Kohærent optik i DCI: Fra 100G til 800G og vejen mod 1,6T

Markedet DCI-industrien har udviklet sig betydeligt i løbet af de sidste ti år. For ti år siden var det primært langstrækningsteknologi til telefonnetværkene. I dag er DCI grundlaget for vores skybaserede og AI-drevne økonomi. Koherent optisk teknologi ligger i hjertet af denne udvikling og driver kapacitetsforøgelserne, som vores digitale økonomi kræver. Hvis du er en netværksoperatør, der tænker over fremtiden, er det afgørende at have et solidt kendskab til historien for at informere din strategi for næste generations DCI.

Hvorfor koherent optik blev afgørende for DCI

Den oprindelige form for optisk kommunikation brugte direkte detektion, hvor kun lysets amplitude blev moduleret. Når hastighederne steg, nåede denne grundlæggende teknik en grænse. Men med koherent optik overføres information gennem variationer i amplitude og fase og kan endda sendes samtidigt over begge polariseringer. Dette betyder, at antallet af bit data, der kan placeres på et enkelt lysignal, stiger drastisk.

Den teknologiske innovation bygger på en teknologi kaldet digital signalbehandling (DSP). På modtagersiden kompenserer algoritmer baseret på DSP for optiske forstyrrelser såsom chromatiske og polarisationsmodusdispersion, som ellers forringer signalet, mens det bevæger sig gennem netværket. Resultatet er en betydelig forbedring af spektraleffektiviteten samt muligheden for at opnå højhastigheds-, langdistance- og højkapasitetsdataoverførsel, som direkte detektionsteknologi ikke kan matche. Faktisk er koherent transmission i dag den de facto standard ved hastigheder på 100 Gbps og derover samt ved afstande på 40 km og længere.

Udviklingen fra 100G til 800G koherent teknologi

Overgangen fra 100G til 800G er resultatet af vedvarende innovation inden for både DSP og halvlederfabrikation. De første koherente optiske enheder var blot udmærket voluminøse og energikrævende transpondere. 100G koherente optiske enheder udgjorde den første store skift, da denne fremgangsmåde gjorde det muligt at etablere langdistanceforbindelser uden mellemliggende signalregenerering.

Det, der blev en afgørende drejning i denne overgang til 400G, var tilgængeligheden af udskiftelige koherente moduler. Produkter som QSFP-DD kombinerer en meget effektiv koherent DSP med optik og moderne modulation i et formfactor, der kan sættes direkte ind i routerportene. Dette har skabt en konvergens af IP og optik med simplere arkitekturer og lavere driftsomkostninger. Fremskridt inden for CMOS-processer har også ført til hurtigere og mere energieffektive DSP’er, der muliggør den nuværende generation af 800G-udskiftelige moduler.

Hvordan koherent teknologi muliggør højere kapacitet og længere rækkevidde

Koherente systemer leverer deres fordele gennem flere centrale teknologier.   For det første er der intelligente modulationsordninger i brug. For eksempel pakkes flere bit inden for hvert symbol ved brug af DP-16QAM (Dual-Polarization 16-Quadrature Amplitude Modulation), hvilket øger den spektrale effektivitet og dermed betydeligt øger dataraten pr. bølgelængde. For det andet kan to signaler udsendes uafhængigt på samme bølgelængde ved brug af polarisationsmultiplexering, hvilket fordobler kapaciteten.

For det tredje kan den indbyggede DSP-motor kompensere for forstyrrelser i optiske fibre i realtid, så pålidelig transmission bliver mulig ud over rækkevidden for direkte-detektionssystemer. Ved at kombinere alle disse elementer – høj baudrate, avanceret modulation og kraftig DSP – kan koherente systemer nu overvinde begrænsningerne, der begrænser direkte detektering til under 100 km ved hastigheder over 400G på én enkelt bølgelængde.

DCO, ZR og ZR+: Vælg den rigtige optiske teknologi

Dette betyder, at netværksoperatører står tilbage med en række forskellige typer koherente udskiftelige optiske komponenter at vælge imellem. At kende forskellen mellem dem er vigtigt for at træffe det rigtige valg.

Digitale koherente optik (DCO): Dette er den generelle betegnelse for koherente transceivere, hvor DSP-motoren er integreret i modulet. Ekstern behandling elimineres dermed.

OIF 400ZR: Dette er basiskravet for 400G koherente udskiftelige komponenter. Det er beregnet til punkt-til-punkt, enkeltspændende metro-DCI på op til ca. 120 km og garanterer multileverandørinteroperabilitet, men bruger en fast bitrate og et fast modulationsformat.

ZR+ (udvidet rækkevidde): Generelt henviser det til moduler, der overstiger 400ZR-basisniveauet ved at levere øget udsendelseseffekt, bedre forward error correction (FEC) samt evne til at understøtte forskellige modulationsformer for længere afstande (600 km og derover) eller for ROADM-kompatibilitet. Da denne betegnelse "ZR+" kan være en leverandør-specifik, proprietær udvidelse, kan den variere fra leverandør til leverandør.

OpenZR+: Ofte beskrevet som «det bedste af begge verdener», er dette en multileverandør-interoperabel teknologi, der tilbyder software-valgbare modulationshastigheder fra 100G til 400G og giver rækkevidde, der svarer til dedikerede transponderløsninger. Det er det foretrukne valg for små og mellemstore internetudbydere (SMB ISPs) samt virksomheder, der vægter fleksibilitet uden leverandør-låsning.

Reducerer omkostningerne pr. bit gennem hurtigere optik

Den økonomiske begrundelse for indførelsen af hurtigere koherente optik er tydelig. Når dataraterne langs én enkelt sti øges, falder omkostningerne pr. transmitteret bit kraftigt. Ved at skifte fra 100G til 400G eller 800G kan tjenesteudbydere overføre 4× til 8× mere data over eksisterende fiberinfrastruktur, samtidig med at mængden af hardware, plads og strømforbrug ikke stiger i samme omfang.

Desuden eliminerer udskiftelige koherente moduler behovet for separate transponder-shelves, hvilket reducerer antallet af enheder i netværket og forenkler administrationen den nyeste generation af moduler udnytter avanceret DSP-silicium til at opnå op til 30 % lavere strømforbrug pr. bit sammenlignet med tidligere generationer for energibesparelsesorienterede SMV-ISP'er oversættes dette direkte til lavere driftsomkostninger og en mindre CO2-aftryk.

Fremtidens vej mod 1,6 T koherent transmission

Branchen har allerede udkastet kursen for næste skridt: 1,6 T. OIF arbejder aktivt på implementeringsaftaler for 1600ZR og 1600ZR+ disse vil udnytte yderligere fremskridt inden for CMOS-teknologi til at øge baudraterne og implementere mere avancerede modulationsformater, herunder interoperabel probabilistisk konstellationsformning (PCS) .

Sino-Telecom forbereder sig allerede på denne fremtid. Vores STN6800-D16-1U DCI-platform understøtter i dag op til 6,4 T kapacitet pr. site, med linjesidehastigheder op til 400 G. Den STN6800-D16-platform er designet til en problemfri opgradering til 800G, og vores højkapacitets koherente ring-DCI-løsning giver en tydelig opgraderingsvej til 48 × 800G-bølgelængder. Dette sikrer, at din investering forbliver fremtidssikret og kan skala sammen med din virksomhed, mens båndbreddekravene fortsat stiger. Ved at operere i spidsen af optisk innovation designer vi vores systemer til at integrere de nyeste koherente teknologier – fra 400G til 800G og derudover – så din netværksinfrastruktur holder trit med den AI-drevne æra.

Konklusion

Siden den klumpede 100G-transponder-æra er den nuværende udvikling mod pluggable 400ZR/800ZR og 1,6T revolutioneret af koherent optisk teknologi, som har ændret reglerne for Data Center Interconnect (DCI). I forhold til tidligere OTN- eller transpondermoduler opnår koherente optiske løsninger den bedste spektrale effektivitet på markedet. Sammen med forbedringer i DSP/modulation muliggør det længere rækkevidde, en betydelig reduktion af omkostningerne pr. bit og gør højhastighedstransport tilgængelig for metro-, regionale og langdistance-DCI-anvendelser. I dag går det fra STN6800 D16 modulær OTN-platform (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , fuld koherent rækkevidde-plug&play-løsninger (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), fremtidssikrede C-bånd-/L-bånd-linjesystemer samt åben NMS med SNMP/NETCONF-funktioner. Sino Telecom sikrer, at operatører/telekommunikationsvirksomheder kan vælge den mest passende koherente løsning – enten fast bitrate til enkeltpunkt-til-enkeltpunkt-forbindelser, ZR+ til længere rækkevidde og ROADM-venlige netværk, Open ZR+ til multileverandøråbenhed eller Open ZR til maksimal åbenhed. Desuden sikrer vi problemfri opgradering til 1,6 T uden behov for udskiftning af hele systemet (forklift). Som en af verdens største leverandører af DCI-løsninger – med over 100.000 enheder allerede leveret til mere end 30 lande verden over – og udstyret med dokumenteret pålidelighed i praksis, en robust supply chain samt et team med dyb teknisk ekspertise, tilbyder Sino Telecom det bredeste udvalg af løsninger til at imødekomme de mange krav, der stilles til DCI-implementeringer – fra små og mellemstore internetudbydere (SMB ISP) til topniveau-cloudoperatører. Kontakt gerne Sino Telecoms salgsekspertteam for et tilbud. Vi kan levere datablade, cases og implementeringsanbefalinger, der er tilpasset din næste generations DCI-netværksløsning og bygger på mere end ti års koherent innovation.