Óptica coerente em DCI: De 100G a 800G e o caminho para 1,6T

OIndústria DCI evoluiu significativamente na última década. Há dez anos, era essencialmente tecnologia de longa distância para redes telefônicas. Hoje, a DCI é a base da nossa economia centrada em nuvem e impulsionada por IA. A tecnologia óptica coerente está no cerne dessa evolução, possibilitando os aumentos de capacidade exigidos pela nossa economia digital. Se você é um operador de rede que pensa no futuro, é fundamental compreender bem essa história para orientar sua estratégia de DCI de próxima geração.

Por que a óptica coerente se tornou essencial para a DCI

A forma original de comunicações ópticas utilizava detecção direta, na qual apenas a amplitude da luz era modulada. À medida que as velocidades aumentavam, chegou-se a um ponto em que essa técnica fundamental atingiu um limite. Contudo, com a óptica coerente, a informação é transmitida por meio de variações na amplitude e na fase, podendo até ser enviada simultaneamente em ambas as polarizações. Isso significa que o número de bits de dados que podem ser transmitidos em um único sinal luminoso aumenta drasticamente.

A inovação tecnológica baseia-se em uma tecnologia denominada processamento digital de sinais (DSP). No lado do receptor, algoritmos baseados em DSP compensam distorções ópticas, como dispersão cromática e dispersão de modo de polarização, que, caso contrário, degradariam o sinal durante sua propagação pela rede. O resultado é um ganho considerável na eficiência espectral e a capacidade de alcançar transporte de alta velocidade, longa distância e alta capacidade, algo que a tecnologia de detecção direta não consegue igualar. De fato, a transmissão coerente é, atualmente, o padrão de fato para velocidades de 100 Gbps e superiores, em distâncias de 40 km ou maiores.

A Evolução de 100G para 800G em Tecnologia Coerente

A transição de 100G para 800G resultou de inovações contínuas tanto nos DSPs quanto na fabricação de semicondutores. Inicialmente, os módulos ópticos coerentes eram simplesmente transponders volumosos e de alto consumo energético. Os módulos ópticos coerentes de 100G representaram a primeira grande mudança, pois essa abordagem permitiu ligações de longa distância sem regeneradores de sinal intermediários.

O que se tornou uma mudança fundamental nessa transição para 400G foi a disponibilidade de módulos coerentes plugáveis. Produtos como o QSFP-DD combinam um DSP coerente altamente eficiente com óptica e modulação moderna em um fator de forma que pode ser diretamente inserido nas portas dos roteadores. Isso gerou a convergência entre IP e óptica, com arquiteturas mais simples e menores custos operacionais. Os avanços nos processos CMOS também resultaram em DSPs mais rápidos e energeticamente eficientes, possibilitando a atual geração de módulos plugáveis de 800G.

Como a tecnologia coerente permite maior capacidade e alcance mais longo

Os sistemas coerentes oferecem suas vantagens por meio de várias tecnologias-chave.   Em primeiro lugar, existem esquemas inteligentes de modulação. Por exemplo, ao utilizar DP-16QAM (Modulação por Amplitude de Quadratura de 16 níveis com Dupla Polarização), múltiplos bits são agrupados dentro de cada símbolo, aumentando significativamente a eficiência espectral e, consequentemente, a taxa de dados por comprimento de onda. Em segundo lugar, ao empregar multiplexação por polarização, dois sinais podem ser propagados de forma independente no mesmo comprimento de onda, dobrando assim sua capacidade.

Em terceiro lugar, o processador digital de sinais (DSP) integrado pode compensar, em tempo real, as distorções nas fibras ópticas, tornando possível uma transmissão confiável além do alcance dos sistemas de detecção direta. Ao combinar todos esses elementos — alta taxa de símbolos (baud rate), modulação avançada e um DSP potente — os sistemas coerentes agora conseguem superar limitações que restringem os sistemas de detecção direta a menos de 100 km para velocidades superiores a 400G em um único comprimento de onda.

DCO, ZR e ZR+: Escolhendo a Tecnologia Óptica Certa

Isso significa que os operadores de rede ficam com uma variedade de versões de ópticos coerentes plugáveis para escolher. Saber como eles diferem é importante para fazer a escolha adequada.

Ópticos Coerentes Digitais (DCO): Este é o termo genérico para transceptores coerentes que incorporam o motor DSP dentro do módulo. O processamento externo é eliminado.

OIF 400ZR: Este é o requisito básico para ópticos coerentes de 400G. Destinado a DCI metropolitano ponto a ponto de único trecho, com alcance de até aproximadamente 120 km, garante interoperabilidade entre múltiplos fornecedores, mas utiliza uma taxa e um formato de modulação fixos.

ZR+ (Alcance Estendido): Em geral, refere-se a módulos que superam a base 400ZR ao oferecer maior potência de transmissão, correção de erros à frente (FEC) superior e capacidade de suportar diversos esquemas de modulação para distâncias maiores (600 km ou mais) ou compatibilidade com ROADM. Como este termo "ZR+" pode ser uma extensão proprietária específica de cada fornecedor, suas características podem variar entre fornecedores.

OpenZR+: Muitas vezes descrito como "o melhor dos dois mundos", trata-se de uma tecnologia interoperável entre múltiplos fornecedores que oferece taxas de modulação selecionáveis por software, de 100G a 400G, e proporciona alcance comparável ao de soluções dedicadas de transponders. É a escolha preferida por ISPs de pequeno e médio porte e empresas que valorizam flexibilidade sem dependência de um único fornecedor.

Redução do custo por bit mediante ópticos de maior velocidade

A justificativa econômica para a adoção de ópticos coerentes de maior velocidade é clara. À medida que as taxas de dados em um único caminho aumentam, o custo por bit transmitido cai drasticamente. A migração de 100G para 400G ou 800G permitirá que os provedores de serviços transportem de 4 a 8 vezes mais dados sobre a infraestrutura de fibra existente, sem, ao mesmo tempo, aumentar proporcionalmente a quantidade de hardware, espaço físico e consumo de energia.

Além disso, os módulos coerentes plugáveis eliminam a necessidade de prateleiras separadas de transponders, reduzindo o número de dispositivos na rede e simplificando sua gestão . A mais recente geração de módulos aproveita silício DSP avançado para alcançar até 30% menor consumo de energia por bit em comparação com gerações anteriores . Para ISPs de pequenas e médias empresas conscientes quanto à energia, isso se traduz diretamente em menores despesas operacionais e uma pegada de carbono reduzida.

O Caminho Futuro Rumo à Transmissão Coerente de 1,6 T

A indústria já está traçando o rumo para o próximo salto: 1,6 T. A OIF está ativamente desenvolvendo acordos de implementação para 1600ZR e 1600ZR+ . Estes aproveitarão novos avanços na tecnologia CMOS para aumentar as taxas de baud e implementar formatos de modulação mais avançados, incluindo modelagem probabilística de constelação interoperável (PCS) .

A Sino-Telecom já se prepara para esse futuro. Nossa plataforma DCI STN6800-D16-1U suporta atualmente até 6,4 T de capacidade por local, com taxas no lado de linha de até 400 G. A Plataforma STN6800-D16 foi projetado para uma evolução suave até 800G, e nossa solução de DCI em anel coerente de alta capacidade oferece um caminho claro para atualização até 48 comprimentos de onda de 800G. Isso garante que seu investimento permaneça protegido contra obsolescência, capaz de escalar junto com seu negócio à medida que as demandas de largura de banda continuam a aumentar. Operando na vanguarda da inovação óptica, projetamos nossos sistemas para integrar as mais recentes tecnologias coerentes, de 400G a 800G e além, assegurando que sua rede acompanhe a era impulsionada por IA.

Conclusão

Desde aquela era dos transponders volumosos de 100G, a evolução atual dos módulos plugáveis 400ZR/800ZR e 1,6T transformou radicalmente o cenário da Interconexão de Centros de Dados (DCI). Em comparação com os anteriores módulos OTN ou transponders, as ópticas coerentes alcançam eficiência espectral líder de classe. Juntamente com melhorias em DSP/modulação, isso permite alcance estendido, redução maciça do custo por bit e torna o transporte em alta velocidade viável para aplicações de DCI metropolitanas, regionais e de longa distância. Hoje, a partir de Plataforma modular OTN STN6800 D16 (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , soluções completas de alcance coerente com conectividade plugável (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), sistemas de linha futuristas para as bandas C e L, e sistema de gerenciamento de rede aberto (NMS) com recursos SNMP/NETCONF. A Sino Telecom garante que operadoras e provedores de telecomunicações possam escolher a solução coerente mais adequada — seja taxa fixa para enlaces ponto a ponto simples, ZR+ para maiores distâncias e compatibilidade com ROADM, Open ZR+ para interoperabilidade multi-fornecedor ou Open ZR para a máxima liberdade de escolha aberta. Além disso, garantimos atualização contínua e sem interrupções para 1,6 T, sem necessidade de substituição completa do equipamento (forklift). Como um dos principais fornecedores globais de soluções DCI, já entregamos mais de 100.000 unidades para mais de 30 países ao redor do mundo, contando com confiabilidade comprovada em campo, cadeia de suprimentos robusta e uma equipe altamente especializada em tecnologia coerente. As soluções da Sino Telecom oferecem a mais ampla gama de opções para atender às diversas necessidades de implantação de redes DCI — desde pequenos e médios provedores de serviços de internet (SMB ISP) até operadoras de nuvem de nível Tier-1. Entre em contato com a equipe de especialistas em vendas da Sino Telecom para obter uma cotação. Podemos fornecer folhas de dados técnicos (datasheets), estudos de caso e práticas recomendadas para implantação, personalizados para sua próxima geração de solução de rede DCI, baseada em mais de uma década de inovação coerente.