникационните компании могат да изберат най-подходящия когерентен модул – фиксирана скорост за прости точка-до-точка връзки, ZR+ за по-голямо разстояние и съвместимост с ROADM или Open ZR+ за откритост между различни производители, или Open ZR за максимална откритост. Освен това осигуряваме безпроблемна апгрейдна възможност до 1,6 Тбит/с без необходимост от пълна замяна на оборудването. Като един от световните водещи доставчици на решения за междудатацентрови връзки (DCI), вече с повече от 100 000 доставени единици в над 30 страни по света и с доказана надеждност в експлоатация, стабилна верига за доставки и екип от висококвалифицирани технически специалисти, предложенията на Sino Telecom осигуряват най-широкия спектър от възможности за задоволяване на разнообразните изисквания при внедряване на DCI – от малки и средни интернет доставчици (SMB ISP) до водещи облачни оператори (tier-1). Свободно свържете се с екипа на Sino Telecom за продажби, за да получите комерсиално предложение. Можем да предоставим технически спецификации, практически примери и най-добри практики за внедряване, адаптирани специално за вашето следващо поколение DCI мрежово решение, базирано на десетилетна иновационна когерентна технология.