Dokąd zmierza transmisja koherentna?
Powszechnie wiadomo, że największe zapotrzebowanie na przepustowość i jednocześnie największe restrykcje związane ze zużyciem energii pochodzą z centrów przetwarzania danych. Pobór mocy, obudowa, gęstość portów na przednim panelu to tylko niektóre z aspektów, jakie rozważyć należy podczas wdrażania optyki koherentnej. Dokąd zmierza transmisja koherentna?
Każda nowa technologia transmisji światłowodowej przechodzi bardzo podobną drogę do uzyskania standaryzacji. Po pierwsze, kiedy technologia jest zupełnie nowa, zazwyczaj jest wdrażana na „kartach liniowych”. Na tym etapie każdy producent może opracować własne unikalne rozwiązania i próżno nam szukać tutaj jakiejkolwiek kompatybilności czy interoperacyjności z kartami innych producentów. Następnie te same funkcje budowane są w postaci układu transpondera, zazwyczaj 5 × 7 cali zgodnie z MSA. Te układy mają jasno określone rozmiary oraz wejścia/wyjścia, natomiast wewnętrzne operacje są specyficzne dla każdego producenta.
To sprawia, że na kartach liniowych możemy instalować moduły od różnych producentów, natomiast dla prawidłowej komunikacji po obu stronach toru optycznego będziemy musieli zainstalować karty liniowe z układami pochodzącymi od jednego producenta. W kolejnym etapie układ transmisji światłowodowej jest umieszczany w ustandaryzowanej obudowie modułów optycznych, dzięki czemu będziemy mogli instalować go w działającym systemie, bez przerywania jego pracy. Jest to etap, w który obecnie wkracza transmisja koherentna 400G.
Budżet mocy wkładek QSFP28 LR4 to zazwyczaj kilka decybeli. Jak połączymy to z faktem, że transmisja odbywa się w drugim oknie optycznym, gdzie straty wtrąceniowe wynoszą 0,35 dB na 1 km włókna, uzyskanie większych dystansów wkładek zaczyna być problematyczne. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że standard jasno określa wartość maksymalnego poboru mocy wkładki, która wynosi 4,5 W. Jak zatem poradzić sobie z transmisją pojedynczej „setki” na dłuższy dystans? Czy możemy jakoś wzmocnić ten sygnał?
Powszechnie wiadomo, że największe zapotrzebowanie na przepustowość i jednocześnie największe restrykcje związane ze zużyciem energii pochodzą z centrów przetwarzania danych. To właśnie tutaj kluczowe jest to, ile modułów optycznych będziemy w stanie zainstalować na standardowej płycie czołowej 1RU. Kolejnym wymogiem stawianym przez centra przetwarzania danych jest to, aby porty w urządzeniach sieciowych mogły być jak najbardziej uniwersalne, tzn. żeby do tego samego portu można było zainstalować moduły optyczne do połączenia z przełącznikiem w sąsiadującej szafie, jak i do tego oddalonego o setki kilometrów. W przypadku portów 10G udało się to uzyskać wraz z pojawieniem się wkładek SFP+/XFP DWDM, z kolei w przypadku portów 100G taką rolę odgrywają moduły koherentne CFP-DCO oraz CFP2-DCO. Obecnie sytuacja wygląda analogicznie dla transmisji 400G: moduły optyczne pojawiają się w formacie CFP2 oraz QSFP-DD.
CFP2 – to format, w którym z pewnością transmisję koherentną 400G zaimplementować najłatwiej. Jest on wystarczająco duży i dostarcza wystarczająco dużo energii, aby umożliwić pracę obecnej generacji układów DSP 7nm. Będzie to jednak wymagać specjalnych portów w urządzeniach wspierających 400G, gdyż oryginalny standard CFP2 został zaprojektowany dla wsparcia maksymalnie 200G.
QSFP-DD – pozwala zainstalować znacznie więcej gniazd w 1RU, co sprawia, że jest to oczekiwana forma modułu optycznego przez centra przetwarzania danych. Natomiast obecna technologia układów DSP 7nm pozwala uruchomić koherentną optykę 400G przy zasilaniu 15W, co dla części dostępnych dzisiaj portów QSFP-DD może stanowić wyzwanie, gdyż do niedawna standard ten zakładał pobór mocy do 12W.
Pobór mocy, obudowa, gęstość portów na przednim panelu to tylko niektóre z aspektów, jakie rozważyć należy podczas wdrażania optyki koherentnej. Nie możemy jednak zapominać o tym, co dzieje się z sygnałem po stronie optycznej. To, co znaliśmy z transmisji 100G i 200G, czyli modulację QPSK czy 16QAM z szybkością transmisji 32Gbaud, pozwoliłoby nam na uzyskanie transmisji 400G na bardzo krótkie dystanse, gdyż zostawiając prędkość 32Gbaud, musielibyśmy zamiast 16QAM wykorzystać modulację 64QAM. Druga opcja, jaką mamy, to podwojenie prędkości do 64Gbaud, co pozwoli na uzyskanie 400G przy modulacji 16QAM. Niestety temat ten jest znacznie bardziej skomplikowany, otóż o ile 32Gbaud możemy zmieścić w kanale 50GHz, to już 64Gbaud nie. Przejście do siatki 100GHz oznaczałoby znaczne zmniejszenie przepustowości światłowodu, z 96 kanałów przy siatce 50GHz do 48 kanałów przy siatce 100GHz. Sygnał z szybkością 64Gbaud może być transmitowany w kanałach rozmieszczonych co 75GHz. To oznacza, że zastosowanie specjalnych filtrów pozwoli na przesłanie w pojedynczym światłowodzie 64 niezależnych kanałów 400G. Nasuwa się jednak pytanie: czy to dobry kierunek? Już dzisiaj trwają prace nad optyką 800G i szybkością przekraczającą 90Gbaud, która z kolei będzie wymagać siatki 100GHz.
W Salumanus skupiamy się na takim doborze rozwiązań, aby sprostały wymaganiom szybko rozwijającego się świata telekomunikacji. Śledźcie razem z nami kierunki rozwoju oraz nowe technologie transmisji światłowodowej.