Kohérens optikai megoldások az adatközpontok közötti kapcsolatban: 100G-től 800G-ig, és az út 1,6T felé

ADCI-ipar az elmúlt tíz évben jelentősen fejlődött. Tíz évvel ezelőtt főként hosszú távú technológia volt a telefonhálózatok számára. Ma a DCI az alapja gazdaságunk felhőalapú és mesterséges intelligenciával vezérelt rendszerének. A koherens optikai technológia e fejlődés központjában áll, és biztosítja a kapacitásnövekedést, amelyre digitális gazdaságunknak szüksége van. Ha hálózati szolgáltatóként gondolkodik a jövőről, elengedhetetlen, hogy mélyen megértse ennek a történetét, hogy segítséget nyújtson következő generációs DCI-stratégiájának kialakításában.

Miért vált a koherens optika elengedhetetlenné a DCI számára

Az eredeti optikai kommunikációs módszer a direkt detekciót használta, amelyben csak a fény amplitúdóját módosították. Ahogy a sebesség növekedett, elérkezett egy pont, ahol ez az alapvető technika elérte határait. A koherens optikával azonban az információ az amplitúdó és a fázis változásain keresztül jut el, sőt mindkét polarizációban egyszerre is továbbítható. Ez azt jelenti, hogy egyetlen fényjelre helyezhető adatbit-szám drasztikusan megnő.

A technológiai újítás egy olyan technológián alapul, amelyet digitális jel-feldolgozásnak (DSP) neveznek. A vevő oldalán a DSP-alapú algoritmusok kiegyenlítik az optikai torzulásokat – például a cromatikus és a polarizációs mód-diszperziót –, amelyek máskülönben rombolnák a jelet, amint az áthalad a hálózaton. Ennek eredménye egy hatalmas növekedés a spektrális hatékonyságban, valamint a képesség, hogy nagysebességű, távolsági és nagykapacitású adatátvitelt érjünk el, amelyet a közvetlen érzékelési technológia nem tud megközelíteni. Valóban, a koherens átvitel ma már de facto szabvány 100 Gbps és annál nagyobb sebességeknél, 40 km-es és hosszabb távolságokon.

A fejlődés a 100G-ról az 800G koherens technológiára

A 100G-ról az 800G-ra történő áttérés a digitális jel-feldolgozók (DSP-k) és a félvezető-gyártási technológiák folyamatos fejlesztésének eredménye. A kezdeti koherens optikai eszközök egyszerűen nagyméretű, magas fogyasztású transzponderként működtek. A 100G koherens optikai eszközök jelentették az első jelentős változást, mivel ez a megközelítés lehetővé tette a távolsági összeköttetések létesítését köztes jel-regenerátorok nélkül.

A 400 Gbit/s-ra való áttörés kulcsfontosságú fordulópontjává az olyan cserélhető koherens modulok megjelenése vált. A QSFP-DD típusú termékek például egy nagyon hatékony koherens DSP-t kombinálnak optikai elemekkel és modern modulációs technológiával egy olyan formátumban, amelyet közvetlenül be lehet dugni útválasztó portokba. Ez az IP- és az optikai technológiák összefonódását eredményezte egyszerűbb architektúrákkal és alacsonyabb üzemeltetési költségekkel. A CMOS-folyamatokban elért fejlődések továbbá gyorsabb és energiatakarékosabb DSP-ket tettek lehetővé, amelyek lehetővé teszik a jelenlegi 800 Gbit/s-os cserélhető modulokat.

Hogyan teszi lehetővé a koherens technológia a nagyobb sávszélességet és a hosszabb távolságot

A koherens rendszerek előnyeiket több kulcsfontosságú technológián keresztül nyerik.   Először is intelligens modulációs sémák vannak alkalmazva. Például a DP-16QAM (kétpolarizációs 16-négyszög-amplitúdó-moduláció) segítségével több bitet csomagolnak be egy-egy szimbólumba, ami jelentősen növeli a spektrális hatékonyságot és így az adatátviteli sebességet hullámhosszonként. Másodszor, a polarizációs multiplexelés alkalmazásával két jelet függetlenül lehet ugyanazon a hullámhosszon továbbítani, ezzel kétszeresére növelve annak kapacitását.

Harmadszor, a beépített DSP-motor valós idejű kompenzációt végez az optikai szálak torzításai ellen, így megbízható átvitel érhető el a közvetlen érzékelésen alapuló rendszerek hatótávján túl is. Az összes fenti elem – magas baud-sebesség, összetett moduláció és erőteljes DSP – kombinálásával a koherens rendszerek ma már leküzdhetik azokat a korlátozásokat, amelyek a közvetlen érzékeléses megoldásokat egyetlen hullámhosszon 400 G-nél nagyobb sebességnél 100 km-nél rövidebb távolságra korlátozzák.

DCO, ZR és ZR+: A megfelelő optikai technológia kiválasztása

Ez azt jelenti, hogy a hálózatüzemeltetők számára számos különböző típusú koherens csatlakoztatható optikai eszköz közül kell választaniuk. Fontos ismerni a különbségeket, hogy megfelelő döntést lehessen hozni.

Digitális koherens optika (DCO): Ez az általános elnevezése a koherens adóvevőknek, amelyekben a DSP-motor (digitális jelprocesszor) a modulba van integrálva. A külső feldolgozás elkerülhető.

OIF 400ZR: Ez az alapkövetelmény a 400 Gb/s-os koherens csatlakoztatható modulokhoz. Pont-pont, egyetlen szakaszból álló metróterületi DCI-re (adatközpont-kapcsolati infrastruktúrára) tervezték, legfeljebb kb. 120 km távolságra. Több gyártó közötti kölcsönös működési képességet garantál, de rögzített sebességet és modulációs formátumot használ.

ZR+ (kibővített hatótávolság): Általában olyan modulokra utal, amelyek meghaladják a 400ZR alapkövetelményt: növelt kimeneti teljesítményt, jobb előre hibajavítást (FEC) és különböző modulációs sémák támogatásának képességét biztosítanak hosszabb távolságokra (600 km és több) vagy ROADM-kompatibilitás érdekében. Mivel ez a „ZR+” kifejezés gyártóspecifikus, saját fejlesztésű kiegészítés lehet, így a különböző gyártók esetében eltérő lehet.

OpenZR+: Gyakran „a két világ legjobbja” néven emlegetik, ez egy több gyártó által támogatott, egymással kompatibilis technológia, amely szoftveresen választható modulációs sebességeket kínál 100G-tól 400G-ig, és a dedikált transzponder megoldásokhoz hasonló távolságot biztosít. Ez az elsődleges választás a kis- és közepes méretű internetszolgáltatók (SMB ISP-k) és vállalatok számára, akik rugalmasságot értékelnek, de el szeretnék kerülni a gyártóspecifikus kötöttséget.

A bitenkénti költség csökkentése magasabb sebességű optikai eszközökkel

A magasabb sebességű koherens optikai eszközök bevezetésének gazdasági indoka egyértelmű. Ahogy egyetlen útvonalon növekszik az adatátviteli sebesség, a továbbított bitenkénti költség drámaian csökken. A 100G-ről a 400G-ra vagy 800G-ra való áttérés lehetővé teszi a szolgáltatók számára, hogy meglévő üvegszálas infrastruktúrájukon 4-szeres vagy akár 8-szoros adatmennyiséget továbbítsanak anélkül, hogy ugyanolyan mértékben növelnék a hardverek, a helyfoglalás és az energiafelhasználás mennyiségét.

Ezen felül a cserélhető koherens modulok kiküszöbölik a különálló transzponder polcok szükségességét, csökkentve ezzel a hálózatban lévő eszközök számát és leegyszerűsítve a kezelést. . A legújabb generációs modulok fejlett DSP-félvezetőket használnak, így bitenként akár 30%-kal alacsonyabb fogyasztást érnek el az előző generációkhoz képest . Az energiahatékonyságra törekvő kis- és közepes méretű szolgáltatóknál ez közvetlenül alacsonyabb üzemeltetési költségeket és kisebb szénlábkinyomot jelent.

A jövő útja a 1,6 Tbit/s-os koherens átvitel felé

Az iparág már most megtervezi a következő ugrást: a 1,6 Tbit/s-ot. Az OIF aktívan dolgozik a 1600ZR és a 1600ZR+ megvalósítási megállapodásokon . Ezek további fejlődést eredményeznek a CMOS-technológiában, növelik a baud-sebességet, és fejlettebb modulációs formátumokat vezetnek be, például interoperábilis valószínűségi csillagkép-formázást (PCS) .

A Sino-Telecom már most felkészül erre a jövőre. Platformunk, az STN6800-D16-1U DCI, jelenleg akár 6,4 Tbit/s kapacitást támogat helyszínenként, vonali oldali sebességgel akár 400 Gbit/s-ig. A STN6800-D16 platform az 800 Gbit/s-os fejlődésre való zavartalan átmenetet teszi lehetővé, és nagy kapacitású koherens gyűrűs DCI-megoldásunk egyértelmű frissítési útvonalat kínál 48 × 800 Gbit/s-os hullámhosszra. Ez biztosítja, hogy beruházása jövőbiztos maradjon, és képes legyen lépést tartani vállalkozása növekvő sávszélesség-igényeivel, amint azok tovább növekednek. Az optikai innováció élén állva olyan rendszereket tervezünk, amelyek integrálják a legújabb koherens technológiákat – 400 Gbit/s-től 800 Gbit/s-ig és azon túl – így hálózata lépést tarthat az MI-alapú korral.

Összefoglalás

A korábbi, csoportos 100 Gbit/s-os transzponder-korszak óta a mai csatlakoztatható 400ZR/800ZR és az 1,6 Tbit/s-os fejlődés során a koherens optikai technológia alapvetően megváltoztatta az adatközpontok közötti összeköttetések (DCI) játékszabályait. A korábbi OTN- vagy transzponder-modulokhoz képest a koherens optikai megoldások osztályukban a legjobb spektrális hatékonyságot érik el. A DSP- és modulációs fejlesztésekkel együtt ez lehetővé teszi a távolságok meghosszabbítását, a bitenkénti költség drasztikus csökkenését, valamint a nagysebességű adattovábbítás elérhetőségét a metró-, régiós és hosszútávú DCI-alkalmazások számára. Ma már a STN6800 D16 moduláris OTN platform (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , teljes, összefüggő tartományú csatlakoztatható modulok (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), jövőorientált C-sáv/L-sáv vonali rendszerek és nyitott NMS SNMP/NETCONF funkciókkal – így a Sino Telecom biztosítja, hogy a szolgáltatók/telekomvállalatok kiválaszthassák a legmegfelelőbb összefüggő megoldást: egyszerű pont-pont kapcsolatokhoz a rögzített sebességű változatot, hosszabb távolságokhoz és ROADM-barát környezetekhez a ZR+ modellt, több gyártó által támogatott nyitott környezethez az Open ZR+-t, vagy maximális nyitottsághoz az Open ZR-t. Emellett garantáljuk a zavartalan frissítést 1,6 Tbit/s sebességre anélkül, hogy teljes rendszercserére lenne szükség. A világ egyik vezető DCI-szolgáltatójaként, amely már több mint 100 000 egységet szállított ki több mint 30 országba világszerte, és amelynek megbízhatósága, ellátási láncja és mély technikai szakértelemmel rendelkező csapata már mezőn is igazolt, a Sino Telecom széles választékot kínál a DCI-telepítések különféle igényeinek kielégítésére – a kis- és közepes méretű ISP-szolgáltatóktól a tier-1 felhőszolgáltatókig. Lépjen kapcsolatba a Sino Telecom értékesítési szakértői csapatával árajánlat kérése céljából. Szívesen állítunk rendelkezésre adatlapokkal, esettanulmányokkal és telepítési legjobb gyakorlatokkal, amelyeket a következő generációs DCI-hálózati megoldásához igazítottunk, és amelyeket évtizedek óta folyamatosan fejlesztett összefüggő technológiai innováció tesz lehetővé.