Kohærent optikk i DCI: Fra 100G til 800G og veien mot 1,6T

Markedet DCI-bransjen har utviklet seg betydelig de siste ti årene. For ti år siden var den hovedsakelig langdistanseteknologi for telefonnettverk. I dag er DCI grunnlaget for vår skybaserte og AI-drevne økonomi. Koherent optisk teknologi ligger i hjertet av denne utviklingen og driver kapasitetsøkningen som vår digitale økonomi krever. Hvis du er en nettverksoperatør som tenker på fremtiden, er det avgjørende å ha god oversikt over historien for å kunne forme din neste generasjons DCI-strategi.

Hvorfor koherent optikk ble avgjørende for DCI

Den opprinnelige formen for optisk kommunikasjon brukte direkte deteksjon, der bare lysamplituden ble modulert. Etter hvert som hastighetene økte, nådde denne grunnleggende teknikken en grense. Men med koherent optikk overføres informasjon gjennom variasjoner i amplitude og fase, og kan til og med sendes samtidig over begge polarisasjonene. Dette betyr at antallet bit data som kan plasseres på ett enkelt lysignal øker kraftig.

Den teknologiske innovasjonen bygger på en teknologi som kalles digital signalbehandling (DSP). På mottakerens side kompenserer algoritmer basert på DSP for optiske forstyrrelser, som fargedisperson og polarisasjonsmodedisperson, som ellers vil ødelegge signalet mens det reiser gjennom nettverket. Resultatet er en betydelig økning i spektraleffektivitet og muligheten til å oppnå hurtig, langdistansetransport med høy kapasitet – noe som direkte deteksjonsteknologi ikke kan matche. I virkeligheten er koherent overføring i dag den faktiske standarden ved hastigheter på 100 Gbps og høyere, og på avstander på 40 km og lengre.

Utviklingen fra 100G til 800G koherent teknologi

Overgangen fra 100G til 800G har vært resultatet av kontinuerlig innovasjon både innen DSP-er og halvlederfabrikasjon. De første koherente optiske enhetene var enkelt og greit voluminøse transpondere med høy strømforbruk. 100G koherente optiske enheter representerte den første store endringen, siden denne tilnærmingen gjorde det mulig å etablere langdistanselinker uten mellomliggende signalregenerering.

Det som ble en avgjørende vri i denne overgangen til 400G, var tilgjengeligheten av utbyttbare koherente moduler. Produkter som QSFP-DD kombinerer en svært effektiv koherent DSP med optikk og moderne modulasjon i et formfaktor som kan settes direkte inn i routerportene. Dette har skapt en konvergens av IP og optikk med enklere arkitekturer og lavere driftskostnader. Videre fremskritt innen CMOS-prosesser har også ført til raskere og mer energieffektive DSP-er, som gjør den nåværende generasjonen av 800G-utbyttbare moduler mulig.

Hvordan koherent teknologi muliggjør høyere kapasitet og lengre rekkevidde

Koherente systemer gir sine fordeler gjennom flere nøkkelteknologier.   For det første er det implementert intelligente modulasjonsskjema. For eksempel pakkes flere bit inn i hvert symbol ved bruk av DP-16QAM (Dual-Polarization 16-Quadrature Amplitude Modulation), noe som øker spektraleffektiviteten og dermed betydelig øker dataraten per bølgelengde. For det andre kan to signaler sendes uavhengig av hverandre på samme bølgelengde ved bruk av polarisasjonsmultiplexing, noe som dobler kapasiteten.

For det tredje kan den innebygde DSP-motoren kompensere for forstyrrelser i optiske fiber i sanntid, slik at pålitelig overføring blir mulig utover rekkevidden til direkte-deteksjonssystemer. Ved å kombinere alle disse elementene – høy baudrate, avansert modulasjon og kraftig DSP – kan koherente systemer nå overvinne begrensningene som begrenser direkte deteksjon til under 100 km for hastigheter over 400G på én enkelt bølgelengde.

DCO, ZR og ZR+: Å velge riktig optisk teknologi

Dette betyr at nettverksoperatører står igjen med en rekke ulike typer koherente, utbyttbare optiske moduler å velge mellom. Å forstå hvordan de skiller seg fra hverandre er viktig for å gjøre et passende valg.

Digitale koherente optikk (DCO): Dette er den generelle betegnelsen for koherente transceivere som har DSP-motoren integrert i modulet. Ekstern behandling elimineres.

OIF 400ZR: Dette er grunnkravet for 400G-koherente, utbyttbare moduler. Den er beregnet på punkt-til-punkt, enkeltspenn metro-DCI på opptil ca. 120 km, garanterer flervendors interoperabilitet, men bruker en fast bitrate og modulasjonsformat.

ZR+ (utvidet rekkevidde): Vanligvis refererer det til moduler som overgår 400ZR-grunnkravet ved å levere økt sendekraft, bedre forward error correction (FEC) og evne til å støtte ulike modulasjonsskjema for lengre avstand (600 km og mer) eller for kompatibilitet med ROADM. Siden dette «ZR+»-begrepet kan være en leverandørspesifikk, proprietær utvidelse, kan det variere mellom leverandører.

OpenZR+: Ofte beskrevet som «det beste av begge verdener», er dette en teknologi som støtter flere leverandører og er interoperabel. Den tilbyr programvarevalgbare modulasjonsrater fra 100G til 400G og gir rekkevidde som tilsvarer dedikerte transponderløsninger. Den er det foretrukne valget for SMB-ISP-er og bedrifter som setter pris på fleksibilitet uten å bli bundet til én leverandør.

Redusere kostnad per bit gjennom hurtigere optiske løsninger

Den økonomiske begrunnelsen for å innføre hurtigere koherente optiske løsninger er tydelig. Når dataraten langs én enkelt bane økes, synker kostnaden per overført bit kraftig. Å gå fra 100G til 400G eller 800G vil tillate tjenesteleverandører å overføre 4× til 8× så mye data over eksisterende fiberinfrastruktur, samtidig som mengden maskinvare, plass og strømforbruk ikke øker i samme grad.

Videre eliminerer utbyttbare koherente moduler behovet for separate transponderhylster, noe som reduserer antallet enheter i nettverket og forenkler administrasjonen . Den nyeste generasjonen moduler utnytter avansert DSP-silisium for å oppnå opptil 30 % lavere strømforbruk per bit sammenlignet med tidligere generasjoner . For energibeviste SMB-ISP-er oversettes dette direkte til lavere driftsutgifter og en mindre karbonfotavtrykk.

Fremtidens vei mot 1,6 T koherent overføring

Bransjen kartlegger allerede neste hopp: 1,6 T. OIF arbeider aktivt med implementeringsavtaler for 1600ZR og 1600ZR+ . Disse vil utnytte ytterligere fremskritt innen CMOS-teknologi for å øke baudrater og implementere mer avanserte modulasjonsformater, inkludert interoperabel sannsynlighetsbasert konstellasjonsformning (PCS) .

Sino-Telecom forbereder seg allerede på denne fremtiden. Vår STN6800-D16-1U DCI-plattform støtter i dag opptil 6,4 T kapasitet per sted, med linjesidehastigheter opp til 400 G. Den STN6800-D16-plattformen er designet for smidig utvikling til 800G, og vår høykapasitets koherent ring-DCI-løsning gir en tydelig oppgraderingsvei til 48 × 800G-bølgelengder. Dette sikrer at din investering forblir fremtidssikret og i stand til å skaleres i takt med din virksomhet, mens båndbreddesøket fortsetter å øke kraftig. Ved å operere i frontlinjen av optisk innovasjon, designer vi våre systemer for å integrere nyeste koherente teknologier – fra 400G til 800G og videre – slik at ditt nettverk holder tritt med den AI-drevne tiden.

Konklusjon

Siden den klumpete 100G-transponder-epoken har dagens innstikkbare 400ZR/800ZR og 1,6T-utviklingen revolusjonert koherent optisk teknologi for Data Center Interconnect (DCI). I forhold til tidligere OTN- eller transpondermoduler oppnår koherente optiske løsninger best i klassen når det gjelder spektral effektivitet. Sammen med forbedringer i DSP/modulasjon muliggjør dette lengre rekkevidde, en betydelig reduksjon i kostnad per bit og gjør hurtig transport tilgjengelig for metro-, regionale og lange DCI-avstander. I dag, fra STN6800 D16 modulær OTN-plattform (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , fullstendige koherente rekkevidde-pluggbare moduler (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), fremtidsrettede C-bånd-/L-bånd-linjesystemer og åpen NMS med SNMP/NETCONF-funksjonalitet. Sino Telecom sikrer at operatører/telekommunikasjonsleverandører kan velge den mest passende koherente løsningen – enten fast bitrate for enkel punkt-til-punkt-forbindelse, ZR+ for lengre rekkevidde og ROADM-vennlighet, Open ZR+ for flervendorsåpenhet eller Open ZR for maksimal åpenhet. Vi sikrer også sømløs oppgradering til 1,6 T uten behov for utskifting av hele systemet («forklift»). Som en av verdens største leverandører av DCI-løsninger, med over 100 000 enheter allerede levert til mer enn 30 land verden over og utstyrt med solid, felttestet pålitelighet, en robust leveranskjede samt et team med dyp teknisk ekspertise, tilbyr Sino Telecom det bredeste utvalget for å imøtekomme de ulike kravene til DCI-installasjoner – fra små og mellomstore internettleverandører (SMB ISP) til topptier-cloudoperatører. Ta gjerne kontakt med Sino Telecoms salgsekspertteam for et tilbud. Vi kan levere datablader, casestudier og anbefalte implementeringsmetoder spesialtilpasset din neste generasjons DCI-nettverksløsning, basert på tiårslang koherent innovasjon.