يواجه مشغلو الشبكات تحديًا مستمرًا لدعم زيادة حركة البيانات مع الحفاظ على النفقات الرأسمالية والتشغيلية. التقدم التكنولوجي ضروري للحفاظ على هذا النموذج عبر أجيال المنتج. تأتي هذه التطورات أحيانًا في شكل تقنية جديدة ، مثل مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف (dwdm) أو الكشف المتماسك في الشبكات الضوئية. في حالات أخرى ، تأخذ هذه التطورات شكل تحسينات تدريجية قد تستفيد من قانون مور ، والضوئيات المدمجة ، وتكنولوجيا مكونات النطاق الترددي العالي. في بعض الأحيان ، تمكن هذه التطورات مشغلي الشبكات من إجراء تغييرات معمارية بفوائد أكبر من مجموع التحسينات الفردية.
على مدى السنوات العشر الماضية ، أتاحت التطورات في النقل البصري القائم على الكشف الرقمي المتماسك تحسينات كبيرة في تكلفة كل بت عن طريق إرسال سعة أعلى. لتحقيق هذه السعة الأعلى ، قام البائعون بزيادة عرض النطاق الترددي للمكونات ، واستخدام تعديلات ذات ترتيب أعلى ، وخوارزميات محسنة ، مثل forward error correction (fec). في الوقت نفسه ، أتاحت التطورات في عقد عملية cmos والضوئيات المدمجة عوامل شكل أصغر قابلة للتوصيل وتبديد طاقة أقل.
كما تطورت واجهات متماسكة من منفصلة ضخمة solutions نحو التوصيل ، كان هناك بشكل عام "عقوبة كثافة" مرتبطة ببصريات النقل مقارنة ببصريات العميل المستخدمة في مراكز البيانات. بعض solutions حاولوا التغلب على هذا من خلال تقديم معدلات بيانات أعلى في أشكال أكبر ، ولكن هذا لا يزال يتطلب أجهزة مخصصة لتطبيقات النقل. لطالما أراد مشغلو الشبكات بصريات النقل بنفس معدلات البيانات وبنفس عوامل الشكل مثل بصريات العميل ، كما كان ممكنًا في 10g باستخدام sfp عامل الشكل.
يعد دعم بصريات النقل بنفس عوامل الشكل مثل بصريات العميل مفيدًا لمشغلي الشبكات لأنه يسمح ببنى أبسط تقلل التكلفة. إلى جانب الاتجاه الحديث في الصناعة نحو أنظمة الخطوط المفتوحة ، يمكن توصيل بصريات النقل هذه مباشرة بجهاز التوجيه ، مما يلغي الحاجة إلى نظام نقل خارجي. هذا يمكن أن يبسط مستوى التحكم ، مع تقليل التكلفة والطاقة والبصمة.
كما بدأ بعض مشغلي الشبكات الفائقة في التخطيط لـ 400g في الهندسة المعمارية ، رأوا فرصة لمواجهة هذا التحدي لتوصيلات مركز البيانات (dcis) التي تصل إلى أقل من 120 كم. بدأ منتدى العمل عبر الإنترنت البصري (oif) مشروعًا في عام 2016 لتوحيد واجهات مترابطة قابلة للتشغيل المتبادل مع ميزانيات الطاقة التي يمكن أن تدعم عوامل الشكل ، مثل qsfp-dd و osfp، التي كان من المتوقع أن يتم نشرها ل 400g البصريات العميل. مع وضع عوامل الشكل هذه في الاعتبار ، ركزت oif على تطبيق محدد يمكن التضحية بالأداء من أجل تحقيق هدف طاقة 15w.
أثبتت oif أن المعايير القابلة للتشغيل البيني للتماسك كانت ممكنة ، واكتسب حل 400zr زخمًا في الصناعة. بالتوازي مع ذلك ، أظهر بائعو النظام أنه يمكن تحقيق الأداء الحراري المحسن في عوامل الشكل عالية الكثافة ، وهو ما سمح بذلك dsp وموردي الوحدات النمطية لدعم وظائف إضافية وأداء أعلى. بناءً على نجاح oif ، حددت هيئات المعايير الأخرى ، مثل open roadm ، معايير للتطبيقات بخلاف dci والتي تضمنت ميزات إضافية وأداء أعلى. تم تصميم open roadm لشبكات otn التي تتطلب دعمًا لبروتوكولات إضافية يمكنها زيادة نسبة البتات العلوية.
من خلال استهداف النقل المستند إلى ethernet ، يمكن لـ openzr توفير وظائف وأداء أفضل مع تقليل التعقيد والطاقة وعقوبة التنفيذ. الاستفادة من عناصر كل من oif و open roadm ، يتيح openzr لمشغلي الشبكات تحقيق هذه الفوائد دون التضحية بإمكانية التشغيل البيني بين الوحدات. يناقش هذا المستند التعريفي التمهيدي بعض حالات الاستخدام المحددة التي يمكن أن تستفيد من عملية openzr .
ofec هو عنصر حاسم في openzr msa البصريات الرقمية المتماسكة المتوافقة. محرك ofec عبارة عن جهاز تشفير قائم على الكتلة وفك تشفير تكراري soft-decision (sd). مع 3 تكرارات sd ، يكون صافي ربح الترميز 11.1db @ ber 10-15 (dp-qpsk) و 11.6 ديسيبل @ ber 10-15 (dp-16qam) ، مع عتبة fec ber مسبقًا تبلغ 2 × 10-2. الكمون المشترك لجهاز التشفير وفك التشفير أقل من 3 ثوانٍ. تسمح الكسب الأعلى fec لوحدات openzr النمطية بتحقيق وصول أكبر والتغلب على عيوب الارتباط ، مثل تأثيرات التصفية أو التشتت الضيق ، بينما يكون زمن الوصول المنخفض مفيدًا في مجموعة متنوعة من تطبيقات الوصول ومركز البيانات.
الفوائد الرئيسية لـ 400g openzr msa المواصفات المتعلقة بـ 400zr هي:
تعد مضاعفة الإرسال بمعدل 4x 100ge على أجهزة الإرسال والاستقبال openzr ذات قيمة في شبكات المشغل التي لم يتم ترحيل جميع أجهزة التوجيه إليها بعد 400ge. يسمح وضع 4x 100ge 400gأجهزة التوجيه e-ready و 100 ge للتحدث مع بعضها البعض. ويرد مثال على هذا التخطيط أدناه. جهاز muxponder 4x100ge يستضيف ملف 400g يمكن أن ينكسر جهاز الإرسال والاستقبال openzr 400g واجهة openzr على جهاز توجيه إلى 4x 100ge qsfp28 عملاء للاتصال بمنافذ 100ge على جهاز التوجيه البعيد.
الشكل 1. حالة استخدام اندلاع 4x 100ge ل 400g openzr
مع تقدم التكنولوجيا المتماسكة للتمكين 400g dwdm في شكل عامل qsfp-dd جهاز الإرسال والاستقبال ، مجموعة رئيسية من الأسئلة التي نحتاج إلى طرحها هي ما يلي:
لفهم الآثار المترتبة على تصميم نظام الخط ، يجب أن نفهم قيود الإرسال والاستقبال openzr المتماسكة التي نعمل بموجبها.
فيما يلي مواصفات جهاز الإرسال الرئيسية لـ openzr التي تؤثر على الوظيفة الإضافية في الموقع الطرفي:
فيما يلي مواصفات جهاز الاستقبال الرئيسي لـ openzr التي تؤثر على الوظيفة الإضافية في موقع المحطة:
يلخص الشكل أدناه تخطيط نظام خط نموذجي لـ 400g openzr .
الشكل 2. إضافة إسقاط وتخطيط طرفي لـ openzr
تستخدم معظم أنظمة الخطوط في تطبيقات المسافات الطويلة roadm المرنة للشبكة (معددات إرسال بصرية قابلة لإعادة التكوين) لمرونة خطة القناة في nx6.25ghz الزيادات والهجين edfa مضخمات رامان المضادة للانتشار لزيادة وصلة osnr.
للتمكين 400g openzr في مثل هذه البنية التحتية ، نحتاج إلى استخدام بنية إضافة مناسبة. توجد بعض خيارات الإضافة:
سيكون الهدف من المشغل هو إعداد الجهاز مع mux أو aawg مع زيادة osnr> 32db.
في هذا القسم ، سنراجع أداء عدد قليل من أنظمة الخط المختلفة.
مجموعة الافتراضات الشائعة هي امتداد 80 كم g652 smf28 ونموذج gn للنظر في مساهمات osnr الخطية وغير الخطية. يتم اعتبار wss للشبكة المرنة التجارية ذات 9 أو 20 منفذًا ، ومضخمات edfa ذات الكسب المتغير ، ومضخمات raman المضادة للنشر بقدرة 1 وات في هذا التصميم. تحتوي مكبرات الصوت أيضًا على dges مدمجة في منتصف المرحلة لإدارة تموج الكسب من تضخيم رامان.
تعمل مكبرات الصوت edfa عند 5.5 ديسيبل من عامل الضوضاء ، ومساهمة عامل الضوضاء مجتمعة لمكبر edfa raman للوصلة هي 0.6 ديسيبل.
تتميز أرقام أداء مستقبل جهاز الإرسال والاستقبال في openzr msa المواصفات والجوانب الرئيسية التي يجب مراعاتها هي كما يلي:
يمكن جمع المساهمات الجزائية في ميزانية عقوبة osnr البالغة 1.5 ديسيبل لـ edfa فقط و 2 ديسيبل لـ edfa raman.
لنأخذ مثالاً على مضخمات الألياف الضوئية و edfa من corning g.652 smf28 التي يزيد طولها عن 480 كم بستة مسافات تبلغ 80 كم لكل منها عند 0.22 ديسيبل / كم. بنية الإضافة المستخدمة هي 48 قناة 100ghz aawg.
الشكل 3. وصلة ألياف 6x 80km g.652 smf28 مع مكبرات صوت edfa فقط
تم تصميم مساهمة osnr الإضافية التي تتضمن جهاز الإرسال ضمن النطاق osnr ، و add-drop x-talk ، وضوضاء edfa ase الإضافية ، وتصفية wss الطرفية ، وضوضاء edfa المعززة لتوفير ما لا يقل عن 32 ديسيبل من osnr.
لكل ارتباط ،
ملاحظة:
أسوأ حالة (التقادم ، درجة الحرارة ، التردد ، حجم العينة الكبير ، الحصول على طاقة تبلغ -12 ديسيبل) عتبة osnr متتالية تبلغ 24 ديسيبل وعقوبة ضعف الإرسال تبلغ 1.5 ديسيبل يترك 0.44 ديسيبل من الهامش.
لنأخذ مثالاً على مضخمات الألياف corning g.652 smf28 و raman edfa على مدى 1040 كم مع 13 امتدادًا بطول 80 كم لكل منها عند 0.22 ديسيبل / كم. بنية الإضافة المستخدمة هي 48 قناة 100ghz aawg.
الشكل 4. وصلة ألياف بطول 13 × 80 كم g.652 smf28 مع مكبرات صوت edfa raman
تم تصميم مساهمة osnr الإضافية التي تتضمن جهاز الإرسال ضمن النطاق osnr ، وإضافة إسقاط x-talk وضوضاء edfa ase وتصفية wss الطرفية وضوضاء edfa المعززة لتوفير ما لا يقل عن 32 ديسيبل من osnr.
لكل ارتباط ،
أسوأ حالة (التقادم ، درجة الحرارة ، التردد ، العينة ، المزيج تستقبل طاقة تبلغ -12 ديسيبل) عتبة osnr متتالية تبلغ 24 ديسيبل وعقوبة ضعف الإرسال تبلغ 2 ديسيبل يترك 0.04 ديسيبل من الهامش.
يوجد أدناه ملخص لنتائج الأداء عبر ألياف smf28 لمختلف أوضاع openzr .
| أوضاع openzr | edfa فقط (كم) | مضخم edfa ورامان (كم) |
|---|---|---|
| 400zr (zr400-ofec-16qam) | 480 | 1040 |
| 300zr (zr300-ofec-8qam) | 1600 | 2320 |
| 200zr (zr200-ofec-qpsk) | 2880 | 2880 |
| 100zr (zr100-ofec-qpsk) | 5840 | 5840 |
openzr msa يوفر جهاز إرسال واستقبال بصري رقمي متماسك يمكن توصيله بمجموعة من أنظمة التوجيه أو التبديل أو منصات مضيف النقل البصري. مع 400gو 300 g و 200 g و 100 g ، يمكن أيضًا معالجة التطبيقات طويلة المدى. يسمح وضع الإرسال المتعدد 4x100ge بتوصيل ملفات 400gالأجهزة القادرة على e- و 100 ge عبر أ dwdm الرابط.
gigalight هي شركة عالمية مبتكرة لتصميم الترابط البصري تقوم بتصميم وتصنيع وتوريد أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية, الكابلات البصرية النشطة و وحدات بصرية متماسكة لشبكة مركز البيانات وشبكة 5g اللاسلكية وشبكة النقل البصري وشبكة بث الفيديو. تستفيد الشركة من التصميم الحصري لتزويد العملاء بأجهزة شبكة ضوئية فعالة من حيث التكلفة وقفة واحدة.