Coherente optica in DCI: Van 100G naar 800G en de weg naar 1,6T

De DCI-sector heeft zich afgelopen decennium aanzienlijk ontwikkeld. Een decennium geleden was het voornamelijk langafstandstechnologie voor telefoonnetwerken. Vandaag de dag vormt DCI de basis voor onze cloudgecentreerde en AI-gedreven economie. Coherente optische technologie ligt ten grondslag aan deze evolutie en levert de capaciteitsverhogingen die onze digitale economie nodig heeft. Als u een netwerkoperator bent die nadenkt over de toekomst, is het essentieel om goed op de hoogte te zijn van de geschiedenis om uw DCI-strategie voor de volgende generatie vorm te geven.

Waarom coherente optica essentieel werd voor DCI

De oorspronkelijke vorm van optische communicatie maakte gebruik van directe detectie, waarbij alleen de amplitude van het licht werd gemoduleerd. Naarmate de snelheden toenamen, bereikte deze fundamentele techniek een grens. Met coherente optica wordt informatie echter overgedragen via variaties in amplitude en fase, en kan deze zelfs gelijktijdig via beide polarisaties worden verzonden. Dit betekent dat het aantal bits gegevens dat u op één lichtsignaal kunt plaatsen drastisch toeneemt.

De technologische innovatie is gebaseerd op een technologie die digitale signaalverwerking (DSP) wordt genoemd. Aan de ontvangzijde compenseren algoritmes op basis van DSP optische verstoringen zoals chromatische en polarisatiemodusdispersie, die anders het signaal zouden verstoren tijdens de overdracht via het netwerk. Het resultaat is een aanzienlijke toename van de spectraal efficiëntie en het vermogen om snelle, lange-afstands-, hoogcapaciteits-overdracht te realiseren — iets waar directe detectietechnologie niet aan kan tippen. In feite is coherente transmissie vandaag de dag de de-facto-standaard bij snelheden van 100 Gbps en hoger, en bij afstanden van 40 km en verder.

De evolutie van 100G naar 800G coherente technologie

De overstap van 100G naar 800G is het gevolg van voortdurende innovatie op het gebied van DSP’s en halfgeleiderfabricage. Oorspronkelijke coherente optica bestond uit eenvoudigweg volumineuze, stroomintensieve transponders. 100G coherente optica vormde de eerste grote stap, omdat deze aanpak langere verbindingen mogelijk maakte zonder tussenliggende signaalregeneratoren.

Wat een cruciale verschuiving werd bij deze overstap naar 400G, was de beschikbaarheid van uitwisselbare coherent modules. Producten zoals QSFP-DD combineren een zeer efficiënte coherent DSP met optica en moderne modulatie in een vormfactor die rechtstreeks in routerpoorten kan worden gestoken. Dit heeft geleid tot de convergentie van IP en optica, met eenvoudigere architecturen en lagere operationele kosten. Vooruitgang in CMOS-processen heeft ook tot snellere en energie-efficiëntere DSP’s geleid, die de huidige generatie 800G-uitwisselbare modules mogelijk maken.

Hoe coherent hogere capaciteit en langere bereik mogelijk maakt

Coherent systemen bieden hun voordelen via verschillende kern technologieën.   Ten eerste zijn er intelligente modulatieschema’s van toepassing. Bijvoorbeeld met DP-16QAM (Dual-Polarization 16-Quadrature Amplitude Modulation) worden meerdere bits in elk symbool verpakt, waardoor het spectraal rendement en dus de datarate per golflengte aanzienlijk stijgt. Ten tweede maakt polarisatiemultiplexing het mogelijk om twee signalen onafhankelijk op dezelfde golflengte te verzenden, waardoor de capaciteit verdubbelt.

Ten derde kan de ingebouwde DSP-engine in real time compenseren voor storingen in optische vezels, zodat betrouwbare transmissie mogelijk is buiten het bereik van direct-detectiesystemen. Door al deze elementen te combineren—een hoge baudrate, geavanceerde modulatie en krachtige DSP—kunnen coherent-systemen nu beperkingen overwinnen die direct-detectie beperken tot minder dan 100 km bij snelheden hoger dan 400G op één golflengte.

DCO, ZR en ZR+: De juiste optische technologie kiezen

Dit betekent dat netwerkoperators een verscheidenheid aan soorten coherente, uitwisselbare optische modules kunnen kiezen. Het is belangrijk om te weten hoe deze van elkaar verschillen om de juiste keuze te kunnen maken.

Digitale coherente optica (DCO): Dit is de algemene term voor coherente transceivers waarbij de DSP-processor in de module zelf is geïntegreerd. Externe verwerking wordt hierdoor overbodig.

OIF 400ZR: Dit is de basisvereiste voor 400G coherente, uitwisselbare modules. Deze zijn bedoeld voor point-to-point, enkelvoudige span metro-DCI tot ongeveer 120 km; ze garanderen interoperabiliteit tussen leveranciers van verschillende merken, maar gebruiken een vaste bitrate en modulatieformaat.

ZR+ (uitgebreid bereik): Over het algemeen verwijst dit naar modules die de 400ZR-basis overschrijden door hogere zendvermogens, verbeterde forward error correction (FEC) en ondersteuning voor diverse modulatieschema’s, waardoor zij geschikt zijn voor langere afstanden (600 km en meer) of compatibel zijn met ROADM-systemen. Aangezien deze ‘ZR+’-term een leverancierspecifieke, eigen ontwikkelde uitbreiding kan zijn, kan de precieze implementatie per leverancier verschillen.

OpenZR+: Vaak omschreven als 'het beste van twee werelden', is dit een interoperabele technologie van meerdere leveranciers die software-selecteerbare modulatiesnelheden biedt van 100G tot 400G en bereik levert dat vergelijkbaar is met dat van toegewezen transponderoplossingen. Het is de eerste keuze voor kleine en middelgrote ISPs en ondernemingen die flexibiliteit waarderen zonder vendor lock-in.

Kosten per bit verlagen via snellere optische componenten

De economische reden voor de adoptie van snellere coherent optische componenten is duidelijk. Naarmate de gegevenssnelheid langs één pad stijgt, daalt de kosten per verzonden bit drastisch. Door over te stappen van 100G naar 400G of 800G kunnen serviceproviders 4× tot 8× meer gegevens over bestaande glasvezelinfrastructuur versturen, zonder dat het aantal hardwarecomponenten, ruimtebehoeften en stroomverbruik in dezelfde mate stijgt.

Bovendien elimineren uitwisselbare coherente modules de noodzaak van afzonderlijke transponderrekken, waardoor het aantal apparaten in het netwerk wordt verminderd en het beheer wordt vereenvoudigd . De nieuwste generatie modules maakt gebruik van geavanceerde DSP-silicon om tot 30% lagere stroomverbruik per bit te bereiken in vergelijking met eerdere generaties . Voor energiebewuste KMO-ISPs vertaalt dit zich direct naar lagere operationele kosten en een kleinere koolstofvoetafdruk.

De toekomstige weg naar 1,6T coherent transmissie

De industrie is al bezig met het uitstippelen van de volgende stap: 1,6T. Het OIF werkt actief aan implementatieovereenkomsten voor 1600ZR en 1600ZR+ . Deze zullen verdergaande vooruitgang op het gebied van CMOS-technologie benutten om de baudsnelheden te verhogen en geavanceerdere modulatieformaten toe te passen, waaronder interoperabele probabilistische constellation shaping (PCS) .

Sino-Telecom bereidt zich al voor op deze toekomst. Ons STN6800-D16-1U DCI-platform ondersteunt vandaag al een capaciteit van maximaal 6,4T per locatie, met lijnzijdesnelheden tot 400G. De STN6800-D16-platform is ontworpen voor een soepele evolutie naar 800G, en onze coherent ring-DCI-oplossing met grote capaciteit biedt een duidelijk upgradepad naar 48 × 800G-golflengten. Dit waarborgt dat uw investering toekomstbestendig blijft en schaalbaar is naarmate uw bedrijf groeit en de bandbreedtebehoeften verder stijgen. Op het snijvlak van optische innovatie ontwerpen wij onze systemen zodanig dat zij de nieuwste coherent-technologieën integreren — van 400G tot 800G en verder — waardoor uw netwerk gelijk opgaat met het door AI gedreven tijdperk.

Conclusie

Sinds het omslachtige tijdperk van 100G-transponders is de coherent-optische technologie, met vandaag de dag pluggable 400ZR/800ZR-modules en de evolutie naar 1,6T, een gamechanger geworden voor Data Center Interconnect (DCI). In vergelijking met eerdere OTN- of transpondermodules behalen coherent-optische systemen de beste spectraal efficiëntie op de markt. Samen met verbeteringen in DSP en modulatie maakt dit een uitgebreid bereik mogelijk, een aanzienlijke vermindering van de kosten per bit en maakt hoogwaardig transport beschikbaar voor metro-, regionale en lange-afstands-DCI-toepassingen. Vandaag de dag, van STN6800 D16 modulair OTN-platform (1U 6,4T / 2U 12,8T) , volledig coherente range-pluggables (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), toekomstgerichte C-band/L-band lijnsystemen en open NMS met SNMP/NETCONF-functionaliteit: Sino Telecom zorgt ervoor dat operators/telcos de meest geschikte coherente oplossing kunnen kiezen – of het nu gaat om vaste snelheid voor eenvoudige point-to-point verbindingen, ZR+ voor langere afstanden en ROADM-vriendelijkheid, Open ZR+ voor multi-vendor openheid of Open ZR voor maximale keuzevrijheid. Bovendien garanderen wij naadloze upgradeerbaarheid naar 1,6 T zonder ‘forklift’-vervanging. Als één van ’s werelds grootste DCI-leveranciers, met reeds meer dan 100.000 eenheden geleverd aan meer dan 30 landen wereldwijd en uitgerust met bewezen betrouwbaarheid in de praktijk, een stabiele supply chain en een team met diepgaande technische expertise, biedt Sino Telecom de breedste keuzemogelijkheden om te voldoen aan de uiteenlopende vereisten van DCI-implementaties – van SMB-ISP-aanbieders tot tier-1 cloudoperators. Neem gerust contact op met het verkoopteam van Sino Telecom voor een offerte. Wij verstrekken datasheets, casestudies en implementatiebest practices specifiek afgestemd op uw volgende-generatie DCI-netwerkoplossing, gebaseerd op tientallen jaren coherent innovatie.