🥇 kohärente CFP WDM (100G/200G) und deren Anwendung in DWDM-Systemen

Die ersten Pressemitteilungen über das Erscheinen kohärenter CFP-Module (coherent CFP optical pluggable modules) tauchten vor etwa 5-6 Jahren auf. Damals war ihre Anwendung in optischen Verdichtungs-Systemen neu und stellte im Grunde eine Nischenlösung dar. Heute, sechs Jahre später, sind diese Module fest in der Telekommunikationswelt etabliert und gewinnen weiterhin an Beliebtheit. Welche Typen es gibt, wie sie sich unterscheiden und welche Lösungen auf ihrer Basis angeboten werden (und natürlich Bilder unter Spoilern) – all das finden Sie im Artikel. Für das Verständnis des Textes sollten Sie ein grundlegendes Verständnis der DWDM-Systeme haben.

Ein kurzer Rückblick in die Vergangenheit.

Historisch gesehen war der CFP-Formfaktor das erste optical pluggable module mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 100G und auch der erste Formfaktor für CFP-WDM-Lösungen. Zu diesem Zeitpunkt gab es zwei Lösungen auf dem Markt:

1. CFP von Menara (jetzt Teil von IPG Photonics), das die Übertragung von vier separaten Kanälen mit 28 Gbps in einem standardisierten Frequenzraster von 50 GHz mittels Pulsmodulation ermöglichte. Dieser hat sich nicht stark verbreitet, obwohl er grundsätzlich interessantes Potenzial für den Aufbau von Metro-Netzen hatte. Solche Module werden in diesem Artikel nicht weiter behandelt.

2. CFP von den Pionieren – Acacia Pressemitteilung, entwickelt mit der fortschrittlichsten Technologie für kohärente Detektion unter Verwendung von DP-QPSK-Modulation.

Was war der Durchbruch der Module von Acacia: — es war das erste Modul in der Branche, das einen separaten kohärenten Kanal mit 50GHz 100Gbit DP-QPSK anbot
— vollständig anpassbar (tunable) im C-Band

Vorher sahen solche Lösungen normalerweise folgendermaßen aus: Ein linearer Laser war ein fester Bestandteil der Platine, auf der nur ein Anschluss für das Kundenoptikmodul vorhanden war. Es sah ungefähr so aus:

Ich erinnere daran, dass das Jahr 2013 war.

Ein solches Modul ersetzte das klassische lineare DWDM-Interface auf einem klassischen Transponder, der im C-Band arbeitete und verstärkt, multiplexiert usw. werden konnte.
Heute sind die Prinzipien des Aufbaus kohärenter Netzwerke de facto zum Standard in der Branche geworden, und damit überrascht man niemanden mehr. Die Dichte und Reichweite optischer Kompressionstechniken haben sich erheblich erhöht.

Modulelemente

Das erste Modul (Acacia) war vom Typ CFP-ACO. Im Folgenden finden Sie eine kurze Übersicht über die Unterschiede zwischen kohärenten CFP-Modulen. Zuvor ist es jedoch wichtig, ein wenig vom Thema abzuweichen und zu erklären, was DSP ist, welches in vielerlei Hinsicht das Herz dieser Technologie darstellt.

Ein paar Worte über das Modul und DSPDas Modul besteht allgemein aus mehreren Komponenten

Schmalbandig umschaltbarer Laser
Kohärenter Modulator mit doppelter Polarisation
Digital-Analog-Wandler (DAC/ADC) – Ein DA-Wandler, der das digitale Signal in ein optisches umwandelt und umgekehrt.
Digitales Signalverarbeitungssystem (DSP) – stellt nützliche Informationen aus dem Signal wieder her, indem es die Einflüsse entfernt, die während der Übertragung auf das nützliche Signal wirken. Insbesondere:

Die Kompensation der chromatischen Dispersion (CMD). Dabei ist sein mathematisches Kompensationspotential nahezu unbegrenzt. Das ist bemerkenswert, da die physische CMD-Kompensation oft eine Reihe von Problemen verursacht hat, da sie die Verstärkung nichtlinearer Effekte im Kabel mit sich bringt. Detaillierteres über nichtlineare Effekte können Sie im Internet oder in Büchern nachlesen.
Die Kompensation der Polarization Mode Dispersion (PMD). Diese Kompensation erfolgt ebenfalls mathematisch, jedoch ist aufgrund der komplexen Natur von PMD dieser Prozess schwieriger. PMD ist derzeit eine der Hauptursachen für die Einschränkung der Reichweite optischer Systeme (neben Dämpfung und nichtlinearen Effekten).

DSP arbeitet mit sehr hohen Symbolgeschwindigkeiten, in den neuesten Systemen liegt diese Geschwindigkeit bei etwa 69 Gbaud.

Was sind die Unterschiede?

Kohärente optische Module unterscheiden sich durch die Positionierung des DSP:

CFP-ACO – Bei diesem Modul ist nur der optische Teil untergebracht. Die gesamte Elektronik befindet sich auf der Karte (card; board) des Geräts, in das dieses Modul eingesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt gab es einfach keine Technologien, die es ermöglicht hätten, DSP im optischen Modul unterzubringen. Es handelt sich im Grunde genommen um Module der ersten Generation.
CFP-DCO – In diesem Fall ist der DSP im optischen Modul selbst untergebracht. Das Modul stellt eine vollständige "Boxlösung" dar. Dies sind Module der zweiten Generation.

Extern gesteuerte Module haben die gleiche Formfaktor. Allerdings unterscheiden sie sich in der inneren Ausstattung, dem Verbrauch (DCO verbraucht etwa doppelt so viel) und der Wärmeentwicklung. Daher haben die Lösungsanbieter eine gewisse Flexibilität – ACO bietet eine tiefere Integration der Lösungen, während DCO eine "Out-of-the-Box"-Lösung ermöglicht, wobei solche optischen Module wie LEGO-Steine für den Aufbau der eigenen Lösung verwendet werden. Es ist auch zu beachten, dass in den meisten Fällen die Funktion von zwei DSPs nur vom selben Hersteller unterstützt wird. Das bringt gewisse Einschränkungen mit sich und macht DCO-Module potenziell viel attraktiver für Interoperabilitätsaufgaben..

Die Evolution der Lösung

Da der Fortschritt nicht stillsteht und MSA fortlaufend neue Standards entwickelt, ist der letzte Formfaktor, in dem es gelungen ist, DSPs unterzubringen, CFP2. Tatsächlich denke ich, dass sie kurz vor dem nächsten Schritt stehen. Hier ist CFP4-ACO.Zufälligerweise bin ich auf dieses Wundergestoßen: Aber ich kenne bisher keine kommerziellen Produkte, die mit solchen Modulen arbeiten.

Der Formfaktor (CFP2) dominiert jetzt alle kommerziell verfügbaren Produkte. Diese Anschlüsse haben Sie wahrscheinlich bei Telekommunikationsgeräten gesehen, und viele sind verwirrt, da sie wesentlich größer sind als die weit verbreiteten QSFP28-Anschlüsse. Jetzt wissen Sie, dass dies eine Anwendungsmöglichkeit ist (es ist jedoch besser, zusätzlich sicherzustellen, dass die Hardware mit CFP2-ACO/DCO kompatibel ist).
Vergleich der QSFP28- und CFP2-Anschlüsse am Beispiel des Juniper AXC6160

Neben den kompakten Abmessungen werden auch die Modulationsmethoden weiterentwickelt. In allen mir bekannten Produkten der CFP2-ACO/DCO-Serie wird nicht nur DP-QPSK-Modulation, sondern auch QAM-8/QAM-16 unterstützt. Daher werden diese Module als 100G/200G bezeichnet. Der Kunde kann die für seine Anforderungen geeignete Modulation auswählen. In naher Zukunft sollten Module erscheinen, die Geschwindigkeiten von bis zu 400G pro optischem Kanal unterstützen.

Die Evolution von Acacia-Lösungen

In den meisten Fällen werden für Ultra Long Haul (ULH) Lösungen klassische, nicht modulare lineare Schnittstellen verwendet, die eine größere Reichweite, bessere OSNR und höhere Modulationsniveaus ermöglichen. Daher ist der Hauptanwendungsbereich von kohärenten Modulen vor allem in Metro- und regionalen Netzwerken zu finden. Wenn man sich hierhin, zeigt sich wahrscheinlich, dass es gute Perspektiven gibt:

Hersteller von DSP

Weltweit führende Hersteller von kohärenten DSPs, die sie an Drittunternehmen verkaufen, sind:

Hersteller von CFP2-ACO/DCO

Hersteller von kohärenten Modulen ACO/DCO:

Acacia CFP2-ACO; CFP2-DCO; CFP-DCO
Oclaro (zum Zeitpunkt der Erstellung des Artikels von Lumentum übernommen)
Lumentum CFP2-ACO und CFP2-DCO
NeoPhotonics CFP-DCO
Finisar CFP2-ACO; CFP4-ACO
Menara CFP2-DCO

Da ein Teil dieser Unternehmen sich in einem Zustand von Bewertungen und möglichen Fusionen und Übernahmen befindet, wird der Markt für Anbieter solcher Lösungen meiner Meinung nach schrumpfen. Die Herstellung dieser Module ist ein komplexer technologischer Prozess, daher wird es meiner Meinung nach noch lange dauern, bis man sie von Anbietern aus der Volksrepublik China beziehen kann.

Einfluss auf die Branche

Das Auftreten solcher Module hat zu einer kleinen Transformation des Ökosystems der auf dem Markt angebotenen Lösungen geführt.

Zunächst einmal

haben Hersteller begonnen, sie in klassischen (Transponder-)DWDM-Lösungen als gewöhnliche Linieninterfaces zu verwenden, wobei sie Modularity, Flexibilität und Kostenreduzierung als Bonus erhalten. Solche Lösungen werden übrigens häufig als Alien Wavelength gewählt. Zum Beispiel:

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

Zweitens

haben Hersteller, die bereits Telekom-Ausrüstung liefern - Switches und Router - ihr Sortiment erweitert und unterstützen nun solche Module zusätzlich, was uns den sogenannten IPoDWDM-Systemen näher bringt.verwendet. Zum Beispiel:

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

Bei all diesen Herstellern gibt es bereits Boards für Router oder Switches, die kohärente CFP2-Module unterstützen.

Einzeln

sollten auch interessante Trends innerhalb der globalen Gemeinschaft erwähnt werden, wie das Projekt TIP, einer der Schwerpunkte dieses Projekts ist die Entwicklung offener optischer Netzwerke.. Der Aufbau solcher Netzwerke wird es ermöglichen, Hardware in offene Verwaltungssysteme zu integrieren, was die Interaktion zwischen Herstellern von optischen Systemen transparenter und offener macht. Außerdem ist geplant, auf den Geräten (sowohl auf Transpondern mit DCO-Modulen als auch auf ROADM/EDFA) Software verschiedener Anbieter zu verwenden (zum Beispiel Ipinfusion). Daher bleibt der Trend der letzten Jahre die Vereinheitlichung der Komponentenbasis von Lösungen und die Einzigartigkeit von Softwareentwicklungen, bei denen stark auf Open Source gesetzt wird.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ich hoffe, dieser Artikel war für Sie interessant und nützlich. Zusätzliche Fragen können Sie gerne in den Kommentaren oder persönlich stellen. Falls Sie etwas zu diesem Thema hinzufügen möchten, würde ich mich sehr freuen.

Das Hauptbild für den Artikel stammtVon der Website www.colt.net, ich hoffe, sie haben nichts dagegen.

Nur registrierte Benutzer können an der Umfrage teilnehmen. Bitte melden Sie sich an.Sind Sie an Contour interessiert?