Ottica coerente nel DCI: da 100G a 800G e il percorso verso 1,6T

Il Settore DCI è evoluto in modo significativo negli ultimi dieci anni. Dieci anni fa, era principalmente una tecnologia per le reti telefoniche a lunga distanza. Oggi, il DCI costituisce la base della nostra economia centrata sul cloud e guidata dall’IA. La tecnologia ottica coerente rappresenta il fulcro di questa evoluzione, consentendo gli incrementi di capacità di cui la nostra economia digitale ha bisogno. Se siete un operatore di rete che sta riflettendo sul futuro, è fondamentale conoscere bene la storia del settore per definire con efficacia la vostra strategia DCI di nuova generazione.

Perché l’ottica coerente è diventata essenziale per il DCI

La forma originaria delle comunicazioni ottiche utilizzava il rilevamento diretto, nel quale veniva modulata soltanto l’ampiezza della luce. Con l’aumento delle velocità, tale tecnica fondamentale ha raggiunto un limite insuperabile. Con l’ottica coerente, invece, le informazioni vengono trasmesse attraverso variazioni di ampiezza e fase, e possono persino essere inviate simultaneamente su entrambe le polarizzazioni. Ciò significa che il numero di bit di dati trasportabili su un singolo segnale luminoso aumenta drasticamente.

L'innovazione tecnologica si basa su una tecnologia chiamata elaborazione digitale dei segnali (DSP). Sul lato del ricevitore, algoritmi basati sul DSP compensano le alterazioni ottiche, come la dispersione cromatica e la dispersione per modalità di polarizzazione, che altrimenti degraderebbero il segnale durante la sua propagazione nella rete. Il risultato è un notevole miglioramento dell'efficienza spettrale e la possibilità di realizzare trasmissioni ad alta velocità, su lunghe distanze e ad alta capacità, prestazioni che la tecnologia a rilevamento diretto non è in grado di eguagliare. In effetti, la trasmissione coerente è oggi lo standard di fatto per velocità pari o superiori a 100 Gbps e per distanze pari o superiori a 40 km.

L'evoluzione dalla tecnologia coerente 100G a quella 800G

Il passaggio da 100G a 800G è stato reso possibile da un costante progresso sia nei DSP sia nella fabbricazione di semiconduttori. Le prime ottiche coerenti erano semplicemente transponder ingombranti e ad alto consumo energetico. Le ottiche coerenti 100G hanno rappresentato il primo importante cambiamento, poiché questo approccio ha permesso collegamenti su lunghe distanze senza rigeneratori intermedi del segnale.

Ciò che è diventato un cambiamento cruciale nel passaggio a 400G è stata la disponibilità di moduli coerenti inseribili. Prodotti come QSFP-DD integrano un DSP coerente altamente efficiente con ottiche e moderne tecniche di modulazione in un formato fisico che può essere inserito direttamente nelle porte dei router. Ciò ha determinato la convergenza tra IP e ottica, con architetture più semplici e costi operativi inferiori. I progressi nei processi CMOS hanno inoltre portato a DSP più veloci e meno energivori, che abilitano l’attuale generazione di moduli inseribili da 800G.

Come la tecnologia coerente consente capacità superiori e maggiore portata

I sistemi coerenti offrono i loro vantaggi grazie a diverse tecnologie fondamentali.   In primo luogo, sono implementati schemi intelligenti di modulazione. Ad esempio, utilizzando la DP-16QAM (modulazione di ampiezza in quadratura a 16 livelli con doppia polarizzazione), più bit vengono impacchettati all’interno di ciascun simbolo, aumentando significativamente l’efficienza spettrale e quindi il tasso di trasferimento dati per lunghezza d’onda.

In terzo luogo, il motore DSP integrato può compensare in tempo reale le degradazioni delle fibre ottiche, rendendo possibile una trasmissione affidabile oltre la portata dei sistemi a rilevamento diretto. Combinando tutti questi elementi—elevato baud rate, modulazione sofisticata e potente DSP—i sistemi coerenti riescono ora a superare i limiti che costringono i sistemi a rilevamento diretto a distanze inferiori ai 100 km per velocità superiori a 400G su una singola lunghezza d’onda.

DCO, ZR e ZR+: scegliere la giusta tecnologia ottica

Ciò significa che gli operatori di rete devono scegliere tra una varietà di versioni di ottiche coerenti inseribili. Conoscere le differenze tra queste è fondamentale per effettuare la scelta più appropriata.

Digital Coherent Optics (DCO): Questo è il termine generale per i trascevitori coerenti che integrano il motore DSP all’interno del modulo. Il trattamento esterno viene eliminato.

OIF 400ZR: Questo è il requisito base per le ottiche coerenti inseribili da 400G. Progettato per collegamenti punto-punto a singola tratta in ambito metropolitano e DCI fino a circa 120 km, garantisce l’interoperabilità multi-vendor, ma utilizza un tasso di trasmissione e un formato di modulazione fissi.

ZR+ (Extended Reach): In genere indica moduli che superano i limiti base dello standard 400ZR, offrendo maggiore potenza di trasmissione, una correzione degli errori in avanti (FEC) superiore e la capacità di supportare diversi schemi di modulazione per coprire distanze maggiori (600 km e oltre) o per garantire compatibilità con sistemi ROADM. Poiché questo termine «ZR+» può corrispondere a un’estensione proprietaria specifica del fornitore, le sue caratteristiche possono variare da un fornitore all’altro.

OpenZR+: Spesso descritta come «il meglio di entrambi i mondi», questa è una tecnologia interoperabile tra più fornitori che offre velocità di modulazione selezionabili tramite software, da 100G a 400G, e garantisce una portata paragonabile a quella delle soluzioni transponder dedicate. È la scelta preferita dagli ISP SMB e dalle aziende che apprezzano la flessibilità senza subire il vincolo di un singolo fornitore.

Riduzione del costo per bit grazie ad ottiche ad alta velocità

La motivazione economica all’adozione di ottiche coerenti ad alta velocità è chiara. Aumentando la velocità dei dati su un singolo percorso, il costo per bit trasmesso diminuisce drasticamente. Il passaggio da 100G a 400G o 800G consentirà ai provider di servizi di trasportare da 4 a 8 volte più dati sulla stessa infrastruttura in fibra ottica, senza aumentare in modo proporzionale la quantità di hardware, lo spazio fisico occupato e il consumo energetico.

Inoltre, i moduli coerenti inseribili eliminano la necessità di scaffali transponder separati, riducendo il numero di dispositivi nella rete e semplificandone la gestione . L’ultima generazione di moduli sfrutta avanzati circuiti integrati DSP per ottenere un consumo energetico fino al 30% inferiore per bit rispetto alle generazioni precedenti . Per i piccoli e medi fornitori di servizi Internet attenti all’energia, ciò si traduce direttamente in minori spese operative e in un'impronta di carbonio ridotta.

Il percorso futuro verso la trasmissione coerente da 1,6 T

Il settore sta già tracciando il percorso per il prossimo balzo: 1,6 T. L’OIF sta attivamente lavorando agli accordi di implementazione 1600ZR e 1600ZR+ . Questi sfrutteranno ulteriori progressi nella tecnologia CMOS per aumentare i tassi di baud e implementare formati di modulazione più avanzati, inclusa la shaping probabilistica del diagramma di costellazione (PCS) interoperabile .

Sino-Telecom si sta già preparando a questo futuro. La nostra piattaforma DCI STN6800-D16-1U supporta oggi una capacità fino a 6,4 T per sito, con velocità lato linea fino a 400 G. La Piattaforma STN6800-D16 è progettato per una transizione fluida verso l’800G e la nostra soluzione coerente a anello per DCI ad alta capacità offre un percorso di aggiornamento chiaro fino a 48 lunghezze d’onda da 800G. Ciò garantisce che il vostro investimento rimanga protetto dal futuro, in grado di scalare insieme alla vostra azienda man mano che le esigenze di larghezza di banda continuano a crescere. Operando all’avanguardia dell’innovazione ottica, progettiamo i nostri sistemi per integrare le più recenti tecnologie coerenti, da 400G a 800G e oltre, assicurando che la vostra rete tenga il passo con l’era guidata dall’intelligenza artificiale.

Conclusione

Dall’epoca ingombrante dei trasponditori da 100G fino all’odierna evoluzione dei moduli inseribili 400ZR/800ZR e 1,6T, la tecnologia ottica coerente ha rivoluzionato il campo dell’interconnessione tra data center (DCI). Rispetto ai precedenti moduli OTN o trasponditori, le ottiche coerenti raggiungono un’efficienza spettrale leader di categoria. Insieme ai miglioramenti nei DSP e nella modulazione, ciò consente portate estese, una riduzione massiccia del costo per bit e rende il trasporto ad alta velocità disponibile per applicazioni DCI metropolitane, regionali e a lunga distanza. Oggi, a partire da Piattaforma OTN modulare STN6800 D16 (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , sistemi pluggable a piena coerenza (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), sistemi di linea futuristici per le bande C e L, e NMS aperto con funzionalità SNMP/NETCONF: Sino Telecom garantisce che gli operatori/le telco possano scegliere la soluzione coerente più adatta — sia a velocità fissa per collegamenti punto-punto semplici, sia ZR+ per portate maggiori e compatibilità con i ROADM, sia Open ZR+ per l’apertura multi-vendor, sia Open ZR per la massima libertà di scelta. Inoltre, garantiamo un aggiornamento senza interruzioni fino a 1,6 T senza necessità di sostituzione integrale dell’infrastruttura. Come uno dei principali fornitori mondiali di soluzioni DCI — con oltre 100.000 unità già spedite in più di 30 paesi e dotato di comprovata affidabilità sul campo, catena di approvvigionamento solida e un team di esperti tecnici altamente qualificati — l’offerta di Sino Telecom fornisce la più ampia gamma di opzioni per soddisfare i diversi requisiti delle implementazioni DCI, dai piccoli e medi ISP fino agli operatori cloud di primo livello. Contattate pure il team di esperti vendita di Sino Telecom per ricevere un preventivo. Possiamo fornire schede tecniche, casi di studio ed esempi di best practice per la messa in opera, personalizzati per la vostra prossima generazione di soluzioni di rete DCI basata su un’innovazione coerente maturata in oltre dieci anni.