сетевые операторы постоянно сталкиваются с проблемой поддержки увеличения трафика данных при сохранении капитальных и эксплуатационных расходов. необходим технологический прогресс, чтобы поддерживать эту модель во всех поколениях продуктов. иногда эти достижения проявляются в форме новой технологии, такой как плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (dwdm) или когерентное обнаружение в оптических сетях. в других случаях эти достижения принимают форму постепенных улучшений, которые могут использовать закон мура, интегрированную фотонику и технологию компонентов с более высокой пропускной способностью. иногда эти усовершенствования позволяют операторам сети вносить изменения в архитектуру с преимуществами, превышающими сумму отдельных улучшений.
за последние 10 лет достижения в области оптического транспорта, основанного на цифровом когерентном обнаружении, позволили значительно снизить стоимость одного бита за счет передачи более высокой емкости. для достижения этой более высокой пропускной способности производители увеличили пропускную способность компонентов, использовали модуляцию более высокого порядка и улучшенные алгоритмы, такие как прямая коррекция ошибок (fec). в то же время усовершенствования в технологических узлах cmos и интегрированной фотонике позволили уменьшить сменные форм-факторы и снизить рассеиваемую мощность.
поскольку когерентные интерфейсы превратились из громоздких дискретных solutions в отношении подключаемых модулей транспортная оптика обычно имеет «штраф за плотность» по сравнению с оптикой клиента, которая используется в центрах обработки данных. некоторые solutions пытались преодолеть это, предлагая более высокие скорости передачи данных в более крупных форм-факторах, но это по-прежнему требует специального оборудования для транспортных приложений. сетевые операторы давно хотели, чтобы транспортная оптика с такими же скоростями передачи данных и в тех же форм-факторах, что и клиентская оптика, была возможна при использовании 10g. sfp форм-фактор.
поддержка транспортной оптики в тех же форм-факторах, что и клиентская оптика, выгодна для сетевых операторов, поскольку позволяет создавать более простые архитектуры, снижающие стоимость. в сочетании с недавней отраслевой тенденцией к системам с открытыми линиями, эта транспортная оптика может быть подключена непосредственно к маршрутизатору, что устраняет необходимость во внешней системе передачи. это может упростить плоскость управления, снизив при этом стоимость, мощность и занимаемую площадь.
поскольку некоторые операторы гипермасштабируемых сетей начали планировать 400g архитектур, они увидели возможность решить эту проблему для соединений центров обработки данных (dci) с радиусом действия менее 120 км. форум оптических межсетевых соединений (oif) начал проект в 2016 году по стандартизации совместимых когерентных интерфейсов с бюджетами мощности, которые могли бы поддерживать форм-факторы, такие как qsfp-dd а так же osfp, которые должны были быть развернуты для 400g клиентская оптика. помня об этих форм-факторах, oif сосредоточился на конкретном приложении, в котором производительность может быть принесена в жертву в интересах достижения целевой мощности модуля 15 вт.
oif продемонстрировал, что совместимые стандарты когерентности возможны, и решение 400zr получило распространение в отрасли. параллельно поставщики систем продемонстрировали, что улучшенные тепловые характеристики могут быть достигнуты в этих форм-факторах высокой плотности, что позволило dsp и поставщики модулей для поддержки дополнительных функций и повышения производительности. основываясь на успехе oif, другие органы по стандартизации, такие как open roadm, определили стандарты для приложений помимо dci, которые включают дополнительные функции и более высокую производительность. open roadm разработан для сетей на основе otn, которым требуется поддержка дополнительных протоколов, которые могут увеличивать долю служебных битов.
ориентируясь на транспорт на основе ethernet, openzr может предложить повышенную функциональность и производительность с меньшими сложностями, мощностью и потерями в реализации. используя элементы как oif, так и open roadm, openzr позволяет операторам сетей достичь этих преимуществ без ущерба для взаимодействия модулей. в этом техническом документе обсуждаются некоторые конкретные варианты использования, которые могут извлечь выгоду из работы openzr .
ofec - важный элемент openzr msa совместимая цифровая когерентная оптика. механизм ofec - это блочный кодировщик и итерационный декодер soft-decision (sd). с 3 итерациями sd чистое усиление кодирования составляет 11.1 дб при ber 10.-15 (dp-qpsk) и 11.6 дб при ber 10-15 (dp-16qam), с порогом ber перед fec 2х10-2. суммарная задержка кодера и декодера составляет менее 3 мкс. fec с более высоким коэффициентом усиления позволяет модулям openzr достигать большего охвата и преодолевать нарушения каналов связи, такие как узкая фильтрация или эффекты дисперсии, в то время как низкая задержка полезна для различных приложений доступа и центров обработки данных.
ключевые преимущества 400g openzr msa спецификации относительно 400zr:
мультиплексирование 4x 100ge на трансиверах openzr ценно в операторских сетях, в которых все маршрутизаторы еще не переведены на 400ge. режим 4x 100ge позволяет 400gмаршрутизаторы с поддержкой e-ready и 100ge для общения друг с другом. пример такой схемы показан ниже. мукспондер 4x100ge, на котором размещается 400g трансивер openzr может сломаться 400g интерфейс openzr на роутере до 4x 100ge qsfp28 клиентов для подключения к портам 100ge на удаленном маршрутизаторе.
рис. 1. вариант использования 4x 100ge для 400g openzr
по мере развития когерентных технологий 400g dwdm в форм-факторе qsfp-dd приемопередатчик, мы должны задать следующие ключевые вопросы:
чтобы понять последствия проектирования линейной системы, мы должны понимать согласованные ограничения openzr передатчика и приемника, с которыми мы работаем.
ключевые характеристики передатчика для openzr , которые влияют на добавление на терминальном сайте, следующие:
ключевые спецификации приемника для openzr , которые влияют на добавление на сайте терминала, следующие:
на приведенном ниже рисунке показана типичная схема линейной системы для 400g openzr .
рисунок 2. надстройка и макет терминала для openzr
большинство линейных систем в приложениях для дальней связи используют roadm с гибкой сеткой (reconfigurable optical add-drop multiplexers) для гибкости плана каналов в nx6.25.ghz инкрементные и гибридные edfa рамановские усилители в обратном направлении для максимального увеличения osnr канала.
включить 400g openzr в такой инфраструктуре, нам нужно использовать соответствующую структуру добавления и удаления. существует несколько вариантов добавления и удаления:
задача оператора - настроить терминал с mux или aawg с инкрементным osnr> 32 дб.
в этом разделе мы рассмотрим производительность нескольких различных систем линий отбора проб.
стандартный набор допущений - это 80-километровые пролеты g652 smf28 и модель gn для учета линейного и нелинейного вкладов osnr. в этой конструкции рассматриваются коммерческие 9- или 20-портовые wss с гибкой сеткой, edfa с переменным усилением и встречные рамановские усилители мощностью 1 вт. усилители также имеют встроенные промежуточные dge-генераторы для управления пульсациями усиления рамановского усиления.
усилители edfa работают с коэффициентом шума 5.5 дб, а суммарный вклад в коэффициент шума усилителя edfa рамана для линии составляет 0.6 дб.
показатели производительности приемника транспондера описаны в openzr msa спецификация и ключевые аспекты, которые следует учитывать, следующие:
штрафные вклады могут быть объединены в бюджет штрафа osnr в 1.5 дб для edfa-only и 2 дб для edfa raman.
давайте рассмотрим пример волоконно-оптических усилителей corning g.652 smf28 и edfa на расстояние более 480 км с шестью пролётами по 80 км каждый при 0.22 дб / км. используемая структура добавления-удаления - 48-канальная 100ghz aawg.
рис. 3. 6 волоконно-оптических линий g.80 smf652 длиной 28 км только с усилителями edfa
вклад оконечного инкрементного osnr, который включает внутриполосный osnr передатчика, добавление-сброс x-talk, добавление-сброс шума edfa ase, фильтрацию оконечного wss и усиливающий шум edfa, разработан для обеспечения osnr не менее 32 дб.
для каждой ссылки
примечание:
в наихудшем случае (старение, температура, частота, большой размер выборки, мощность приема -12 дбм) заданное пороговое значение osnr в 24 дб и штраф за ухудшение передачи в 1.5 дб оставляет запас в 0.44 дб.
давайте рассмотрим пример волоконно-оптических усилителей corning g.652 smf28 и рамановских edfa-усилителей на расстоянии более 1040 км с 13 полосами по 80 км каждый при 0.22 дб / км. используемая структура добавления-удаления - 48-канальная 100ghz aawg.
рис. 4. 13 волоконно-оптических линий g.80 smf652 длиной 28 км с рамановскими усилителями edfa
вклад оконечного инкрементного osnr, который включает внутриполосный osnr передатчика, добавление-сброс x-talk и добавление-сброс edfa шума ase, а также фильтрацию оконечного wss и усиливающий шум edfa, разработан для обеспечения osnr не менее 32 дб.
для каждой ссылки
в наихудшем случае (старение, температура, частота, выборка, мощность приема микса -12 дбм) пороговое значение osnr, равное 24 дб, и штраф за ухудшение передачи в 2 дб, оставляют запас 0.04 дб.
ниже приводится сводка результатов производительности волокна smf28 для различных режимов openzr .
| openzr режимы | только edfa (км) | edfa и рамановский усилитель (км) |
|---|---|---|
| 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 предоставляет цифровой когерентный оптический приемопередатчик, который можно подключить к ряду хост-платформ маршрутизации, коммутации или оптического транспорта. с участием 400g, режимы 300g, 200g и 100g, приложения для дальних перевозок также могут быть адресованы. режим мультиплексирования 4x100ge позволяет подключать 400ge- и 100ge-совместимые устройства через dwdm связь.
gigalight - глобальный новатор в области проектирования оптических межсоединений, который разрабатывает, производит и поставляет оптические приемопередатчики, активные оптические кабели а так же когерентные оптические модули для сети центра обработки данных, беспроводной сети 5g, сети оптической передачи и сети широковещательного видео. компания использует преимущества эксклюзивного дизайна, чтобы предоставить клиентам универсальные рентабельные оптические сетевые устройства.