gli operatori di rete devono affrontare una sfida persistente per supportare l'aumento del traffico dati mantenendo le spese di capitale e operative. sono necessari progressi tecnologici per sostenere questo modello attraverso le generazioni di prodotti. a volte questi progressi si presentano sotto forma di una nuova tecnologia, come dense wavelength division multiplexing (dwdm) o rilevamento coerente in reti ottiche. in altri casi, questi progressi assumono la forma di miglioramenti incrementali che possono sfruttare la legge di moore, la fotonica integrata e la tecnologia dei componenti a larghezza di banda superiore. a volte, questi progressi consentono agli operatori di rete di apportare modifiche all'architettura con vantaggi superiori alla somma dei singoli miglioramenti.
negli ultimi 10 anni, i progressi nel trasporto ottico basato sul rilevamento digitale coerente hanno consentito miglioramenti significativi nel costo per bit trasmettendo una maggiore capacità. per ottenere questa maggiore capacità, i fornitori hanno aumentato la larghezza di banda dei componenti, utilizzato modulazioni di ordine superiore e algoritmi migliorati, come forward error correction (fec). allo stesso tempo, i progressi nei nodi di processo cmos e la fotonica integrata hanno consentito fattori di forma più piccoli collegabili e una minore dissipazione di potenza.
poiché le interfacce coerenti si sono evolute da ingombranti discrete solutions verso il plug-in, c'è stata generalmente una "penalità di densità" associata all'ottica di trasporto rispetto all'ottica client utilizzata nei data center. alcuni solutions hanno tentato di superare questo problema offrendo velocità di trasmissione dati più elevate in fattori di forma più grandi, ma ciò richiede ancora hardware personalizzato per le applicazioni di trasporto. gli operatori di rete desiderano da tempo l'ottica di trasporto con le stesse velocità di trasmissione dati e gli stessi fattori di forma dell'ottica client, come era possibile con 10g utilizzando sfp fattore di forma.
il supporto dell'ottica di trasporto negli stessi fattori di forma dell'ottica client è vantaggioso per gli operatori di rete perché consente architetture più semplici che riducono i costi. in combinazione con la recente tendenza del settore verso sistemi a linea aperta, queste ottiche di trasporto possono essere collegate direttamente a un router, eliminando la necessità di un sistema di trasmissione esterno. ciò può semplificare il piano di controllo, riducendo i costi, la potenza e l'ingombro.
come alcuni operatori di rete iperscalabili hanno iniziato a pianificare 400g architetture, hanno visto l'opportunità di affrontare questa sfida per le interconnessioni dei data center (dci) con distanze inferiori a 120 km. l'optical internetworking forum (oif) ha avviato un progetto nel 2016 per standardizzare interfacce coerenti interoperabili con budget energetici che potrebbero supportare i fattori di forma, come qsfp-dd e osfp, che avrebbero dovuto essere distribuiti per 400g ottica del cliente. con questi fattori di forma in mente, oif si è concentrato su un'applicazione specifica in cui le prestazioni potevano essere sacrificate nell'interesse di soddisfare un obiettivo di potenza del modulo da 15 w.
oif ha dimostrato che erano possibili standard interoperabili per coerenza e la soluzione 400zr ha guadagnato slancio nel settore. parallelamente, i fornitori di sistemi hanno dimostrato che è possibile ottenere prestazioni termiche migliorate in questi fattori di forma ad alta densità, che lo consentono dsp e fornitori di moduli per supportare funzionalità aggiuntive e prestazioni più elevate. basandosi sul successo di oif, altri organismi di standard, come open roadm, avevano definito standard per applicazioni oltre dci che includevano funzionalità aggiuntive e prestazioni più elevate. open roadm è progettato per reti basate su otn che richiedono il supporto per protocolli aggiuntivi che possono aumentare il rapporto dei bit di overhead.
puntando al trasporto basato su ethernet, openzr può offrire maggiori funzionalità e prestazioni con minore complessità, potenza e penalità di implementazione. sfruttando gli elementi di oif e open roadm, openzr consente agli operatori di rete di ottenere questi vantaggi senza sacrificare l'interoperabilità tra i moduli. questo white paper discuterà alcuni casi d'uso specifici che possono trarre vantaggio dal funzionamento di openzr .
ofec è un elemento critico di openzr msa conforme digital coherent optics. il motore ofec è un codificatore basato su blocchi e un decodificatore iterativo soft-decision (sd). con 3 iterazioni sd, il guadagno di codifica netto è 11.1 db a ber 10-15 (dp-qpsk) e 11.6 db a ber 10-15 (dp-16qam), con soglia ber pre-fec di 2x10-2. la latenza combinata dell'encoder e del decoder è inferiore a 3µs. il guadagno più elevato fec consente ai moduli openzr di raggiungere una maggiore portata e superare i problemi di collegamento, come effetti di filtraggio ristretto o dispersione, mentre la bassa latenza è vantaggiosa in una varietà di applicazioni di accesso e data center.
principali vantaggi di 400g openzr msa le specifiche relative a 400zr sono:
il multiplexing 4x 100ge sui ricetrasmettitori openzr è utile nelle reti di operatori in cui tutti i router non sono stati ancora migrati 400ge. la modalità 4x 100ge consente 400grouter compatibili con e-ready e 100ge per dialogare tra loro. di seguito viene mostrato un esempio di tale layout. un muxponder 4x100ge che ospita un file 400g il ricetrasmettitore openzr può rompersi 400g interfaccia openzr su un router a 4x 100ge qsfp28 client per connettersi alle porte 100ge sul router remoto.
figura 1. caso d'uso di break-out 4x 100ge per 400g openzr
poiché la tecnologia coerente è progredita per consentire 400g dwdm nel fattore di forma di a qsfp-dd ricetrasmettitore, una serie chiave di domande che dobbiamo porre sono le seguenti:
per comprendere le implicazioni della progettazione del sistema di linea, dovremmo comprendere i vincoli coerenti di trasmettitore e ricevitore openzr con cui stiamo operando.
le specifiche del trasmettitore chiave per openzr che influiscono sull'aggiunta sul sito del terminale sono le seguenti:
le specifiche del ricevitore chiave per openzr che influiscono sull'aggiunta sul sito del terminale sono le seguenti:
la figura seguente riassume un tipico layout del sistema di linea per 400g openzr .
figura 2. aggiungi-drop e layout del terminale per openzr
la maggior parte dei sistemi di linea in applicazioni a lungo raggio utilizza roadm (reconfigurable optical add-drop multiplexer) per la flessibilità del piano dei canali in nx6.25ghz incrementi e amplificatori raman ibridi edfa contro-propagazione per massimizzare l'osnr di collegamento.
abilitare 400g openzr su tale infrastruttura, dobbiamo utilizzare una struttura di aggiunta appropriata. esistono alcune opzioni di aggiunta:
l'obiettivo per l'operatore sarebbe quello di configurare il terminale con mux o aawg con un osnr incrementale> 32db.
in questa sezione, esamineremo le prestazioni per alcuni diversi sistemi di linee di campionamento.
l'insieme comune di ipotesi sono le campate g80 smf652 di 28 km e il modello gn per considerare i contributi osnr lineari e non lineari. in questo progetto vengono presi in considerazione wss a griglia flessibile commerciale a 9 o 20 porte, edfa a guadagno variabile e amplificatori raman a contropropagazione da 1w. gli amplificatori dispongono anche di dge midstage incorporati per gestire l'ondulazione del guadagno dall'amplificazione raman.
gli amplificatori edfa funzionano a 5.5 db di figura di rumore e il contributo combinato di figura di rumore dell'amplificatore edfa raman per un collegamento è 0.6 db.
i dati sulle prestazioni del ricevitore transponder sono caratterizzati in openzr msa le specifiche e gli aspetti chiave da considerare sono i seguenti:
i contributi di penalità possono essere raggruppati in un budget di penalità osnr di 1.5 db solo per edfa e di 2 db per edfa raman.
consideriamo l'esempio degli amplificatori corning g.652 smf28 in fibra e edfa su 480 km con sei campate di 80 km ciascuno a 0.22 db / km. la struttura add-drop utilizzata è un 48 a 100 canalighz aawg.
figura 3. collegamento in fibra g.6 smf80 da 652x 28 km solo con amplificatori edfa
il contributo osnr incrementale del terminale che include l'osnr in banda del trasmettitore, x-talk add-drop, rumore ase edfa add-drop, filtro wss del terminale e rumore edfa booster è progettato per fornire almeno 32 db di osnr.
per ogni collegamento,
nota:
una soglia osnr back-to-back di 12 db (invecchiamento, temperatura, frequenza, grande dimensione del campione, potenza di ricezione di -24 dbm) e una penalità di compromissione della trasmissione di 1.5 db lascia 0.44 db di margine.
consideriamo l'esempio della fibra corning g.652 smf28 e degli amplificatori basati su raman edfa su 1040 km con 13 campate da 80 km ciascuna a 0.22 db / km. la struttura add-drop utilizzata è un 48 a 100 canalighz aawg.
figura 4. collegamento in fibra g.13 smf80 da 652x 28 km con amplificatori edfa raman
il contributo osnr incrementale del terminale che include l'osnr in banda del trasmettitore, l'x-talk add-drop e il rumore ase edfa add-drop e il filtro wss del terminale e il rumore edfa booster è progettato per fornire almeno 32 db di osnr.
per ogni collegamento,
una soglia osnr back-to-back di 12 db (invecchiamento, temperatura, frequenza, campione, potenza di ricezione mista di -24 dbm) e una penalità di compromissione della trasmissione di 2 db lascia 0.04 db di margine.
di seguito è riportato un riepilogo dei risultati delle prestazioni sulla fibra smf28 per le varie modalità openzr .
| modalità openzr | solo edfa (km) | amplificatore edfa e 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 fornisce un ricetrasmettitore ottico digitale coerente che può essere collegato a una gamma di piattaforme host di routing, commutazione o trasporto ottico. con 400gè possibile gestire anche le modalità 300g, 200g e 100g e le applicazioni a lungo raggio. la modalità multiplexing 4x100ge consente il collegamento di 400gdispositivi compatibili con e e 100ge su un file dwdm link.
gigalight è un innovatore globale nel design dell'interconnessione ottica che progetta, produce e fornisce ricetrasmettitori ottici, cavi ottici attivi e moduli ottici coerenti per rete di data center, rete wireless 5g, rete di trasmissione ottica e rete di trasmissione video. l'azienda sfrutta i vantaggi del design esclusivo per fornire ai clienti dispositivi di rete ottici one-stop economici.