800G 네트웍에서 실제 광학성능 이해

5세대 코히어런트 DSP는 파장 용량을 Shannon 이론적 한계에 가깝게 밀어 넣습니다. 그러나, 실질적인 이점은 약 800G 파장보다 적을 수 있고, 지역에서 해저 거리에 걸쳐 400G에서 600G 파장을 가능하게 하는 것입니다.

광 네트워킹 공급 업체가 더 높은 용량의 파장을 지원하는 5세대 코히어런트 DSP 칩을 발표함에 따라, 실제 WDM 네트워크에서 800G 파장의 실제 성능에 비해 고도로 제어되고 최적화 된 현장 시험 또는 실험실 실험과는 달리 일부 혼란이 발생했습니다. 표준 싱글모드 파이버보다 캐리어는 대부분의 WDM 응용 분야에서 100 – 220km의 광학거리를 예상해야합니다. 800G 헤드 라인을 잡는 업계의 일부보다 훨씬 적지만, 광학 도달 성능에 영향을 미치는 요소에 대한 간단한 검토를 통해 차이점을 쉽게 설명 할 수 있습니다.

새로운 5 세대 코 히어 런트 DSP는 중요한 기술적 성과와 푸시 파장 용량을 Shannon 이론적 한계에 가깝습니다. 그러나, 실질적인 이점은 약 800G 파장보다 적을 수 있고, 지역에서 해저 거리에 걸쳐 400G에서 600G 파장을 가능하게하는 것에 관한 것이다.

용량 대 도달 범위

코히어런트 옵틱에서 변조는 디지털 1과 0을 전송 속도 또는 전송률로 전송되는 심볼로 인코딩하는 데 사용됩니다. 32QAM 또는 64QAM과 같은 고차 변조는 심볼 당 더 많은 비트를 인코딩하지만 QPSK 또는 8QAM과 같은 복잡도가 낮은 변조와 비교하여 더 짧은 광학 범위의 트레이드 오프를 제공합니다.

고차 변조는 더 많은 성상도 포인트를 사용하며, 더 밀접하게 간격을두고 수신기에서 더 높은 광 신호 대 잡음비 (OSNR) 요구 사항이 발생합니다 (그림 1). 32QAM 및 64QAM 변조에 대한 더 높은 OSNR 요구 사항으로 인해 이러한 파장에 대한 광학 도달 거리가 짧아집니다.

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코히어런트 광학에서의 용량 대 광학적 도달 범위 상쇄로 인해, 고용량 변조에 의존하기 때문에 고용량 600G – 800G 파장은 단거리 응용 제품으로 제한되었습니다. LH (Long Haul), ULH (Ultra Long Haul) 및 해저 응용 분야는 더 낮은 차수의 변조 형식을 사용할 수있는 저용량 200G – 400G 파장으로 제한되었습니다.

그러나 5 세대 DSP의 주요 이점 중 하나는 90Gbaud 이상의 전송을 지원한다는 것입니다. 보오율이 높으면 400G – 600G 파장이 LH / ULH / 해저 응용 분야에 적합한 낮은 차수 변조 형식 (8QAM 또는 확률 적 성상 형 16QAM)을 사용할 수 있습니다. 불행히도 800G 파장은 여전히 32QAM 및 64QAM 변조를 사용해야 하므로 광학적 범위가 제한됩니다.

800G : 실제 성능

변조 형식은 일반적인 실제 네트워크에서 고용량 파장을 제한하는 유일한 요소는 아닙니다. 광섬유 유형, 광섬유 감쇠 사양 및 스팬 거리 (손실)도 광학 범위를 정의하는 데 중요한 역할을합니다.

모든 공급 업체가 동일한 물리 및 본질적으로 동일한 기본 핵심 기술을 사용하여 작동하므로 업계의 최신 기술을 기반으로하는 대부분의 최신 코히어런트 광학 장치는 유사한 용량 대 성능 곡선을 따라 작동합니다. 그렇기 때문에 제품과 성능을 차별화하려는 노력에도 불구하고 현재 네트워크 사업자는 선택한 공급 업체에 관계없이 실제 네트워크를 통해 100-220km의 일반적인 800G 파장 전송 범위를 기대할 수 있습니다.

그렇다고 벤더가 기회가 주어지면 성능 한계를 뛰어 넘는 것을 싫어한다는 의미는 아닙니다. 기꺼이 파트너로서 파트너로 올바른 네트워크에서 더 큰 범위의 시험을 어떻게 수행 할 수 있습니까? 두 가지 일반적인 전략이 있습니다.

첫째, 실제 WDM 네트워크에서 트랜스 폰더는 일반적으로 구성 요소 에이징 (10 – 15 년), 온도 변화, 구성 요소 편차, PDL (Polarization Dependance Loss), 편광 모드 분산과 같은 요소를 수용하기 위해 2 ~ + 3dB의 여유 여유를 통합합니다. (PMD) 및 비선형 성 손상. 여분의 마진은 WDM 네트워크 수명 동안 적절한 작동을 보장하는 데 필수적입니다.

WDM 설계에 이러한 여유 여유를 포함하면 일반적으로 "이상적인"시나리오에 비해 실제 네트워크에서 실제 운영 범위를 40 – 50 % 줄입니다. 따라서 시험판에서 도달 범위를 극대화하려는 공급 업체는 이러한 여유없이 운영 될 수 있습니다. 또한 공급 업체는 테스트 파장의 양쪽에 가드 밴드를 추가하여 인접 채널의 비선형 성 페널티를 줄이거 나 제거하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

한편, 전술 한 바와 같이, 섬유 유형, 감쇠 및 스팬 손실은 최대 광학 도달 범위를 정의하는 데 큰 역할을하기 위해 결합된다. 그렇기 때문에 현대의 해저 네트워크는 우수한 잡음 지수와 일관되고 비교적 짧은 스팬 거리를 가진 인라인 증폭기 (리피터)와 함께 특수 초 저손실 (ULL) 광섬유 (<01.7 dB / km)를 사용하여 대양 길이로 전송을 확장하는 이유입니다. . 따라서 공급 업체가 더 긴 범위를 보여주기 위해 사용할 수있는

두 번째 전략은 표준 단일 모드 광섬유 (예 : SMF-28)보다 성능이 크게 떨어지는 저손실 (LL) 또는 ULL 광섬유 유형을 사용하는 네트워크를 찾는 것입니다. 0.22 – 0.25 dB / km. 이러한 프리미엄 LL / ULL 파이버 중 일부는 기술적으로 제조업체의 표준 단일 모드 포트폴리오의 일부이지만 성능면에서는 거의 표준이 아니며 대부분의 지상 네트워크에서는 일반적으로 사용되지 않습니다.

이러한 전략 중 하나를 사용하여 하나 이상의 800G 파장을 전송하면 업계에서 일반적으로 동의하는 것보다 더 긴 도달 거리가 실제 네트워크 시나리오에서 일반적 일 것입니다. 둘 다 사용하면 공급 업체가 훨씬 더 긴 도달 범위를 달성 할 수 있습니다. 따라서 네트워크 사업자들은 앞으로 몇 달 동안 다양한 공급 업체로부터 보게 될 일련의 800G 성능 발표를 평가할 때 몇 가지주의가 필요합니다. 특히 운영자는 각 결과를 생성 한 시나리오를 실제 네트워크 인프라의 구성 및 운영과 비교해야합니다.

800G 파장에서 400ZR의 영향

한편 400ZR 옵틱의 도입은 메트로 에지 및 데이터 센터 상호 연결 (DCI) 애플리케이션을위한 고용량 네트워크 계획에 영향을 미치고 있습니다. 새로운 400ZR 표준은 모듈 내부에 DSP를 통합하는 최대 120km 거리의 ​​상호 운용 가능한 플러그 가능 400G 코히어런트 모듈을 정의합니다. 코 히어런트 DSP를 광학 모듈에 통합하는 것은 오랫동안 산업 목표 였지만, 최근에는 저전력 7nm CMOS 기술의 가용성으로 실현 가능해졌습니다. 소형, 저비용, 저전력 및 플러그 형 폼 팩터로 인해 400ZR은 단거리, 대용량 전송 애플리케이션에 대한 확실한 선택입니다.

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400ZR 광학 장치를 도입하면 두 인터페이스가 동일한 단거리 응용 제품을 대상으로하거나 800G의 경우 제한 될 수 있으므로 800G 광학 장치에 대한 즉각적인 수요를 줄일 수 있습니다. 이 새로운 400ZR 광학 모듈은 1) 저비용, 2) 저전력, 3) 더 작은 크기, 4) 플러그 가능 형태 및 5) 상호 운용성으로 인해 고용량 단거리 응용 제품에 광범위하게 적용될 것으로 예상되며 동일한 배포 환경에서 800G 인터페이스와 경쟁합니다.

한계에 희망을

임의의 주어진 광학적 도달 범위에서, 통신 채널을 통해 얼마나 많은 정보가 전송 될 수 있는지에 대한 상한이 있다. 이 이론적 한계는 Nokia Bell Labs의 연구원 인 1949 년에 작성된 Claude Shannon의 유명한 논문 "수학 이론"에 정의되어 있습니다. 벤더가 제품과 성능을 차별화하는 것을 좋아하지만 현대의 코히어런트 광학 인터페이스는 모두 매우 유사한 기본 핵심 기술을 사용하여 동일한 "물리"하에서 작동합니다.

따라서 5 세대 DSP의 이점은 업계의 주목을받는 800G 파장을 지원하는 것이 아니라 보다 높은 전송 속도 (+ 90Gbaud)를 지원하여 지역, LH, ULH, 그리고 해저 네트워크. 단거리 (<120km) 응용 분야의 경우 400ZR / ZR + 광학 장치는 작은 크기, 저전력, 저렴한 비용 및 상호 운용성으로 인해 응용 분야를 지배 할 것으로 예상됩니다.

800G 파장, 특수 ULL 광섬유 유형 또는 일부 단거리 응용 분야에 적용 할 수 있습니다. 그러나 400ZR 옵틱은 이와 같은 단거리 고용량 응용 분야에서 경쟁 할 것입니다. 이동 통신사의 경우 네트워크의 발전을 계획 할 때 고용량 파장을 사용할 때 예상 할 수있는 실제적이고 현실적인 네트워크 성능을 이해하는 것이 중요합니다.

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