ネットワーク事業者は、資本支出と運用支出を維持しながら、データトラフィックの増加をサポートするという永続的な課題に直面しています。 製品世代を超えてこのモデルを維持するには、技術の進歩が必要です。 これらの進歩は、高密度波長分割多重（dense wavelength division multiplexing（）などの新しいテクノロジーの形でもたらされる場合があります。dwdm）または光ネットワーキングにおけるコヒーレント検出。 その他の場合、これらの進歩は、ムーアの法則、統合フォトニクス、およびより高い帯域幅のコンポーネント技術を活用する可能性のある段階的な改善の形をとります。 場合によっては、これらの進歩により、ネットワークオペレーターは、個々の改善の合計よりも大きなメリットでアーキテクチャを変更できます。
過去10年間で、デジタルコヒーレント検出に基づく光トランスポートの進歩により、より高い容量を送信することにより、ビットあたりのコストを大幅に改善することができました。 この大容量を実現するために、ベンダーはコンポーネントの帯域幅を拡大し、高次の変調を利用し、前方誤り訂正（fec）などのアルゴリズムを改善しました。 同時に、cmosプロセスノードと統合フォトニクスの進歩により、プラグイン可能なフォームファクタが小さくなり、消費電力が少なくなっています。
コヒーレントインターフェイスがかさばるディスクリートから進化するにつれて solutions プラグ可能に向けて、データセンターで使用されるクライアントオプティクスと比較して、トランスポートオプティクスに関連する「密度ペナルティ」が一般的にありました。 いくつか solutions より大きなフォームファクタでより高いデータレートを提供することでこれを克服しようとしましたが、それでもトランスポートアプリケーション用にカスタマイズされたハードウェアが必要です。 ネットワーク事業者は、10gを使用して可能であったように、クライアントオプティクスと同じデータレートおよび同じフォームファクタのトランスポートオプティクスを長い間望んでいました。 sfp フォームファクタ。
クライアントオプティクスと同じフォームファクタでトランスポートオプティクスをサポートすることは、コストを削減するよりシンプルなアーキテクチャを可能にするため、ネットワークオペレータにとって有益です。 オープンラインシステムへの最近の業界トレンドと組み合わせると、これらのトランスポートオプティクスはルーターに直接接続できるため、外部伝送システムが不要になります。 これにより、コスト、電力、設置面積を削減しながら、コントロールプレーンを簡素化できます。
一部のハイパースケールネットワーク事業者が 400g アーキテクチャでは、120 km未満に到達するデータセンター相互接続（dci）のこの課題に対処する機会を見ました。 optical internetworking forum（oif）は、2016年にプロジェクトを開始し、相互運用可能なコヒーレントインターフェイスを、次のようなフォームファクタをサポートできる電力バジェットで標準化しました。 qsfp-dd , osfp、のために展開されることが期待されていた 400g クライアント光学。 これらのフォームファクタを念頭に置いて、oifは、15wモジュールの電力目標を達成するためにパフォーマンスを犠牲にする可能性のある特定のアプリケーションに焦点を合わせました。
oifは、コヒーレントの相互運用可能な標準が可能であることを実証し、400zrソリューションは業界で勢いを増しました。 並行して、システムベンダーは、これらの高密度フォームファクターで熱性能の向上を実現できることを実証しました。 dsp およびモジュールベンダーは、追加機能とより高いパフォーマンスをサポートします。 oifの成功に基づいて、open roadmなどの他の標準化団体は、追加機能とより高いパフォーマンスを含むdci以外のアプリケーションの標準を定義していました。 open roadmは、オーバーヘッドビットの比率を高めることができる追加のプロトコルのサポートを必要とするotnベースのネットワーク向けに設計されています。
openzr は、イーサネットベースのトランスポートを対象とすることで、複雑さ、電力、および実装のペナルティを軽減しながら、機能とパフォーマンスを向上させることができます。 openzr は、oifとopen roadmの両方の要素を活用して、ネットワークオペレーターが、モジュール間の相互運用性を犠牲にすることなく、これらの利点を実現できるようにします。 このホワイトペーパーでは、openzr の運用から恩恵を受けることができるいくつかの特定のユースケースについて説明します。
ofecはopenzr の重要な要素です msa 準拠したデジタルコヒーレント光学。 ofecエンジンは、ブロックベースのエンコーダーであり、反復的なsoft-decision（sd）デコーダーです。 sdを3回繰り返すと、ネットコーディングゲインは11.1db @ ber10になります。-15 （dp-qpsk）および11.6db @ ber 10-15 （dp-16qam）、fec前のberしきい値が2x10-2。 エンコーダーとデコーダーの合計レイテンシーは3µs未満です。 より高いゲインのfecにより、openzr モジュールはより広い範囲を達成し、狭いフィルタリングや分散効果などのリンク障害を克服できますが、低遅延はさまざまなアクセスおよびデータセンターアプリケーションで有益です。
の主な利点 400g openzr msa 400zrに関連する仕様は次のとおりです。
openzr トランシーバーでの4x100ge多重化は、すべてのルーターがまだ移行されていないオペレーターネットワークで役立ちます。 400ge. 4x100geモードでは 400ge対応ルーターと100ge対応ルーターが相互に通信します。 このようなレイアウトの例を以下に示します。 ホストする4x100geマックスポンダー 400g openzr トランシーバーが破損する可能性があります 400g 4x100geへのルーター上のopenzr インターフェース qsfp28 遠端ルーターの100geポートに接続するクライアント。
図1x4geブレークアウトのユースケース 400g openzr
コヒーレントテクノロジーが進歩し、 400g dwdm フォームファクターで qsfp-dd トランシーバー、私たちが尋ねる必要のある重要な質問のセットは次のとおりです。
ラインシステム設計の意味を理解するには、運用しているコヒーレントなopenzr 送信機と受信機の制約を理解する必要があります。
ターミナルサイトのアドドロップに影響を与えるopenzr の主要な送信機の仕様は次のとおりです。
ターミナルサイトのアドドロップに影響を与えるopenzr の主要なレシーバー仕様は次のとおりです。
次の図は、の一般的なラインシステムレイアウトをまとめたものです。 400g openzr 。
図2.openzr のアドドロップとターミナルのレイアウト
長距離アプリケーションのほとんどの回線システムは、nx6.25のチャネル計画の柔軟性のためにフレックスグリッドroadm（再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ）を使用しますghz リンクosnrを最大化するための増分およびハイブリッドedfa 逆伝搬ラマン増幅器。
有効にする 400g このようなインフラストラクチャでopenzr を使用するには、適切なアドドロップ構造を使用する必要があります。 いくつかのアドドロップオプションがあります。
オペレーターの目的は、増分osnrが32dbを超えるmuxまたはaawgを使用して端末をセットアップすることです。
このセクションでは、いくつかの異なるサンプルラインシステムのパフォーマンスを確認します。
仮定の一般的なセットは、線形および非線形のosnrの寄与を考慮するための80km g652smf28スパンとgnモデルです。 この設計では、市販の9ポートまたは20ポートのフレックスグリッドwss、可変ゲインedfa、および1w逆伝搬ラマン増幅器が考慮されています。 アンプには、ラマン増幅からのゲインリップルを管理するためのミッドステージdgeも組み込まれています。
edfa増幅器は5.5dbの雑音指数で動作し、リンクに対するedfa ラマン増幅器の合計雑音指数の寄与は0.6dbです。
トランスポンダ受信機の性能の数値は、openzr で特徴付けられています msa 仕様、および考慮すべき重要な側面は次のとおりです。
ペナルティの寄与は、edfaのみの場合は1.5 db、edfa ラマンの場合は2dbのosnrペナルティバジェットにまとめることができます。
corning g.652 smf28ファイバーおよびedfa増幅器の例を考えてみましょう。480kmを超え、それぞれ80kmの0.22つのスパンが48db / kmです。 使用されるアドドロップ構造は100チャネルxnumxです。ghz aawg。
図3x 6km g.80smf652ファイバーリンクとedfa増幅器のみ
送信機の帯域内osnr、アドドロップxトーク、アドドロップedfa aseノイズ、端末wssフィルタリング、およびブースターedfaノイズを含む端末増分osnr寄与は、少なくとも32dbのosnrを提供するように設計されています。
リンクごとに、
注意：
最悪の場合（経年劣化、温度、周波数、大きなサンプルサイズ、受信電力-12dbm）、24dbの連続osnrしきい値と1.5dbの伝送障害ペナルティにより、0.44dbのマージンが残ります。
corning g.652smf28ファイバーとraman edfaベースの増幅器の例を考えてみましょう。1040kmを超え、それぞれ13kmの80スパンが0.22db / kmです。 使用されるアドドロップ構造は48チャネル100です。ghz aawg。
図4x 13km g.80smf652ファイバーリンクとedfa ラマン増幅器
送信機の帯域内osnr、アドドロップxトークおよびアドドロップedfa aseノイズ、端末wssフィルタリングおよびブースターedfaノイズを含む端末増分osnr寄与は、少なくとも32dbのosnrを提供するように設計されています。
リンクごとに、
最悪の場合（経年劣化、温度、周波数、サンプル、ミックス受信電力-12dbm）、24dbの連続osnrしきい値と2dbの伝送障害ペナルティにより、0.04dbのマージンが残ります。
以下は、さまざまなopenzr モードでのsmf28ファイバーでのパフォーマンス結果の要約です。
| openzr モード | edfaのみ（km） | edfaおよびラマン増幅器（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 さまざまなルーティング、スイッチング、または光トランスポートホストプラットフォームに接続できるデジタルコヒーレント光トランシーバを提供します。 と 400g、300g、200g、および100gモードでは、長距離アプリケーションにも対応できます。 4x100ge多重化モードでは、 400geおよび100ge対応デバイス dwdm リンクをクリックします。
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