Die ersten Pressemitteilungen über das Erscheinen kohärenter optischer steckbarer CFP-Module erschienen vor etwa 5 bis 6 Jahren. Ihr Einsatz in optischen Multiplexsystemen war damals neu und im Wesentlichen eine Nischenlösung. Jetzt, sechs Jahre später, sind diese Module fester Bestandteil der Telekommunikationswelt und erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Was sie sind, wie sie sich unterscheiden und welche Lösungen sie darauf aufbauend anbieten (und natürlich Bilder unter Spoilern) – all das steht unter Verschluss. Um diesen Artikel lesen zu können, benötigen Sie ein Verständnis der Grundprinzipien von DWDM-Systemen.
Ein kleiner Ausflug in die Vergangenheit.
Historisch gesehen war CFP der erste Formfaktor für optische steckbare Module mit einer Übertragungsrate von 100 G, und es wurde auch der erste Formfaktor für CFP-WDM-Lösungen. Damals gab es zwei Lösungen auf dem Markt:
1. CFP von (jetzt Teil von IPG Photonics) ermöglicht die Übertragung von 4 separaten 28-Gbit/s-Kanälen auf eine Leitung in einem Standard-DWDM-50-GHz-Frequenzraster mithilfe von Pulsmodulation. Es erlangte keine große Popularität, obwohl es grundsätzlich ein interessantes Potenzial für den Aufbau von U-Bahn-Netzen hatte. Auf solche Module gehen wir in diesem Artikel nicht weiter ein.
2. CFK von den Pionieren – Akazie , gebaut mit der damals fortschrittlichsten kohärenten Erkennungstechnologie unter Verwendung der DP-QPSK-Modulation.
Was war der Durchbruch der Module von Acacia: – Dies war das erste Modul der Branche, das einen separaten kohärenten 50-GHz-100-Gbit-DP-QPSK-Kanal bot
- komplett im C-Band abstimmbar
Bisher sahen solche Lösungen immer etwa so aus: Der Linienlaser war ein nicht entfernbares Element der Platine, auf der sich nur ein Anschluss für das optische Client-Modul befand. Es sah ungefähr so aus:
Ich möchte Sie daran erinnern, dass es damals 2013 war.
Ein solches Modul ersetzt die klassische lineare DWDM-Schnittstelle durch einen klassischen Transponder im C-Band, der verstärkt, gemultiplext usw. werden kann.
Mittlerweile sind die Prinzipien des Aufbaus kohärenter Netzwerke zum De-facto-Standard für das Bauwesen in der Branche geworden, was niemanden überraschen wird, und die Dichte und Reichweite optischer Multiplexsysteme sind um ein Vielfaches gestiegen.
Modulkomponenten
Ihr erstes (Acacia-)Modul war vom Typ CFP-ACO. Nachfolgend finden Sie eine kurze Zusammenfassung, wie sich kohärente CFP-Module tatsächlich unterscheiden. Dazu müssen Sie jedoch zunächst ein kleines Off-Topic erstellen und uns etwas über DSP erzählen, das in vielerlei Hinsicht das Herzstück dieser Technologie ist.
ein wenig über das Modul und den DSPEin Modul besteht im Allgemeinen aus mehreren Komponenten
- Abstimmbarer Schmalbandlaser
- Kohärenter Dual-Polarisationsmodulator
- Ein Digital-Analog-Wandler (DAC/ADC) ist ein DAC, der ein digitales Signal in ein optisches Signal und zurück umwandelt.
- Digitaler Signalprozessor (DSP) – stellt nützliche Informationen aus dem Signal wieder her und entfernt daraus die Einflüsse, die während der Übertragung auf das nützliche Signal ausgeübt werden. Insbesondere:
- Chromatische Dispersionskompensation (CMD). Darüber hinaus ist das Angebot an mathematischer Kompensation praktisch unbegrenzt. Und das ist großartig, denn die physikalische Kompensation von CMD hat schon immer viele Probleme verursacht, da sie zu einer Zunahme nichtlinearer Effekte in der Faser führte. Weitere Informationen zu nichtlinearen Effekten finden Sie im Internet oder in
- Kompensation der Polarisationsmodendispersion (PMD). Die Kompensation erfolgt ebenfalls auf mathematischem Wege, aber aufgrund der Komplexität der Natur von PMD ist dies ein komplexerer Prozess und es ist PMD, das heute (neben der Dämpfung) einer der Hauptgründe für die Einschränkung des Betriebsbereichs optischer Systeme ist und nichtlineare Effekte).
DSP arbeitet mit sehr hohen Symbolraten, in den neuesten Systemen sind das Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 69 Gbaud.
Wie unterscheiden sie sich?
Kohärente optische Module unterscheiden sich voneinander durch die Position des DSP:
- CFP-ACO – Nur der optische Teil befindet sich auf dem Modul. Die gesamte Elektronik befindet sich auf der Platine (Karte; Platine) des Geräts, in die dieses Modul eingesetzt wird. Zu dieser Zeit gab es einfach keine Technologie, die es ermöglicht hätte, einen DSP in einem optischen Modul unterzubringen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Module der ersten Generation.
- CFP-DCO – in diesem Fall befindet sich der DSP im optischen Modul selbst. Das Modul ist eine komplette „Boxed-Lösung“. Es handelt sich um Module der zweiten Generation.
Äußerlich haben die Module den exakt gleichen Formfaktor. Sie haben jedoch unterschiedliche Füllungen, Verbrauch (DCO ist etwa doppelt so hoch) und Wärmeerzeugung. Dementsprechend verfügen Lösungshersteller über eine gewisse Flexibilität – ACO ermöglicht eine tiefere Integration von Lösungen, DCO ermöglicht es Ihnen, eine Lösung „out of the box“ zu erhalten, indem Sie zum Aufbau Ihrer Lösung ein optisches Modul wie einen Legostein verwenden. Ein weiterer Punkt ist, dass der Betrieb eines DSP-Paares in den allermeisten Fällen nur vom gleichen Hersteller möglich ist. Dies bringt gewisse Einschränkungen mit sich und .
Entwicklung der Lösung
Denn der Fortschritt steht nicht still und entwickelt ständig neue Standards, der neueste Formfaktor, in dem ein DSP untergebracht werden konnte, ist CFP2. Tatsächlich sind sie meiner Meinung nach kurz vor dem nächsten Schritt. Hier ist CFP4-ACOGanz zufällig bin ich darauf gestoßen : Kommerzielle Produkte, die auf solchen Modulen basieren, kenne ich allerdings noch nicht.
Der Formfaktor (CFP2) dominiert mittlerweile alle kommerziellen Standardprodukte. Dies sind die Anschlüsse, die Sie wahrscheinlich schon an Telekommunikationsgeräten gesehen haben, und viele sind verwirrt darüber, dass diese Anschlüsse viel größer sind als der QSFP28, mit dem die meisten vertraut sind. Jetzt kennen Sie eine der Möglichkeiten, sie zu verwenden (aber es ist besser, zusätzlich sicherzustellen, dass die Ausrüstung mit CFP2-ACO/DCO arbeiten kann).
Vergleich von QSFP28- und CFP2-Steckern am Beispiel des Juniper AXC6160
Neben kompakten Größen werden auch Modulationsverfahren verbessert. Alle mir bekannten CFP2-ACO/DCO-Produkte unterstützen nicht nur die DP-QPSK-Modulation, sondern auch QAM-8 / QAM-16. Deshalb heißen diese Module 100G/200G. Der Kunde kann je nach Aufgabenstellung selbst die für ihn passende Modulation wählen. In naher Zukunft sollen Module erscheinen, die Geschwindigkeiten von bis zu 400G pro optischem Kanal unterstützen.
Entwicklung von Akazienlösungen
Allerdings nutzen Ultra Long Haul (ULH)-Lösungen in den allermeisten Fällen klassische nichtmodulare lineare Schnittstellen, die eine größere Reichweite, ein besseres OSNR und höhere Modulationsgrade bieten. Der Hauptanwendungsbereich kohärenter Module sind daher hauptsächlich Merto-/Regionalnetzwerke. Wenn du schaust , dann ist klar, dass sie es wahrscheinlich getan haben gute Aussichten:
DSP-Hersteller
Globale Hersteller kohärenter DSPs, die diese an Drittunternehmen verkaufen, sind:
Hersteller CFP2-ACO/DCO
Hersteller kohärenter ACO/DCO-Module:
- CFP2-ACO; CFP2-DCO; CFP-DCO
- Oclaro (zum Zeitpunkt des Schreibens von Lumentum übernommen)
- CFP2-ACO und CFP2-DCO
- CFP-DCO
- CFP2-ACO; CFP4-ACO
Wenn man bedenkt, dass sich einige dieser Unternehmen in einem Zustand befinden und Akquisitionen wird der Markt für Anbieter solcher Lösungen meiner Meinung nach schrumpfen. Die Herstellung solcher Module ist eine komplexe technologische Produktion, daher wird es vorerst und meiner Meinung nach noch für längere Zeit nicht möglich sein, sie von Lieferanten im Himmlischen Imperium zu kaufen.
Auswirkungen auf die Branche
Das Aufkommen solcher Module führte zu einer leichten Veränderung des Ökosystems der auf dem Markt angebotenen Lösungen.
- Erste
Hersteller begannen, sie in klassischen (Transponder-)DWDM-Lösungen als reguläre lineare Schnittstellen zu verwenden. Den Bonus der Modularität, Flexibilität und Kostenreduzierung erhalten (solche Lösungen werden übrigens oft als Alien Wavelength gewählt). Zum Beispiel:
- (Wacholder)
- (Infinera)
- Zweitens
Hersteller, die bereits Telekommunikationsgeräte – Switches und Router – anbieten, haben ihre Produktpalette erweitert und zusätzlich Unterstützung für solche Module hinzugefügt . Zum Beispiel:
- Wacholder (MX/QFX/ACX)
- Cisco (NCS/ASR)
- Nokia (SR)
- Arista (7500R)
- Edge-Core (Cassini AS7716-24SC)
Alle aufgeführten Hersteller haben bereits Platinen für Router oder Switches in ihren Ausstattungslinien, die kohärente CFP2-Module unterstützen.
- separat
Erwähnenswert sind interessante Trends in der Weltgemeinschaft, zum Beispiel das Projekt Einer der Schwerpunkte liegt dabei auf der Entwicklung . Der Aufbau solcher Netzwerke ermöglicht die Integration von Geräten in Open-Source-Steuerungssysteme und macht die Interaktion zwischen Herstellern optischer Systeme transparenter und offener. Darüber hinaus ist geplant, auf den Geräten selbst (beide Transponder mit DCO-Modulen und ROADM/EDFA) Software verschiedener Anbieter zu verwenden (z. B ). Daher bleibt der Trend in den letzten Jahren die Vereinheitlichung der Komponentenbasis von Lösungen und die Einzigartigkeit von Softwareentwicklungen, bei denen ein ziemlich großer Einsatz auf Open Source gesetzt wird.
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Source: habr.com