Koherentní optika v DCI: Od 100G po 800G a cesta k 1,6T

Trh Průmysl DCI se za poslední desetiletí výrazně vyvíjel. Před deseti lety šlo převážně o technologie pro dlouhé vzdálenosti určené pro telefonní sítě. Dnes je DCI základem naší cloudově zaměřené a umělou inteligencí řízené ekonomiky. Koherentní optická technologie je jádrem tohoto vývoje a umožňuje zvyšování kapacity, kterou naše digitální ekonomika potřebuje. Pokud jste provozovatel sítě a uvažujete o budoucnosti, je nezbytné důkladně pochopit historii, abyste mohli informovaně formulovat svou strategii pro DCI nové generace.

Proč se koherentní optika stala pro DCI nezbytnou

Původní forma optických komunikací využívala přímou detekci, při níž byla modulována pouze amplituda světla. S rostoucími rychlostmi došlo k bodu, kdy tato základní technika narazila na fyzikální limit. Koherentní optika však umožňuje přenos informací prostřednictvím změn amplitudy i fáze a dokonce i současně přes obě polarizace. To znamená, že počet bitů dat, které lze přenést jediným světelným signálem, prudce stoupá.

Technologický pokrok je založen na technologii zpracování digitálních signálů (DSP). Na straně přijímače kompenzují algoritmy založené na DSP optické zkreslení, jako je chromatická a polarizační režimová disperze, které jinak poškozují signál během jeho průchodu sítí. Výsledkem je výrazný nárůst spektrální účinnosti a možnost dosažení vysokorychlostního, dlouhovzdálenostního a vysokokapacitního přenosu, který technologie přímé detekce nedokáže poskytnout. Skutečně, koherentní přenos je dnes de facto standardem pro rychlosti 100 Gbps a vyšší a vzdálenosti 40 km a více.

Vývoj od 100G k 800G koherentní technologii

Přechod od 100G k 800G byl výsledkem neustálého inovování jak v oblasti DSP, tak v polovodičové výrobě. Počáteční koherentní optické prvky byly pouze objemné a spotřebovávaly velké množství energie. Koherentní optické prvky 100G představovaly první významný posun, protože tento přístup umožnil dlouhovzdálenostní spoje bez mezilehlých regenerátorů signálu.

Rozhodující změnou při přechodu na 400G se stala dostupnost modulů s koherentním rozhraním. Produkty jako QSFP-DD kombinují vysoce účinný koherentní DSP s optikou a moderní modulací do formátu, který lze přímo zasunout do portů směrovače. Tím vznikl konvergenční přístup k IP a optice se zjednodušenými architekturami a nižšími provozními náklady. Pokroky v technologiích CMOS dále umožnily vývoj rychlejších a energeticky účinnějších DSP, které umožňují současnou generaci modulů s kapacitou 800G.

Jak koherentní technologie umožňuje vyšší kapacitu a delší dosah

Koherentní systémy poskytují své výhody díky několika klíčovým technologiím.   Za prvé jsou zde implementovány inteligentní schémata modulace. Například pomocí DP-16QAM (dvojpólová 16-bodová kvadraturní amplitudová modulace) je do každého symbolu zabalen více bitů, čímž se výrazně zvyšuje spektrální účinnost a tedy i přenosová rychlost na vlnovou délku. Za druhé umožňuje multiplexování podle polarizace šíření dvou nezávislých signálů na stejné vlnové délce, čímž se její kapacita zdvojnásobí.

Za třetí může vestavěný DSP procesor kompenzovat rušivé vlivy optických vláken v reálném čase, čímž umožňuje spolehlivý přenos i za hranicemi dosahu systémů s přímým detekováním. Kombinací všech těchto prvků – vysokého symbolového kmitočtu, složité modulace a výkonného DSP – jsou koherentní systémy nyní schopny překonat omezení, která u systémů s přímým detekováním omezují dosah na méně než 100 km při rychlostech vyšších než 400G na jednu vlnovou délku.

DCO, ZR a ZR+: Výběr správné optické technologie

To znamená, že provozovatelům sítí zůstává k výběru široká škála koherentních zasunovatelných optických prvků. Je důležité znát rozdíly mezi nimi, abychom mohli učinit vhodnou volbu.

Digitální koherentní optika (DCO): Toto je obecný termín pro koherentní transceivery, u nichž je motor digitálního signálového zpracování (DSP) zabudován přímo do modulu. Externí zpracování je tak eliminováno.

OIF 400ZR: Toto je základní požadavek pro koherentní zasunovatelné prvky o rychlosti 400 G. Je určen pro bod-bod jednopásmové metro DCI do vzdálenosti přibližně 120 km; zaručuje interoperabilitu mezi zařízeními různých výrobců, avšak používá pevnou přenosovou rychlost a pevný formát modulace.

ZR+ (rozšířený dosah): Obecně označuje moduly, které překračují základní specifikaci 400ZR tím, že poskytují vyšší výstupní výkon, lepší korekci chyb dopředným kódováním (FEC) a schopnost podporovat různé schémata modulace pro delší vzdálenosti (600 km a více) nebo pro kompatibilitu s ROADM. Protože tento termín „ZR+“ může být výrobcem specifickou proprietární rozšířenou specifikací, může se lišit mezi jednotlivými výrobci.

OpenZR+: Často označováno jako „nejlepší z obou světů“, jedná se o víceprodejcovskou interoperabilní technologii, která nabízí softwarově volitelné modulační rychlosti od 100G do 400G a dosah srovnatelný s vyhrazenými transpondery. Je to preferovaná volba pro malé a střední poskytovatele internetových služeb (SMB ISP) a podniky, které cení flexibilitu bez závislosti na konkrétním dodavateli.

Snížení nákladů na bit pomocí optických prvků vyšší rychlosti

Ekonomické odůvodnění přijetí koherentních optických prvků vyšší rychlosti je zřejmé. Zvyšováním datové rychlosti po jediné cestě klesají náklady na přenášený bit výrazně. Přechod od 100G k 400G nebo 800G umožní poskytovatelům služeb přenášet 4× až 8× více dat přes stávající optickou infrastrukturu, aniž by se zvýšil počet zařízení, zabraný prostor či spotřeba energie ve stejném řádu velikosti.

Navíc modulární koherentní prvky eliminují potřebu samostatných polic s transpondery, snižují počet zařízení v síti a zjednodušují jejich správu nejnovější generace modulů využívá pokročilé DSP křemíkové technologie, čímž dosahuje až o 30 % nižší spotřeby energie na bit ve srovnání s předchozími generacemi. pro malé a střední poskytovatele internetových služeb (SMB ISP), které dbají na energetickou účinnost, se to přímo promítá do nižších provozních nákladů a menšího uhlíkového stopy.

Budoucí cesta k koherentnímu přenosu rychlostí 1,6 T

Průmysl již plánuje další skok: 1,6 T. OIF aktivně pracuje na implementačních dohodách pro 1600ZR a 1600ZR+. tyto dohody budou využívat další pokroky v oblasti CMOS technologie ke zvýšení symbolové rychlosti (baud rate) a zavedení pokročilejších formátů modulace, včetně interoperabilního pravděpodobnostního tvarování konstelace (PCS). .

Společnost Sino-Telecom se na tuto budoucnost již připravuje. Naše DCI platforma STN6800-D16-1U podporuje dnes kapacitu až 6,4 T na jedno místo s rychlostmi na linkové straně až 400 G. Platforma STN6800-D16 je navržen pro hladký vývoj až k propustnosti 800G, a naše koherentní řešení pro DCI s kruhovou topologií a velkou kapacitou poskytuje jasnou cestu k modernizaci až na 48 vlnových délek po 800G. To zajišťuje, že vaše investice zůstane chráněna před zastaráním a bude schopna růst spolu s vaší firmou, jak bude nadále narůstat poptávka po šířce pásma. Pohybujeme se na první linii optického inovování a naše systémy jsou navrhovány tak, aby integrovaly nejnovější koherentní technologie – od 400G přes 800G a dále – čímž zajišťujeme, že vaše síť bude stále krok před požadavky éry řízené umělou inteligencí.

Závěr

Od těch nepohodlných dob transpondérů s propustností 100G až po dnešní modulární 400ZR/800ZR a vývoj k propustnosti 1,6T se koherentní optická technologie stala revolučním faktorem pro propojení datových center (DCI). Ve srovnání s dřívějšími moduly OTN nebo transpondéry koherentní optika dosahuje nejvyšší spektrální účinnosti na trhu. Společně s vylepšeními digitálních signálových procesorů (DSP) a modulace umožňuje delší dosah, výrazné snížení nákladů na bit a zpřístupňuje přenos vysokých rychlostí pro aplikace DCI v metropolitních, regionálních i dlouhodobých sítích. Dnes od Modulární OTN platforma STN6800 D16 (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , plně koherentní moduly s možností připojení (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), budoucnostní linkové systémy v pásmu C a L, otevřený systém NMS se službami SNMP/NETCONF – Sino Telecom zajišťuje, že provozovatelé/telekomunikační společnosti mohou vybrat nejvhodnější koherentní řešení: buď pevnou rychlost pro jednoduché point-to-point spojení, ZR+ pro delší dosah a kompatibilitu s ROADM, nebo Open ZR+ pro multi-vendorovou otevřenost, či Open ZR pro maximální volnost výběru. Zároveň zaručujeme bezproblémovou možnost upgradu na 1,6 T bez nutnosti kompletní výměny zařízení (forklift). Jako jeden z nejvýznamnějších světových dodavatelů řešení DCI, který již dodal více než 100 000 jednotek do více než 30 zemí po celém světě a disponuje ověřenou spolehlivostí v provozu, stabilní dodavatelskou řetězcem a týmem s hlubokými technickými znalostmi, nabízí Sino Telecom nejširší výběr řešení pro uspokojení různorodých požadavků nasazení DCI – od malých a středních poskytovatelů ISP až po cloudové operátory prvního stupně. Neváhejte kontaktovat prodejní tým expertů Sino Telecom pro získání cenové nabídky. Můžeme poskytnout technické listy, studie případů a osvědčené postupy nasazení speciálně přizpůsobené vašemu novému generaci DCI síťového řešení, které využívá desetiletou inovaci v oblasti koherentních technologií.