as operadoras de rede enfrentam um desafio persistente para suportar o aumento do tráfego de dados enquanto mantêm os gastos de capital e operacionais. os avanços tecnológicos são necessários para sustentar este modelo através das gerações de produtos. às vezes, esses avanços vêm na forma de uma nova tecnologia, como dense wavelength division multiplexing (dwdm) ou detecção coerente em redes ópticas. em outros casos, esses avanços assumem a forma de melhorias incrementais que podem alavancar a lei de moore, fotônica integrada e tecnologia de componente de maior largura de banda. às vezes, esses avanços permitem que os operadores de rede façam alterações arquitetônicas com benefícios maiores do que a soma das melhorias individuais.
nos últimos 10 anos, os avanços no transporte óptico com base na detecção digital coerente permitiram melhorias significativas no custo por bit, transmitindo maior capacidade. para atingir essa capacidade mais alta, os fornecedores aumentaram a largura de banda dos componentes, utilizaram modulações de ordem superior e algoritmos aprimorados, como a correção de erro antecipada (fec). ao mesmo tempo, avanços em nós de processo cmos e fotônica integrada permitiram fatores de forma plugáveis menores e dissipação de energia mais baixa.
como interfaces coerentes evoluíram de volumosas discretas solutions para plugável, geralmente há uma "penalidade de densidade" associada à óptica de transporte em comparação com a óptica do cliente que é usada em data centers. alguns solutions tentaram superar isso oferecendo taxas de dados mais altas em formatos maiores, mas isso ainda requer hardware personalizado para aplicativos de transporte. as operadoras de rede há muito desejam a ótica de transporte nas mesmas taxas de dados e nos mesmos formatos que a ótica do cliente, como era possível em 10g usando sfp fator de forma.
o suporte à ótica de transporte nos mesmos fatores de forma da ótica do cliente é benéfico para as operadoras de rede porque permite arquiteturas mais simples que reduzem custos. combinado com a tendência recente da indústria para sistemas de linha aberta, essas ópticas de transporte podem ser conectadas diretamente a um roteador, eliminando a necessidade de um sistema de transmissão externo. isso pode simplificar o plano de controle, ao mesmo tempo em que reduz custo, energia e área ocupada.
como alguns operadores de rede hiperescala começaram a planejar 400g arquiteturas, eles viram uma oportunidade de enfrentar esse desafio para interconexões de data centers (dcis) com alcance inferior a 120 km. o optical internetworking forum (oif) iniciou um projeto em 2016 para padronizar interfaces coerentes interoperáveis com orçamentos de energia que poderiam suportar os fatores de forma, como qsfp-dd e osfp, que deveriam ser implantados para 400g óptica do cliente. com esses formatos em mente, a oif se concentrou em um aplicativo específico no qual o desempenho poderia ser sacrificado em prol de atender a uma meta de potência do módulo de 15w.
a oif demonstrou que padrões interoperáveis para coerência eram possíveis, e a solução 400zr ganhou impulso na indústria. paralelamente, os fornecedores de sistemas demonstraram que o desempenho térmico melhorado poderia ser alcançado nesses fatores de forma de alta densidade, o que permitiu dsp e fornecedores de módulo para oferecer suporte a funcionalidade adicional e desempenho superior. com base no sucesso da oif, outros organismos de padrões, como o open roadm, definiram padrões para aplicativos além do dci que incluíam recursos adicionais e desempenho superior. o open roadm foi projetado para redes baseadas em otn que requerem suporte para protocolos adicionais que podem aumentar a proporção de bits de overhead.
visando o transporte baseado em ethernet, o openzr pode oferecer maior funcionalidade e desempenho com complexidade, potência e penalidade de implementação reduzidas. aproveitando os elementos do oif e do open roadm, o openzr permite que as operadoras de rede obtenham esses benefícios sem sacrificar a interoperabilidade entre os módulos. este white paper discutirá alguns casos de uso específicos que podem se beneficiar da operação do openzr .
ofec é um elemento crítico do openzr msa compatível com digital coherent optics. o mecanismo ofec é um codificador baseado em bloco e um decodificador iterativo soft-decision (sd). com 3 iterações sd, o ganho de codificação líquido é 11.1db @ ber 10-15 (dp-qpsk) e 11.6db @ ber 10-15 (dp-16qam), com pré-fec ber limite de 2x10-2. a latência combinada do codificador e do decodificador é inferior a 3 µs. o maior ganho de fec permite que os módulos openzr alcancem maiores alcances e superem as deficiências de link, como filtragem estreita ou efeitos de dispersão, enquanto a baixa latência é benéfica em uma variedade de aplicativos de acesso e data center.
principais benefícios do 400g openzr msa especificação relativa a 400zr são:
a multiplexação 4x 100ge em transceptores openzr é valiosa em redes de operadoras nas quais todos os roteadores ainda não foram migrados para 400ge. o modo 4x 100ge permite 400groteadores prontos para e e com capacidade para 100ge para se comunicarem. um exemplo desse layout é mostrado abaixo. um muxponder 4x100ge que hospeda um 400g o transceptor openzr pode quebrar 400g interface openzr em um roteador para 4x 100ge qsfp28 clientes se conectem a portas 100ge no roteador de ponta remota.
figura 1. 4x caso de uso break-out de 100ge para 400g openzr
conforme a tecnologia coerente progrediu para permitir 400g dwdm no fator de forma de um qsfp-dd transceptor, um conjunto-chave de perguntas que precisamos fazer são as seguintes:
para entender as implicações do projeto do sistema de linha, devemos entender as restrições coerentes de transmissor e receptor openzr sob as quais estamos operando.
as principais especificações do transmissor para openzr que afetam o add-drop no local do terminal são as seguintes:
as especificações principais do receptor para openzr que afetam o add-drop no local do terminal são as seguintes:
a figura abaixo resume um layout típico de sistema de linha para 400g openzr .
figura 2. add-drop e layout do terminal para openzr
a maioria dos sistemas de linha em aplicações de longa distância usam roadm (multiplexadores optical add-drop reconfigurable) para flexibilidade do plano de canal em nx6.25ghz incrementos e amplificadores raman de contrapropagação de edfa híbridos para maximizar o osnr do link.
para habilitar 400g openzr em tal infraestrutura, precisamos usar uma estrutura add-drop apropriada. existem algumas opções add-drop:
o objetivo da operadora seria configurar o terminal com mux ou aawg com um osnr incremental> 32db.
nesta seção, revisaremos o desempenho de alguns sistemas de linha de amostra diferentes.
o conjunto comum de suposições são spans de 80 km g652 smf28 e modelo gn para considerar as contribuições osnr lineares e não lineares. wss de grade flexível comercial de 9 ou 20 portas, edfas de ganho variável e amplificadores raman de contrapropagação de 1w são considerados neste projeto. os amplificadores também têm dges intermediários integrados para gerenciar a ondulação de ganho da amplificação raman.
os amplificadores edfa operam a 5.5db de figura de ruído, e a contribuição combinada da figura de ruído do amplificador edfa raman para um link é de 0.6db.
os números de desempenho do receptor do transponder são caracterizados no openzr msa especificação e os principais aspectos a serem considerados são os seguintes:
as contribuições de penalidade podem ser agrupadas em um orçamento de penalidade osnr de 1.5 db para edfa somente e 2 db para edfa raman.
vamos considerar o exemplo da fibra corning g.652 smf28 e amplificadores edfa com mais de 480km com seis vãos de 80km cada a 0.22db / km. a estrutura add-drop usada é de 48 canais 100ghz aawg.
figura 3. 6x 80km g.652 smf28 link de fibra com amplificadores edfa apenas
a contribuição osnr incremental do terminal que inclui o osnr na banda do transmissor, x-talk add-drop, ruído edfa ase add-drop, filtragem do terminal wss e ruído edfa de reforço é projetada para fornecer pelo menos 32 db de osnr.
para cada link,
observação:
um pior caso (envelhecimento, temperatura, frequência, tamanho de amostra grande, potência de recepção de -12dbm) limite osnr consecutivo de 24db e penalidade de redução de transmissão de 1.5db deixa 0.44db de margem.
vamos considerar o exemplo da fibra corning g.652 smf28 e amplificadores baseados em raman edfa com mais de 1040km com 13 vãos de 80km cada a 0.22db / km. a estrutura add-drop usada é de 48 canais 100ghz aawg.
figura 4. ligação de fibra 13x 80km g.652 smf28 com amplificadores edfa raman
a contribuição osnr incremental do terminal que inclui o osnr in-band do transmissor, ruído x-talk add-drop e edfa ase add-drop e filtragem do terminal wss e ruído edfa de reforço é projetada para fornecer pelo menos 32db de osnr.
para cada link,
um pior caso (envelhecimento, temperatura, frequência, amostra, potência de recepção de mix de -12dbm) limite de osnr consecutivo de 24db e penalidade de redução de transmissão de 2db deixa 0.04db de margem.
abaixo está um resumo dos resultados de desempenho sobre fibra smf28 para os vários modos openzr .
| modos openzr | edfa apenas (km) | edfa e amplificador 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 fornece um transceptor óptico digital coerente que pode ser conectado a uma variedade de plataformas de roteamento, comutação ou host de transporte óptico. com 400g, modos 300g, 200g e 100g, aplicações de longa distância também podem ser abordadas. o modo de multiplexação 4x100ge permite a conexão de 400gdispositivos com capacidade e- e 100ge em um dwdm link.
gigalight é um inovador de design de interconexão óptica global que projeta, fabrica e fornece transceptores ópticos, cabos óticos ativos e módulos óticos coerentes para rede de data center, rede sem fio 5g, rede de transmissão óptica e rede de transmissão de vídeo. a empresa aproveita as vantagens do design exclusivo para fornecer aos clientes dispositivos de rede ótica de baixo custo e completos.