Kohérentná optika v DCI: Od 100G po 800G a cesta k 1,6T

Trh Priemysel DCI sa v poslednom desaťročí výrazne vyvinul. Pred desiatimi rokmi išlo predovšetkým o technológiu pre dlhodobé spojenia v telekomunikačných sieťach. Dnes je DCI základom pre náš cloudovo orientovaný a umelou inteligenciou riadený ekonomický systém. Kohérentná optická technológia je jadrom tohto vývoja a umožňuje zvyšovanie kapacity, ktorú náš digitálny ekonomický systém potrebuje. Ak ste prevádzkovateľ siete a premýšľate o budúcnosti, je nevyhnutné dobre poznať históriu, aby ste mohli informovať svoju stratégiu pre DCI novej generácie.

Prečo sa kohérentná optika stala nevyhnutnou pre DCI

Pôvodná forma optických komunikácií využívala priamu detekciu, pri ktorej sa modulovala iba amplitúda svetla. Keď sa rýchlosti zvyšovali, dosiahli sme bod, v ktorom táto základná technika narazila na svoje obmedzenie. Avšak pri koherentnej optike sa informácie prenášajú prostredníctvom zmien amplitúdy a fázy a dokonca môžu byť súčasne odoslané cez obe polarizácie. To znamená, že počet bitov dát, ktoré je možné umiestniť do jediného svetelného signálu, sa výrazne zvyšuje.

Technologická inovácia vychádza z technológie spracovania digitálnych signálov (DSP). Na strane prijímača kompenzujú algoritmy založené na DSP optické poruchy, ako sú chromatická a polarizačná režimová disperzia, ktoré inak poškodzujú signál počas jeho prenosu cez sieť. Výsledkom je výrazný nárast spektrálnej účinnosti a možnosť dosiahnuť vysokorýchlostný, dlhovzdialenostný a vysokokapacitný prenos, ktorý technológia priameho detekovania nedokáže poskytnúť. Skutočne, koherentný prenos je dnes de facto štandard pri rýchlostiach 100 Gbps a vyšších a vzdialenostiach 40 km a viac.

Vývoj od 100G po 800G koherentnú technológiu

Prechod od 100G po 800G bol výsledkom neustálej inovácie v oblasti DSP a polovodičových výrobných procesov. Prvé koherentné optické zariadenia boli len veľké a spotrebovávali veľa energie. Koherentné optické zariadenia 100G predstavovali prvý významný posun, pretože tento prístup umožnil dlhovzdialenostné spojenia bez medzihodnotových regenerátorov signálu.

Kľúčovým posunom pri prechode na 400G sa stala dostupnosť zásuvných koherentných modulov. Produkty ako QSFP-DD kombinujú vysoce efektívny koherentný DSP s optikou a modernou moduláciou do formátu, ktorý je možné priamo zapojiť do portov smerovačov. To viedlo k konvergencii IP a optiky s jednoduchšími architektúrami a nižšími prevádzkovými nákladmi. Pokroky v CMOS procesoch tiež umožnili výrobu rýchlejších a energeticky účinnejších DSP, ktoré umožňujú súčasnú generáciu zásuvných modulov 800G.

Ako koherentné technológie umožňujú vyššiu kapacitu a väčší dosah

Koherentné systémy ponúkajú svoje výhody prostredníctvom niekoľkých kľúčových technológií.   Po prvé, sú využívané inteligentné schémy modulácie. Napríklad pomocou DP-16QAM (dvojpolárna 16-bodová kvadratúrna amplitúdová modulácia) sa do každého symbolu zabalení viacero bitov, čím sa výrazne zvyšuje spektrálna účinnosť a teda aj rýchlosť prenosu dát na každú vlnovú dĺžku. Po druhé, pomocou polarizačného multiplexovania je možné na tej istej vlnovej dĺžke nezávisle prenášať dva signály, čím sa jej kapacita zdvojnásobí.

Po tretie, zabudovaný DSP procesor dokáže v reálnom čase kompenzovať poruchy optických vlákien, čo umožňuje spoľahlivý prenos dát aj mimo dosahu systémov s priamym detektorom. Kombináciou všetkých týchto prvkov – vysokého symbolového rýchlostného kódu (baud rate), pokročilej modulácie a výkonného DSP – sú koherentné systémy dnes schopné prekonať obmedzenia, ktoré obmedzujú systémy s priamym detektorom na menej ako 100 km pri rýchlostiach vyšších ako 400G na jednu vlnovú dĺžku.

DCO, ZR a ZR+: Výber správnej optickej technológie

To znamená, že prevádzkovateľom sietí zostáva na výber široká škála koherentných zásuvných optických modulov. Dôležité je poznať ich rozdiely, aby sa urobil vhodný výber.

Digitálne koherentné optické zariadenia (DCO): Toto je všeobecný termín pre koherentné transceivery, ktoré majú DSP motor zabudovaný priamo do modulu. Vonkajšie spracovanie je tak eliminované.

OIF 400ZR: Toto je základná požiadavka pre koherentné zásuvné moduly 400G. Je určená pre bod-bod jednoprelivové mestské DCI do približne 120 km; zaručuje medzivýrobcovú interoperabilitu, ale používa pevnú rýchlosť a formát modulácie.

ZR+ (rozšírený dosah): Všeobecne sa tým myslia moduly, ktoré presahujú základné špecifikácie 400ZR zvýšenou výstupnou výkonnosťou, lepšou technikou korekcie chýb dopredným kódom (FEC) a schopnosťou podporovať rôzne schémy modulácie pre väčšie vzdialenosti (600 km a viac) alebo pre kompatibilitu s ROADM. Keďže tento termín „ZR+“ môže byť výrobcovo špecifickou proprietárnou rozšírenou verziou, môže sa medzi výrobcami líšiť.

OpenZR+: Často označovaná ako „najlepšie z oboch svetov“, ide o viacvýrobkovú interoperabilnú technológiu, ktorá ponúka softvérom voľiteľné modulačné rýchlosti od 100G do 400G a dosah porovnateľný s vyhradenými transponderovými riešeniami. Je to preferovaná voľba pre malé a stredné poskytovateľov internetových služieb (SMB ISP) a podniky, ktoré si cení flexibilitu bez závislosti od konkrétneho dodávateľa.

Zníženie nákladov na bit prostredníctvom optických komponentov vyššej rýchlosti

Ekonomické odôvodnenie pre prijatie koherentných optických komponentov vyššej rýchlosti je jasné. Zvyšovaním dátových rýchlostí pozdĺž jednej cesty sa náklady na prenesený bit výrazne znížia. Prechod od 100G k 400G alebo 800G umožní poskytovateľom služieb prenášať 4× až 8× viac dát cez existujúcu optickú infraštruktúru, pričom množstvo hardvéru, priestoru a spotrebovanej energie sa nezvýši v rovnakom pomere.

Okrem toho modulárne koherentné komponenty eliminujú potrebu samostatných transponderových šasi, čím sa zníži počet zariadení v sieti a zjednoduší sa ich správa. najnovšia generácia modulov využíva pokročilé DSP kremíkové technológie, čím dosahuje až o 30 % nižšiu spotrebu energie na bit v porovnaní s predchádzajúcimi generáciami. pre poskytovateľov internetových služieb strednej veľkosti (SMB), ktorí dbajú na energetickú účinnosť, sa to prejavuje priamo ako nižšie prevádzkové výdavky a menší uhlíkový stopy.

Budúca cesta k koherentnému prenosu rýchlosťou 1,6 T

Priemysel už teraz plánuje ďalší skok: 1,6 T. OIF aktívne pracuje na dohodách o implementácii štandardov 1600ZR a 1600ZR+. tieto štandardy využijú ďalší pokrok v technológii CMOS na zvýšenie rýchlosti baudov a implementáciu pokročilejších formátov modulácie, vrátane interoperabilného pravdepodobnostného tvarovania konštelácie (PCS). .

Spoločnosť Sino-Telecom sa na túto budúcnosť už pripravuje. Naša DCI platforma STN6800-D16-1U podporuje dnes kapacitu až 6,4 T na jedno miesto so rýchlosťami na strane linky až 400 G. Platforma STN6800-D16 je navrhnutý pre hladký vývoj až po 800 G, a naše riešenie pre koherentné kruhové DCI s veľkou kapacitou poskytuje jasnú cestu na aktualizáciu až na 48 vlnových dĺžok po 800 G. To zabezpečuje, že vaša investícia zostane perspektívna a bude schopná rásť spolu s vaším podnikom, keď sa nároky na šírku pásma ďalej zvyšujú. V čele optického inovovania navrhujeme naše systémy tak, aby integrovali najnovšie koherentné technológie – od 400 G po 800 G a ďalej – a tým zabezpečujeme, že vaša sieť bude stále kročiť v kroku s érou riadenej umelej inteligenciou.

Záver

Od tých ťažkopádnych čias 100G transponderov až po dnešnú éru zásuvných 400ZR/800ZR a vývoj k 1,6 T predstavuje koherentná optická technológia revolúciu v oblasti prepojenia dátových centier (DCI). V porovnaní s predchádzajúcimi modulmi OTN alebo transpondermi dosahujú koherentné optické komponenty najvyššiu spektrálnu účinnosť na trhu. Spoločne s vylepšeniami DSP a modulácie umožňujú rozšírený dosah, výrazné zníženie nákladov na bit a sprístupňujú vysokorýchlostný prenos pre aplikácie DCI v mestských, regionálnych a dlhodistanných sieťach. Dnes od STN6800 D16 modulárna OTN platforma (1U 6,4 T / 2U 12,8 T) , plno koherentné rozsahy pre zásuvné moduly (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), budúcorientované linkové systémy v pásmach C a L, ako aj otvorený NMS s funkciami SNMP/NETCONF. Sino Telecom zabezpečuje, že operátori/telekomunikačné spoločnosti môžu vybrať najvhodnejší koherentný riešenie – buď pevnú rýchlosť pre jednoduché point-to-point spojenia, ZR+ pre dlhšie dosahy a kompatibilitu s ROADM, alebo Open ZR+ pre otvorenosť medzi viacerými výrobcami, prípadne Open ZR pre maximálnu voľbu otvorených riešení. Okrem toho zabezpečujeme bezproblémové aktualizácie na rýchlosť 1,6 T bez nutnosti úplnej výmeny infraštruktúry („forklift“). Ako jeden z najväčších svetových dodávateľov riešení DCI, ktorý už dodal viac ako 100 000 jednotiek do viac ako 30 krajín po celom svete a disponuje overenou spoľahlivosťou v prevádzke, robustným dodávateľským reťazcom a tímom s hlbokými technickými znalosťami, ponúka Sino Telecom najširšiu škálu možností na uspokojenie rôznorodých požiadaviek pri nasadení DCI – od malých a stredných poskytovateľov internetových služieb (SMB ISP) až po cloudových operátorov prvej triedy. Nezváhajte kontaktovať predajný tím odborníkov Sino Telecom pre cenovú ponuku. Poskytneme technické špecifikácie, príklady úspešných nasadení (case studies) a osvedčené postupy nasadenia (deployment best practices), prispôsobené vašej ďalšej generácii riešenia DCI využívajúcej desaťročnú inováciu v oblasti koherentných technológií.