Перші прес релізи про появу когерентних CFP модулів стали з'являтися приблизно 5-6 років тому. Тоді їх використання в системах оптичного ущільнення було новинкою і було по суті нішевим рішенням. Зараз, після шести років, ці модулі щільно увійшли у світ телекому і продовжують набирати популярності. Які вони бувають, чим відрізняються і які рішення на їх основі пропонують (і звичайно картинки під спойлерами) – все це під катом. Для читання статті вам знадобиться розуміння базових принципів DWDM систем.
Короткий екскурс у минуле.
Історично для optical pluggable modules зі швидкістю передачі 100G першим став форм фактор CFP, він став першим форм чинником і для CFP-WDM рішень. На той момент на ринку було два рішення:
1. CFP від (нині входить в IPG photonics) дозволяє передавати в лінію окремих 4 канали 28Gbps у стандартній частотній сітці DWDM 50GHz з використанням імпульсної модуляції. Сильного поширення не набув, хоча в принципі мав цікавий потенціал для побудови metro мереж. Далі у статті такі модулі ми не розглядаємо.
2. CFP від піонерів – Acacia , побудований за передовою на той момент технології когерентного детектування з використанням модуляції DP-QPSK.
У чому був прорив модулів від Acacia: - Це був перший в індустрії модуль, який пропонував окремий когерентний канал 50ГГц 100Gbit DP-QPSK
- повністю перебудовується (tunable) в C-band
До цього подібні рішення завжди виглядали приблизно так: лінійний лазер був незнімним елементом плати, на якій знаходився лише один роз'єм під клієнтський оптичний модуль. Виглядало це приблизно так:
Нагадаю, на той момент це був 2013 рік.
Такий модуль заміняв класичний лінійний DWDM інтерфейс на класичному транспондері, що працює в C-band, який можна посилити, мультиплексувати і т.д.
Зараз принципи побудови когерентних мереж стали де-факто стандартом побудови в галузі і цим нікого не здивуєш, а щільність і дальність систем оптичного ущільнення зросла багаторазово.
Компоненти модуля
Перший їх (Acacia) модуль був типом CFP-ACO. Нижче подана коротка довідка, чим власне відрізняються когерентні CFP модулі. Але для цього спочатку треба зробити невеликий офтопік і розповісти небагато, що таке DSP, який багато в чому є серцем цієї технології.
трохи про модуль та DSPМодуль загалом складається з кількох компонентів
- Вузькосмуговий лазер, що перебудовується
- Когерентний модулятор із подвійною поляризацією
- Digital to analog сonverter (DAC/ADC) — ЦАП, який перетворює цифровий сигнал на оптичний і назад.
- Digital signal processor (DSP) – відновлює корисну інформацію із сигналу, видаляючи з неї впливи, що надаються на корисний сигнал у процесі передачі. Зокрема:
- Компенсація хроматичної дисперсії (CMD). Причому його запас математичної компенсації практично обмежений. І це чудово, оскільки фізична компенсація CMD завжди викликала чимало проблем, оскільки це викликало у себе посилення нелінійних ефектів у волокні. Детальніше про нелінійні ефекти ви можете почитати в інтернеті або
- Компенсацію поляризаційно-модової дисперсії (PMD). Компенсація так само відбувається математичним способом але в силу складності природи PMD, це є більш складним процесом і саме PMD є зараз однією з основних причин обмеження дальності роботи оптичних систем (за повз загасання і нелінійних ефектів).
DSP Працює на дуже високих символьних швидкостях, у новітніх системах це швидкість близько 69 Gbaud.
Тож у чому вони відрізняються?
Когерентні оптичні модулі відрізняють один від одного розташуванням DSP:
- СFP-ACO – На модулі знаходиться лише оптична частина. Вся електроніка розміщується на платі (card; board) обладнання, куди цей модуль вставляється. На той момент просто не було технологій, що дозволяють розмістити DSP усередині оптичного модуля. По суті це модулі першого покоління.
- CFP-DCO – у цьому випадку DSP розташований у самому оптичному модулі. Модуль є закінченим «коробковим рішенням». Це модулі другого покоління.
Зовні модулі мають абсолютно однаковий форм-фактор. Але мають різну начинку, споживання (DCO приблизно вдвічі більше) та виділення тепла. Відповідно і виробники рішень мають певну гнучкість - ACO дає більш глибоку інтеграцію рішень, DCO дозволяє отримати рішення "з коробки", використовуючи такий оптичний модуль як кубик лего для побудови свого рішення. Окремий момент — у переважній більшості випадків робота пари DSP можлива виключно одного й того ж виробника. Це накладає певні обмеження та .
Еволюція рішення
Оскільки прогрес не стоїть на місці і постійно розробляє нові стандарти, то останній форм-фактор у якому вдалося розмістити DSP це CFP2. Насправді вони, гадаю, близько до наступного кроку. Ось CFP4-ACOзовсім випадково я натрапив на це : Але комерційних продуктів на таких модулях я поки що не знаю
Форм фактор (CFP2) зараз переважає на всіх готових комерційних продуктах. Саме ці роз'єми ви напевно бачили на телеком устаткуванні і багатьох збиває з пантелику, що це роз'єми набагато більше звичних більшості QSFP28. Тепер ви знаєте один із способів їх застосування (але краще додатково переконатися, що обладнання вміє працювати з CFP2-ACO/DCO).
порівняння роз'ємів QSFP28 та CFP2 на прикладі Juniper AXC6160
Повз компактні розміри, так само вдосконалюються і способи модуляції. У всіх відомих мені продуктах CFP2-ACO/DCO, підтримується не лише модуляція DP-QPSK, а й QAM-8/QAM-16. Саме тому ці модулі називають 100G/200G. Замовник сам може вибрати модуляцію, що влаштовує його, виходячи із завдань. У найближчому майбутньому мають з'явитися модулі, що підтримують швидкості до 400G на один оптичний канал.
Еволюція рішень Acacia
Однак, у переважній більшості випадків для Ultra long haul (ULH) рішень використовуються класичні немодульні лінійні інтерфейси, які дозволяють забезпечити більшу дальність, кращий OSNR та вищі рівні модуляції. Тому основною сферою застосування когерентних модулів в основному є merto/regional мережі. Якщо подивитися , то видно що у них, мабуть, непогані перспективи:
Виробники DSP
Світовими виробниками coherent DSP, які продають їх для сторонніх компаній є:
Виробники CFP2-ACO/DCO
Виробники когерентних модулів ACO/DCO:
- CFP2-ACO; CFP2-DCO; CFP-DCO
- Oclaro (на момент написання статті поглинені Lumentum)
- CFP2-ACO та CFP2-DCO
- CFP-DCO
- CFP2-ACO; CFP4-ACO
Враховуючи, що частина цих компаній перебуває в стані і поглинань, ринок постачальників подібних рішень, як на мене, звужуватиметься. Виробництво таких модулів складне технологічне виробництво, тому купити їх у постачальників Піднебесної поки що і думаю досить довго буде неможливо.
Вплив на промисловість
Поява подібних модулів призвела до невеликої трансформації екосистеми пропонованих на ринку рішень.
- По перше
Виробники почали використовувати їх у класичних (транспондерних) DWDM рішеннях, як звичайні лінійні інтерфейси. Отримавши бонусом модульність, гнучкість та зниження вартості (до речі такі рішення досить часто вибираються як Alien Wavelength). Наприклад:
- (Juniper)
- (Infinera)
- По-друге
виробники обладнання, що вже постачають телеком - комутатори і маршрутизатори, розширили номенклатуру і додали в себе підтримку таких модулів, додатково . наприклад:
- Juniper (MX/QFX/ACX)
- Cisco (NCS/ASR)
- Nokia (SR)
- Arista (7500R)
- Edge-Core (Cassini AS7716-24SC)
Усі перелічені виробники в лінійках обладнання вже мають плати для маршрутизаторів або комутаторів, які підтримують когерентні CFP2 модулі.
- окремо
варто згадати й цікаві тренди у світовому співтоваристві, наприклад проект одним із фокусів якого є розробка . Побудова таких мереж дозволить інтегрувати обладнання до систем управління з відкритим кодом, роблячи взаємодію між виробниками оптичних систем більш прозорою та відкритою. Крім цього, на самих пристроях (як на транспондерах з використанням DCO модулів, так і на ROADM/EDFA) планується використання програмного забезпечення різних постачальників (наприклад ). Тому трендом останніх років залишається уніфікація компонентної бази рішень та унікальність програмних розробок, у яких на Opensource зроблено досить велику ставку.
Дякую за увагу, сподіваюся ця стаття виявилася вам цікавою та корисною. Додаткові питання ви можете поставити у коментарях чи особисто. Якщо вам є, що додати на цю тематику, буду дуже радий.
головна картинка для статті взятаЗ сайту , сподіваюся, вони не проти.
Тільки зареєстровані користувачі можуть брати участь в опитуванні. , будь ласка.
Вам цікава тематика DWDM?
-
Так, це моя робота (чи її частина)!
-
Так, цікаво іноді почитати про цей ваш ДИВИДИЕМ.
-
Ні, що я тут роблю? (Траволта.gif)
Проголосували 3 користувача. Утриманих немає.
Джерело: habr.com