netzbetreiber stehen vor der ständigen herausforderung, den zunehmenden datenverkehr zu unterstützen und gleichzeitig die kapital- und betriebsausgaben aufrechtzuerhalten. technologische fortschritte sind erforderlich, um dieses modell über produktgenerationen hinweg aufrechtzuerhalten. manchmal kommen diese fortschritte in form einer neuen technologie wie dem dense wavelength division multiplexing (dwdm) oder kohärente erkennung in optischen netzwerken. in anderen fällen erfolgen diese fortschritte in form von inkrementellen verbesserungen, die das moore'sche gesetz, die integrierte photonik und die komponententechnologie mit höherer bandbreite nutzen können. manchmal ermöglichen diese fortschritte den netzbetreibern, architekturänderungen vorzunehmen, deren vorteile größer sind als die summe der einzelnen verbesserungen.
in den letzten 10 jahren haben fortschritte beim optischen transport auf der grundlage der digitalen kohärenten erkennung durch die übertragung höherer kapazität erhebliche verbesserungen der kosten pro bit ermöglicht. um diese höhere kapazität zu erreichen, haben anbieter die bandbreite von komponenten erhöht, modulationen höherer ordnung verwendet und algorithmen wie forward error correction (fec) verbessert. gleichzeitig haben fortschritte bei cmos-prozessknoten und integrierter photonik kleinere steckbare formfaktoren und eine geringere verlustleistung ermöglicht.
als kohärente grenzflächen haben sich aus sperrigen diskreten entwickelt solutions in bezug auf steckbare geräte gab es im allgemeinen einen „dichteschaden“ im zusammenhang mit transportoptiken im vergleich zu clientoptiken, die in rechenzentren verwendet werden. etwas solutions haben versucht, dies zu überwinden, indem sie höhere datenraten in größeren formfaktoren anboten, dies erfordert jedoch immer noch angepasste hardware für transportanwendungen. netzbetreiber wollten seit langem transportoptiken mit den gleichen datenraten und in den gleichen formfaktoren wie client-optiken, wie dies bei 10g möglich war sfp formfaktor.
die unterstützung der transportoptik in den gleichen formfaktoren wie die clientoptik ist für netzbetreiber von vorteil, da sie einfachere architekturen ermöglicht, die die kosten senken. in kombination mit dem jüngsten branchentrend zu open-line-systemen können diese transportoptiken direkt an einen router angeschlossen werden, sodass kein externes übertragungssystem erforderlich ist. dies kann die steuerebene vereinfachen und gleichzeitig kosten, leistung und platzbedarf reduzieren.
da begannen einige hyperscale-netzbetreiber mit der planung 400g architekturen sahen sie eine gelegenheit, diese herausforderung für data center interconnections (dcis) mit einer reichweite von weniger als 120 km anzugehen. das optical internetworking forum (oif) startete 2016 ein projekt zur standardisierung interoperabler kohärenter schnittstellen mit strombudgets, die die formfaktoren unterstützen könnten, wie z qsfp-dd und osfp, die voraussichtlich für eingesetzt werden 400g kundenoptik. unter berücksichtigung dieser formfaktoren konzentrierte sich oif auf eine bestimmte anwendung, bei der die leistung im interesse der erreichung eines 15-w-modulleistungsziels beeinträchtigt werden könnte.
oif hat gezeigt, dass interoperable standards für kohärenz möglich sind, und die 400zr-lösung hat in der branche an dynamik gewonnen. parallel dazu haben systemanbieter gezeigt, dass mit diesen formfaktoren mit hoher dichte eine verbesserte wärmeleistung erzielt werden kann, was dies ermöglicht dsp und modulanbieter zur unterstützung zusätzlicher funktionen und höherer leistung. aufbauend auf dem erfolg von oif hatten andere normungsgremien wie open roadm standards für anwendungen außerhalb von dci definiert, die zusätzliche funktionen und eine höhere leistung beinhalteten. open roadm wurde für otn-basierte netzwerke entwickelt, die unterstützung für zusätzliche protokolle benötigen, die das verhältnis der overhead-bits erhöhen können.
durch die ausrichtung auf ethernet-basierten transport kann openzr eine verbesserte funktionalität und leistung bei reduzierter komplexität, leistung und implementierungsaufwand bieten. openzr nutzt elemente von oif und open roadm und ermöglicht netzbetreibern, diese vorteile zu erzielen, ohne die interoperabilität zwischen modulen zu beeinträchtigen. in diesem whitepaper werden einige spezifische anwendungsfälle erläutert, die vom openzr -betrieb profitieren können.
ofec ist ein kritisches element von openzr msa konforme digitale kohärente optik. die ofec-engine ist ein blockbasierter encoder und ein iterativer soft-decision (sd) -decoder. bei 3 sd-iterationen beträgt der net coding gain 11.1 db @ ber 10-15 (dp-qpsk) und 11.6 db @ ber 10-15 (dp-16qam) mit einer ber-schwelle vor fec von 2 x 10-2. die kombinierte latenz des codierers und decodierers beträgt weniger als 3 us. die fec mit höherer verstärkung ermöglicht es openzr -modulen, größere reichweiten zu erzielen und verbindungsbeeinträchtigungen wie enge filter- oder dispersionseffekte zu überwinden, während eine geringe latenz in einer vielzahl von zugriffs- und rechenzentrumsanwendungen von vorteil ist.
hauptvorteile der 400g openzr msa spezifikation in bezug auf 400zr sind:
4x 100ge-multiplexing auf openzr -transceivern ist in betreibernetzwerken nützlich, in denen noch nicht alle router migriert wurden 400ge. der 4x 100ge-modus ermöglicht 400ge-fähige und 100ge-fähige router, um miteinander zu kommunizieren. ein beispiel für ein solches layout ist unten dargestellt. ein 4x100ge-muxponder, der einen hostet 400g openzr transceiver kann kaputt gehen 400g openzr schnittstelle auf einem router zu 4x 100ge qsfp28 clients, die eine verbindung zu 100ge-ports am far-end-router herstellen.
abbildung 1. 4x 100ge breakout-anwendungsfall für 400g openzr
als kohärente technologie hat fortschritte gemacht, um zu ermöglichen 400g dwdm im formfaktor von a qsfp-dd transceiver, eine wichtige reihe von fragen, die wir stellen müssen, sind die folgenden:
um die auswirkungen auf das design des leitungssystems zu verstehen, sollten wir die kohärenten openzr -sender- und -empfängerbeschränkungen verstehen, unter denen wir arbeiten.
die wichtigsten senderspezifikationen für openzr , die sich auf den add-drop am terminalstandort auswirken, lauten wie folgt:
die wichtigsten empfängerspezifikationen für openzr , die sich auf den add-drop am terminal-standort auswirken, lauten wie folgt:
die folgende abbildung fasst ein typisches leitungssystemlayout für zusammen 400g openzr .
abbildung 2. add-drop- und terminal-layout für openzr
die meisten leitungssysteme in langstreckenanwendungen verwenden flex-grid-roadm (rekonfigurierbare optische add-drop-multiplexer) für die flexibilität des kanalplans in nx6.25ghz inkremente und hybride edfa gegenläufige raman-verstärker zur maximierung des link-osnr.
aktivieren 400g openzr auf einer solchen infrastruktur müssen wir eine geeignete add-drop-struktur verwenden. es gibt einige add-drop-optionen:
das ziel für den betreiber wäre es, das terminal mit mux oder aawg mit einem inkrementellen osnr> 32 db einzurichten.
in diesem abschnitt werden wir die leistung für einige verschiedene probenleitungssysteme überprüfen.
die gängigen annahmen sind 80 km g652 smf28-bereiche und das gn-modell, um lineare und nichtlineare osnr-beiträge zu berücksichtigen. kommerzielle 9- oder 20-port-flex-grid-wss, edfas mit variabler verstärkung und 1-w-raman-verstärker mit gegenpropagation werden in diesem design berücksichtigt. die verstärker haben auch dges im mittleren stadium eingebettet, um die verstärkungswelligkeit der raman-verstärkung zu verwalten.
die edfa-verstärker arbeiten mit einer rauschzahl von 5.5 db, und der kombinierte rauschzahlbeitrag des edfa raman-verstärkers für eine verbindung beträgt 0.6 db.
die leistungsdaten des transponderempfängers sind im openzr charakterisiert msa die spezifikation und die wichtigsten zu berücksichtigenden aspekte lauten wie folgt:
die strafbeiträge können in ein osnr-strafbudget von 1.5 db nur für edfa und 2 db für edfa raman zusammengefasst werden.
betrachten wir das beispiel von corning g.652 smf28-faser- und edfa-verstärkern über 480 km mit sechs spannweiten von jeweils 80 km bei 0.22 db / km. die verwendete add-drop-struktur ist eine 48-kanal-100ghz aawg.
abbildung 3. 6x 80 km g.652 smf28-glasfaserverbindung nur mit edfa-verstärkern
der inkrementelle osnr-beitrag des terminals, der das in-band-osnr des senders, add-drop-x-talk, add-drop-edfa-ase-rauschen, terminal-wss-filterung und booster-edfa-rauschen umfasst, soll mindestens 32 db osnr liefern.
für jeden link,
hinweis:
ein worst-case-osnr-schwellenwert von 12 db und eine strafe für übertragungsstörungen von 24 db (alterung, temperatur, frequenz, große stichprobengröße, empfangsleistung von -1.5 dbm) und eine strafe für übertragungsstörungen von 0.44 db lassen einen spielraum von xnumx db.
betrachten wir das beispiel von corning g.652 smf28-faser- und raman edfa-basierten verstärkern über 1040 km mit 13 spannweiten von jeweils 80 km bei 0.22 db / km. die verwendete add-drop-struktur ist eine 48-kanal-100ghz aawg.
abbildung 4. 13 x 80 km g.652 smf28-glasfaserverbindung mit edfa raman-verstärkern
der inkrementelle osnr-beitrag des terminals, der das in-band-osnr des senders, das add-drop-x-talk- und das add-drop-edfa-ase-rauschen sowie das terminal-wss-filter- und booster-edfa-rauschen umfasst, soll mindestens 32 db osnr bereitstellen.
für jeden link,
ein worst-case-osnr-schwellenwert von 12 db (alterung, temperatur, frequenz, probe, mix-empfangsleistung von -24 dbm) und eine strafe für übertragungsstörungen von 2 db belassen einen spielraum von 0.04 db.
nachfolgend finden sie eine zusammenfassung der leistungsergebnisse über smf28-glasfaser für die verschiedenen openzr -modi.
| openzr -modi | nur edfa (km) | edfa- und raman-verstärker (km) |
|---|---|---|
| 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 bietet einen digitalen kohärenten optischen transceiver, der an eine reihe von routing-, switching- oder optischen transport-host-plattformen angeschlossen werden kann. mit 400gin den modi 300g, 200g und 100g können auch langstreckenanwendungen angesprochen werden. der 4x100ge-multiplexmodus ermöglicht das anschließen von 400ge- und 100ge-fähige geräte über a dwdm link.
gigalight ist ein globaler innovator für das design optischer verbindungen, der entwirft, herstellt und liefert optische transceiver, aktive optische kabel und kohärente optische module für rechenzentrumsnetzwerk, drahtloses 5g-netzwerk, optisches übertragungsnetzwerk und broadcast-videonetzwerk. das unternehmen nutzt die vorteile des exklusiven designs, um kunden kostengünstige optische netzwerkgeräte aus einer hand zu bieten.