🥇когерентные CFP WDM (100G/200G) и их применение в системах DWDM

Первые пресс релизы о появлении когерентных CFP модулей (coherent CFP optical pluggable modules) стали появляться примерно 5-6 лет назад. Тогда их использование в системах оптического уплотнения было в новинку и являлось по сути нишевым решением. Сейчас, по прошествии шести лет, эти модули плотно вошли в мир телекома и продолжают набирать популярность. Какие они бывают, чем отличаются и какие решения на основе их предлагают (и конечно картинки под спойлерами) – все это под катом. Для чтения статьи вам потребуется понимание базовых принципов DWDM систем.

Краткий экскурс в прошлое.

Исторически для optical pluggable modules со скоростью передачи 100G первым стал форм фактор CFP, он же стал первым форм фактором и для CFP-WDM решений. На тот момент на рынке было два решения:

1. CFP от Menara (ныне входит в IPG photonics) позволяющий передавать в линию отдельных 4 канала 28Gbps в стандартной частотной сетке DWDM 50GHz с использованием импульсной модуляции. Сильного распространения не получил, хотя в принципе обладал интересным потенциалом для построения metro сетей. Далее в статье такие модули мы не рассматриваем.

2. CFP от пионеров – Acacia пресс релиз, построенный по самой передовой на тот момент технологии когерентного детектирования c использованием модуляции DP-QPSK.

В чем был прорыв модулей от Acacia: — это был первый в индустрии модуль, который предлагал отдельный когерентный канал 50ГГц 100Gbit DP-QPSK
— полностью перестраиваемый (tunable) в C-band

До этого подобные решения всегда выглядели примерно следующим образом: линейный лазер был несъемным элементом платы, на которой находился только один разъем под клиентский оптический модуль. Выглядело это примерно так:

Напомню, на тот момент это был 2013 год.

Такой модуль заменял классический линейный DWDM интерфейс на классическом транспондере, работающий в C-band, который можно усилить, мультиплексировать и т.д.
Сейчас принципы построения когерентных сетей стали де факто стандартом построения в отрасли и этим никого не удивишь, а плотность и дальность систем оптического уплотнения выросла многократно.

Компоненты модуля

Первый их (Acacia) модуль представлял собой тип CFP-ACO. Ниже дана краткая справка, чем собственно отличаются когерентные CFP модули. Но для этого сначала надо сделать небольшой оффтопик и рассказать немного, что такое DSP, который во многом является сердцем этой технологии.

немного про модуль и DSPМодуль в общем состоит из нескольких компонентов

Узкополосный перестраиваемый лазер
Когерентный модулятор с двойной поляризацией
Digital to analog сonverter (DAC/ADC) — ЦАП который превращает цифровой сигнал в оптический и обратно.
Digital signal processor (DSP) – восстанавливает полезную информацию из сигнала, удаляя из нее влияния оказываемые на полезный сигнал в процессе передачи. В частности:

Компенсацию хроматической дисперсии (CMD). Причем его запас математической компенсации практически не ограничен. И это замечательно, так как физическая компенсация CMD всегда вызывала достаточно много проблем, так как это вызывало за собой усиление нелинейных эффектов в волокне. Подобнее про нелинейные эффекты вы можете почитать в интернете или в книжке
Компенсацию поляризационно-модовой дисперсии (PMD). Компенсация так же происходит математическим способом но в силу сложности природы PMD, это является более сложным процессом и именно PMD является сейчас одной из основных причин ограничения дальности работы оптических систем (по мимо затухания и нелинейных эффектов).

DSP Работает на очень высоких символьных скоростях, в новейших системах это скорости порядка 69 Gbaud.

Так в чем же они отличаются?

Когерентные оптические модули отличают друг от друга расположением DSP:

СFP-ACO – На модуле располагается только оптическая часть. Вся электроника располагается на плате (card; board) оборудования, куда этот модуль вставляется. На тот момент просто не было технологий, позволяющих разместить DSP внутри оптического модуля. По сути, это модули первого поколения.
CFP-DCO — в этом случае DSP расположен в самом оптическом модуле. Модуль является законченным «коробочным решением». Это модули второго поколения.

Внешне модули имеют совершено одинаковый форм-фактор. Но имеют разную начинку, потребление (DCO примерно в два раза больше) и выделение тепла. Соответственно и производители решений имеют определенную гибкость — ACO дает более глубокую интеграцию решений, DCO позволяет получить решение «из коробки», используя такой оптический модуль как кубик лего для построения своего решения. Отдельный момент — в подавляющем большинстве случаев, работа пары DSP возможна исключительно одного и того же производителя. Это накладывает определенные ограничения и потенциально делает DCO модули гораздо более привлекательными для interopability задач.

Эволюция решения

Так как прогресс не стоит на месте и MSA постоянно разрабатывает новые стандарты, то последний форм-фактор в котором удалось расположить DSP это CFP2. На самом деле они, я полагаю, близко к следующему шагу. Вот CFP4-ACOсовершенно случайно я наткнулся вот на это чудо: Но коммерческих продуктов на таких модулях я пока не знаю.

Форм фактор (CFP2) сейчас преобладает на всех готовых коммерческих продуктах. Именно эти разъемы вы наверняка видели на телеком оборудовании и многих сбивает с толку, что это разъемы гораздо больше привычных большинству QSFP28. Теперь вы знаете, один из способов их применения (но лучше дополнительно убедиться, что оборудование умеет работать с CFP2-ACO/DCO).
сравнение разъемов QSFP28 и CFP2 на примере Juniper AXC6160

По мимо компактных размеров, так же совершенствуются и способы модуляции. Во всех известных мне продуктах CFP2-ACO/DCO, поддерживается не только модуляция DP-QPSK, но и QAM-8 / QAM-16. Именно поэтому эти модули называют 100G/200G. Заказчик сам может выбрать устраивающую его модуляцию исходя из задач. В ближайшем будущем должны появиться модули поддерживающие скорости до 400G на один оптический канал.

Эволюция решений Acacia

Однако, в подавляющем большинстве случаев для Ultra long haul (ULH) решений используются классические не модульные линейные интерфейсы, которые позволяют обеспечить большую дальность, лучший OSNR и более высокие уровни модуляции. Поэтому основной областью применения когерентных модулей в основном являются merto / regional сети. Если посмотреть сюда, то видно что у них, вероятно, неплохие перспективы:

Производители DSP

Мировыми производителями coherent DSP которые продают их для сторонних компаний являются:

Производители CFP2-ACO/DCO

Производители когерентных модулей ACO/DCO:

Acacia CFP2-ACO; CFP2-DCO; CFP-DCO
Oclaro (на момент написания статьи поглощены Lumentum)
Lumentum CFP2-ACO и CFP2-DCO
NeoPhotonics CFP-DCO
Finisar CFP2-ACO; CFP4-ACO
Menara CFP2-DCO

Учитывая, что часть этих компаний находится в состоянии оценки и предполагаемых слияний и поглощений, рынок поставщиков подобных решений, как мне кажется, будет сужаться. Производство таких модулей сложное технологическое производство, поэтому купить их у поставщиков Поднебесной пока и думаю довольно долго будет не возможно.

Влияние на индустрию

Появление подобных модулей привело к небольшой трансформации экосистемы предлагаемых на рынке решений.

Во первых

Производители начали использовать их в классических (транспондерных) DWDM решениях, в качестве обычных линейных интерфейсов. Получив бонусом модульность, гибкость и снижение стоимости (кстати такие решения достаточно часто выбираются в качестве Alien Wavelength). Например:

BTI UFM6 (Juniper)
Packetlight PL2000xx
Coriant Groove G30(Infinera)
Huawei TN18LSC
Ciena 5430
Fujitsu 1FINITY

Во вторых

производители уже поставляющие телеком оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы, расширили номенклатуру и добавили у себя поддержку таких модулей, дополнительно приблизив нас к так называемым IPoDWDM системам. Например:

Juniper (MX/QFX/ACX)
Cisco (NCS / ASR)
Nokia (SR)
Arista (7500R)
Edge-Core (Cassini AS7716-24SC)

У всех перечисленных производителей в линейках оборудования уже есть платы для маршрутизаторов или коммутаторов, которые поддерживают когерентные CFP2 модули.

Отдельно

стоит упомянуть и интересные тренды в мировом сообществе, например проект TIP одним из фокусов которого является разработка открытых оптических сетей. Построение таких сетей позволит интегрировать оборудование в системы управления с открытым кодом, делая взаимодействие между производителями оптических систем более прозрачным и открытым. Кроме этого, на самих устройствах (как на транспондерах с использованием DCO модулей, так и на ROADM/EDFA) планируется использование ПО различных поставщиков (например Ipinfusion). Поэтому трендом последних лет остается унификация компонентной базы решений и уникальность программных разработок, в которых на opensource сделана достаточно большая ставка.

Спасибо за внимание, надеюсь эта статья оказалась вам интересной и полезной. Дополнительные вопросы вы можете задать в комментариях или лично. Если вам есть, что добавить по этой тематике, буду очень рад.

главная картинка для статьи взятаС сайта www.colt.net, надеюсь они не против.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Вам интересна DWDM тематика?

Да, это моя работа (или ее часть)!
Да, интересно иногда почитать про этот ваш ДЫВЫДЫЭМ.
Нет, что я тут делаю? (Траволта.gif)

Проголосовали 3 пользователя. Воздержавшихся нет.

Источник: habr.com