🥇koherenta CFP WDM (100G/200G) och deras tillämpning i DWDM-system

De första pressmeddelandena om koherenta CFP-moduler (coherent CFP optical pluggable modules) började dyka upp för ungefär 5-6 år sedan. Då var deras användning i optiska tätningar något nytt och betraktades egentligen som en nischlösning. Nu, sex år senare, har dessa moduler blivit en integrerad del av telekomvärlden och fortsätter att öka i popularitet. Vilka typer finns det, vad skiljer dem åt och vilka lösningar baseras på dem (och självklart bilder under spoilerna) – allt detta finns nedan. För att läsa artikeln behöver du förståelse för de grundläggande principerna för DWDM-system.

En kort tillbakablick.

Historiskt sett blev CFP-formfaktorn den första för optiska pluggmoduler med en överföringshastighet på 100G, och den blev också den första formfaktorn för CFP-WDM-lösningar. Vid den tiden fanns det två lösningar på marknaden:

1. CFP från Menara (numera en del av IPG Photonics), som möjliggjorde överföring av fyra kanaler med 28Gbps i den standardiserade DWDM-frekvensgitter på 50GHz med hjälp av pulserad modulering. Den fick inget stort genomslag, även om den i princip hade intressant potential för att bygga metronät. Dessa moduler kommer vi inte att behandla längre fram i artikeln.

2. CFP från pionjärerna – Acacia pressmeddelande, byggd med den mest avancerade teknologin för koherent detektering vid den tidpunkten, med användning av DP-QPSK-modulering.

Vad var genombrottet för modulerna från Acacia: — det var den första modulen i branschen som erbjöd en separat koherent kanal på 50GHz 100Gbit DP-QPSK
— helt omskicklig (tunable) i C-band

Innan detta såg liknande lösningar alltid ut ungefär så här: en linjär laser var en icke-avtagbar komponent i kretskortet, där det endast fanns en kontakt för kundens optiska modul. Det såg ungefär ut så här:

Jag påminner om att detta var 2013.

Denna modul ersatte den klassiska linjära DWDM-gränssnittet på den klassiska transpondern, som arbetar i C-band och kan förstärkas, multiplexeras etc.
Nu har principerna för uppbyggnad av koherenta nätverk blivit de facto-standard inom branschen, och detta överraskar ingen längre, medan densiteten och räckvidden för optiska tätningar har ökat mångfalt.

Modulkomponenterna

Der första modulen (Acacia) var en typ av CFP-ACO. Nedan ges en kort översikt över vad som särskiljer kohärenta CFP-moduler. Men först måste vi göra en liten avstickare och förklara lite om vad DSP är, som till stor del utgör hjärtat i denna teknologi.

Lite om modulen och DSPModulen består generellt av flera komponenter

Bredbandsjusterbar laser
Kohärent modulator med dubbel polarisation
Digital till analogomvandlare (DAC/ADC) - en DAC som omvandlar den digitala signalen till optisk och vice versa.
Digital signal processor (DSP) - återställer nyttig information från signalen genom att ta bort de påverkan som uppstår på den nyttiga signalen under överföringen. Specifikt:

Kompensation av kromatisk dispersion (CMD). Dess matematiska kompensationsreserv är i princip obegränsad. Och det är fantastiskt, eftersom fysisk kompensation av CMD alltid har medfört en hel del problem, eftersom det har lett till förstärkning av icke-linjära effekter i fibrerna. Mer om icke-linjära effekter kan du läsa på nätet eller i boken
Kompensation av polariseringsmode dispersion (PMD). Kompensationen sker även på ett matematiskt sätt, men på grund av den komplexa naturen av PMD är detta en mer komplicerad process, och just PMD är nu en av de främsta orsakerna till begränsningar i räckvidden för optiska system (förutom dämpning och icke-linjära effekter).

DSP arbetar med mycket höga symbolspeed, i de nyaste systemen i hastigheter runt 69 Gbaud.

Så vad är de olika?

Kohärenta optiska moduler särskiljs av placeringen av DSP:

CFS-ACO - På modulen finns endast den optiska delen. All elektronik finns på kortet (card; board) av utrustningen där modulen sätts in. Vid den tiden fanns det helt enkelt ingen teknologi för att placera DSP inuti den optiska modulen. I princip är detta moduler av första generationen.
CFP-DCO - I detta fall är DSP placerat i den optiska modulen. Modulen är en fullständig "boxlösning". Det är moduler av andra generationen.

Extern modul har helt samma formfaktor. Men de har olika innehåll, konsumtion (DCO är ungefär dubbelt så hög) och värmeutveckling. Därför har även lösningsleverantörerna viss flexibilitet – ACO ger en djupare integration av lösningar, DCO möjliggör att få en "plug-and-play"-lösning som använder en optisk modul som en LEGO-kloss för att bygga sin lösning. En särskild punkt är att i överväldigande majoriteten av fallen kan ett par DSP-enheter endast fungera med produkter från samma tillverkare. Detta medför vissa begränsningar och kan potentiellt göra DCO-moduler mycket mer attraktiva för interoperabilitetsuppgifter..

Lösningens evolution

Eftersom framsteg inte står stilla och MSA konstant utvecklar nya standarder, har den senaste formfaktorn som lyckats rymma DSP det är CFP2. Förresten tror jag att de är nära nästa steg. Här är CFP4-ACO.Av en slump snubblade jag över detta under: Men jag känner inte till några kommersiella produkter med sådana moduler ännu.

Formfaktorn (CFP2) dominerar just nu på alla färdiga kommersiella produkter. Det är faktiskt dessa kontakter som ni säkert har sett på telekomutrustning, och många blir förvirrade över att dessa kontakter är mycket större än de QSFP28 som de flesta är vana vid. Nu vet ni vad en av deras tillämpningar är (men det är bäst att dubbelkolla att utrustningen kan hantera CFP2-ACO/DCO).
jämförelse mellan kontakter QSFP28 och CFP2 med exempel på Juniper AXC6160.

Förutom kompakta storlekar förbättras också moduleringen. I alla kända produkter med CFP2-ACO/DCO stöds inte bara DP-QPSK-modulering utan även QAM-8/QAM-16. Det är därför dessa moduler kallas 100G/200G. Kunden kan själv välja önskad modulering beroende på uppgifterna. Under den närmaste framtiden ska det dyka upp moduler som stöder hastigheter upp till 400G på en optisk kanal.

Evolutionen av Acacia-lösningar.

Emellertid används i överväldigande majoriteten av fallen klassiska icke-modulära linjärgränssnitt för Ultra long haul (ULH)-lösningar, som möjliggör längre räckvidd, bättre OSNR och högre moduleringnivåer. Därför är den främsta tillämpningen av koherenta moduler huvudsakligen i metro/regionala nät. Om man tittar hit, kan man se att de, troligtvis, har goda utsikter:

Producenter av DSP.

De globala tillverkarna av coherent DSP som säljer dem till tredjeparts företag inkluderar:

Tillverkare av CFP2-ACO/DCO

Tillverkare av koherenta moduler ACO/DCO:

Acacia CFP2-ACO; CFP2-DCO; CFP-DCO
Oclaro (vid tidpunkten för skrivandet uppköpt av Lumentum)
Lumentum CFP2-ACO och CFP2-DCO
NeoPhotonics CFP-DCO
Finisar CFP2-ACO; CFP4-ACO
Menara CFP2-DCO

Med tanke på att vissa av dessa företag är i ett tillstånd av bedömningar och föreslagna sammanslagningar och förvärv, kommer marknaden för leverantörer av sådana lösningar, som jag ser det, att krympa. Tillverkningen av sådana moduler är en komplex teknologisk process, så att köpa dem från leverantörer i Kina kommer nog att ta lång tid innan det är möjligt.

Påverkan på industrin

Förekomsten av sådana moduler har lett till en liten transformation av ekosystemet för de lösningar som erbjuds på marknaden.

För det första

Har tillverkarna börjat använda dem i klassiska (transponder) DWDM-lösningar som vanliga linjegränssnitt. De erhåller bonusar av moduläritet, flexibilitet och kostnadsminskningar (för övrigt väljs sådana lösningar ofta som Alien Wavelength). Till exempel:

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

För det andra

Har tillverkare som redan tillhandahåller telekomutrustning — switchar och routrar, utökat sitt sortiment och lagt till stöd för sådana moduler, vilket närmar oss de så kallade IPoDWDM-systemen. Till exempel:Juniper (MX/QFX/ACX)

Cisco (NCS / ASR)
Nokia (SR)
Arista (7500R)
Edge-Core (Cassini AS7716-24SC)
Alla de nämnda tillverkarna har redan kort i sina produktlinjer för routrar eller switchar som stöder koherenta CFP2-moduler.

Separat

bör nämnas intressanta trender inom det globala samfundet, som projektet

TIP en av fokusområdena för vilket är utvecklingen av öppna optiska nätverk. Byggandet av sådana nätverk kommer att möjliggöra integration av utrustning i öppna styrsystem, vilket gör interaktionen mellan tillverkarna av optiska system mer transparent och öppet. Dessutom planeras användning av programvara från olika leverantörer på själva enheterna (både på transpondrar med DCO-moduler och på ROADM/EDFA).Till exempel Ipinfusion). Därför är det senaste årets trend att enhetliggöra komponentbaserna för lösningar och skapa unika mjukvaruutvecklingar där en stor satsning görs på open source.

Tack för din uppmärksamhet, jag hoppas att den här artikeln har varit intressant och användbar för dig. Ytterligare frågor kan du ställa i kommentarerna eller personligen. Om du har något att tillägga om detta ämne, skulle jag vara mycket glad.

huvudbilden för artikeln är hämtadFrån webbplatsen www.colt.net, jag hoppas att de inte har något emot det.

Endast registrerade användare kan delta i omröstningen. Logga in, tack.