los operadores de red enfrentan un desafío constante para respaldar el aumento del tráfico de datos mientras mantienen los gastos operativos y de capital. se necesitan avances tecnológicos para mantener este modelo en todas las generaciones de productos. a veces, estos avances vienen en forma de una nueva tecnología, como la multiplexación por división de longitud de onda densa (dwdm) o detección coherente en redes ópticas. en otros casos, estos avances toman la forma de mejoras incrementales que pueden aprovechar la ley de moore, la fotónica integrada y la tecnología de componentes de mayor ancho de banda. a veces, estos avances permiten a los operadores de red realizar cambios arquitectónicos con beneficios mayores que la suma de las mejoras individuales.
durante los últimos 10 años, los avances en el transporte óptico basados en la detección coherente digital han permitido mejoras significativas en el costo por bit al transmitir una mayor capacidad. para lograr esta mayor capacidad, los proveedores han aumentado el ancho de banda de los componentes, han utilizado modulaciones de orden superior y algoritmos mejorados, como la corrección de errores de avance (fec). al mismo tiempo, los avances en los nodos de proceso cmos y la fotónica integrada han permitido factores de forma conectables más pequeños y una menor disipación de energía.
a medida que las interfaces coherentes han evolucionado de voluminosas y discretas solutions hacia la conexión, generalmente ha habido una "penalización de densidad" asociada con la óptica de transporte en comparación con la óptica del cliente que se utiliza en los centros de datos. algunos solutions han intentado superar esto ofreciendo velocidades de datos más altas en factores de forma más grandes, pero esto aún requiere hardware personalizado para aplicaciones de transporte. los operadores de red han querido durante mucho tiempo la óptica de transporte a las mismas velocidades de datos y en los mismos factores de forma que la óptica del cliente, como era posible en 10g utilizando sfp factor de forma
el soporte de la óptica de transporte en los mismos factores de forma que la óptica del cliente es beneficioso para los operadores de red porque permite arquitecturas más simples que reducen los costos. en combinación con la reciente tendencia de la industria hacia los sistemas de línea abierta, estas ópticas de transporte se pueden conectar directamente a un enrutador, eliminando la necesidad de un sistema de transmisión externo. esto puede simplificar el plano de control, al tiempo que reduce el costo, la energía y el espacio.
como algunos operadores de redes de hiperescala comenzaron a planificar 400g arquitecturas, vieron la oportunidad de abordar este desafío para las interconexiones de centros de datos (dci) con alcances de menos de 120 km. el optical internetworking forum (oif) inició un proyecto en 2016 para estandarizar interfaces coherentes interoperables con presupuestos de energía que pudieran soportar los factores de forma, como qsfp-dd y osfp, que se esperaba que se implementaran para 400g óptica del cliente. con estos factores de forma en mente, oif se centró en una aplicación específica en la que el rendimiento podría sacrificarse en aras de cumplir con el objetivo de potencia del módulo de 15w.
oif demostró que los estándares interoperables para coherencia eran posibles y la solución 400zr ganó impulso en la industria. en paralelo, los proveedores de sistemas demostraron que se podía lograr un rendimiento térmico mejorado en estos factores de forma de alta densidad, lo que permitió dsp y proveedores de módulos para admitir funciones adicionales y un mayor rendimiento. sobre la base del éxito de oif, otros organismos de estándares, como open roadm, habían definido estándares para aplicaciones más allá de dci que incluían características adicionales y un mayor rendimiento. open roadm está diseñado para redes basadas en otn que requieren soporte para protocolos adicionales que pueden aumentar la proporción de bits de sobrecarga.
al apuntar al transporte basado en ethernet, openzr puede ofrecer mayor funcionalidad y rendimiento con menor complejidad, potencia y penalización de implementación. aprovechando elementos de oif y open roadm, openzr permite a los operadores de red lograr estos beneficios sin sacrificar la interoperabilidad entre módulos. este documento técnico analizará algunos casos de uso específicos que pueden beneficiarse del funcionamiento de openzr .
ofec es un elemento crítico de openzr msa óptica coherente digital compatible. el motor ofec es un codificador basado en bloques y un descodificador iterativo soft-decision (sd). con 3 iteraciones sd, la ganancia neta de codificación es 11.1db @ ber 10-15 (dp-qpsk) y 11.6db @ ber 10-15 (dp-16qam), con umbral de ber pre-fec de 2x10-2. la latencia combinada del codificador y el descodificador es inferior a 3 µs. la fec de mayor ganancia permite que los módulos openzr logren mayores alcances y superen las deficiencias del enlace, como el filtrado estrecho o los efectos de dispersión, mientras que la baja latencia es beneficiosa en una variedad de aplicaciones de acceso y centros de datos.
beneficios clave del 400g openzr msa especificación relativa a 400zr son:
la multiplexación 4x 100ge en transceptores openzr es valiosa en redes de operadores en las que aún no se han migrado todos los enrutadores 400ge. el modo 4x 100ge permite 400genrutadores e-ready y con capacidad para 100ge para comunicarse entre sí. a continuación se muestra un ejemplo de tal diseño. un muxponder 4x100ge que aloja un 400g el transceptor openzr puede romperse 400g interfaz openzr en un enrutador a 4x 100ge qsfp28 clientes para conectarse a puertos 100ge en el enrutador del extremo remoto.
figura 1. caso de uso de 4 salidas de 100 ge para 400g openzr
a medida que la tecnología coherente ha progresado para permitir 400g dwdm en el factor de forma de un qsfp-dd transceptor, un conjunto clave de preguntas que debemos hacer son las siguientes:
para comprender las implicaciones del diseño del sistema de línea, debemos comprender las restricciones coherentes del transmisor y receptor openzr bajo las que estamos operando.
las especificaciones del transmisor clave para openzr que afectan el add-drop en el sitio de la terminal son las siguientes:
las especificaciones clave del receptor para openzr que afectan el add-drop en el sitio de la terminal son las siguientes:
la figura siguiente resume un diseño de sistema de línea típico para 400g openzr .
figura 2. diseño de terminal y add-drop para openzr
la mayoría de los sistemas de línea en aplicaciones de larga distancia utilizan roadm (multiplexores de adición y caída ópticos reconfigurables) de red flexible para la flexibilidad del plan de canales en nx6.25ghz incrementos y amplificadores raman de contrapropagación híbridos edfa para maximizar el enlace osnr.
para permitir 400g openzr en una infraestructura de este tipo, necesitamos utilizar una estructura de adición y caída adecuada. existen algunas opciones de agregar y soltar:
el objetivo del operador sería configurar el terminal con mux o aawg con un osnr incremental> 32db.
en esta sección, revisaremos el rendimiento de algunos sistemas de líneas de muestreo diferentes.
el conjunto común de suposiciones son los tramos g80 smf652 de 28 km y el modelo gn para considerar las contribuciones osnr lineales y no lineales. en este diseño se consideran wss de rejilla flexible comercial de 9 o 20 puertos, edfa de ganancia variable y amplificadores raman de contrapropagación de 1 w. los amplificadores también tienen dge integrados en la etapa intermedia para administrar el rizado de ganancia de la amplificación raman.
los amplificadores edfa operan a 5.5 db de factor de ruido y la contribución combinada del factor de ruido del amplificador edfa raman para un enlace es de 0.6 db.
las cifras de rendimiento del receptor del transpondedor se caracterizan en el openzr msa especificación, y los aspectos clave a considerar son los siguientes:
las contribuciones de penalización se pueden agrupar en un presupuesto de penalización osnr de 1.5 db para solo edfa y 2 db para edfa raman.
consideremos el ejemplo de los amplificadores de fibra corning g.652 smf28 y edfa de más de 480 km con seis tramos de 80 km cada uno a 0.22db / km. la estructura add-drop utilizada es una 48 de 100 canalesghz aawg.
figura 3. enlace de fibra g.6 smf80 de 652x 28 km con amplificadores edfa únicamente
la contribución de osnr incremental del terminal que incluye el osnr en banda del transmisor, el x-talk de adición y caída, el ruido ase de edfa de adición y caída, el filtrado de wss del terminal y el ruido edfa de refuerzo está diseñado para proporcionar al menos 32 db de osnr.
para cada enlace,
nota:
en el peor de los casos (envejecimiento, temperatura, frecuencia, tamaño de muestra grande, potencia de recepción de -12dbm), un umbral osnr de 24 db y una penalización por deterioro de la transmisión de 1.5 db deja un margen de 0.44 db.
consideremos el ejemplo de la fibra corning g.652 smf28 y los amplificadores basados en raman edfa sobre 1040 km con 13 tramos de 80 km cada uno a 0.22db / km. la estructura add-drop utilizada es una 48 de 100 canalesghz aawg.
figura 4. enlace de fibra smf13 g.80 de 652x 28 km con amplificadores edfa raman
la contribución de osnr incremental del terminal que incluye el osnr en banda del transmisor, el ruido ase de edfa de adición y caída y el ruido ase de edfa de adición y caída y el filtrado de wss del terminal y el ruido edfa de refuerzo está diseñado para proporcionar al menos 32 db de osnr.
para cada enlace,
en el peor de los casos (envejecimiento, temperatura, frecuencia, muestra, potencia de recepción de mezcla de -12dbm), un umbral osnr consecutivo de 24db y una penalización por deterioro de la transmisión de 2db deja un margen de 0.04db.
a continuación se muestra un resumen de los resultados de rendimiento sobre la fibra smf28 para los distintos modos openzr .
| modos openzr | solo edfa (km) | amplificador edfa y raman (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 proporciona un transceptor óptico coherente digital que se puede conectar a una variedad de plataformas de host de enrutamiento, conmutación o transporte óptico. con 400g, modos 300g, 200g y 100g, también se pueden abordar aplicaciones de larga distancia. el modo de multiplexación 4x100ge permite la conexión de 400gdispositivos compatibles con e y 100ge en dwdm enlace.
gigalight es un innovador de diseño de interconexión óptica global que diseña, fabrica y suministra transceptores ópticos, cables ópticos activos y módulos ópticos coherentes para red de centro de datos, red inalámbrica 5g, red de transmisión óptica y red de transmisión de video. la empresa aprovecha las ventajas del diseño exclusivo para ofrecer a los clientes dispositivos de red ópticos rentables y completos.