400G ZR & ZR+ : le point de vue d'une société d'ingénierie de systèmes

« Les optiques cohérentes enfichables 400G comme les variantes ZR et ZR+ ont une grande complexité intégrée avec leur immense fonctionnalité..”

Introduction à l'optique cohérente enfichable 400G

La technologie Coherent est la norme pour les réseaux de fibre optique pour les transmissions de 100 Gbit/s et plus à des distances >= 40 km depuis plus de 10 ans. Les connexions de données depuis la périphérie jusqu'au cœur s'appuient fortement sur une optique cohérente. Dans le Montée en puissance de l'optique enfichable cohérente 400G, nous avons parlé de la bifurcation du marché optique cohérent en deux segments distincts centrés sur : 

1. Capacité et portée de performances les plus élevées (généralement intégrées) 
2. Enfichable avec un faible encombrement, une faible consommation d'énergie et un faible coût 

Vers 2017, l'OIF (Forum d'interconnexion de réseaux optiques) commencé à former un accord de mise en œuvre (400ZR) dans le but de réduire le coût des interconnexions des centres de données. Il a été déterminé que la façon d'y parvenir serait de déplacer les fonctions cohérentes du transpondeur dans le routeur. Alors qu'il y avait déjà eu des optiques cohérentes branchées sur le routeur, il a été reconnu que pour vraiment réduire les coûts et augmenter l'efficacité, l'optique client et l'optique cohérente devaient être dans le même facteur de forme. L'accord de mise en œuvre OIF 400ZR a normalisé la voie à suivre en utilisant form factor tels que QSFP-DD et OSFP qui peuvent être installés directement dans un routeur ou un commutateur dans un centre de données. Entre autres avantages, ce type de pluggable révolutionne l'IP sur DWDM (IPoDWDM) en éliminant la pénalité d'empreinte précédente des optiques DWDM qui étaient historiquement environ 2 fois plus grandes que les optiques clientes. 

L'OIF 400ZR définit en outre l'interface cohérente enfichable 400G pour une utilisation sur des liaisons point à point jusqu'à 120 km. Les applications cibles du 400ZR comprennent l'interconnexion des sites de mise en cache des centres de données locaux aux bureaux des points de présence métropolitains (POP ou backhaul) et l'interconnexion de plusieurs centres de données dans les zones métropolitaines.  Les avantages de l'optique cohérente enfichable incluent : 

1. Moindre coût 
2. Complexité réduite du réseau 
3. Interopérabilité multifournisseur 
4. Portée plus longue 

Alors que ces applications DCI de moins de 120 km pilotées par des hyperscalers étaient au centre de 400ZR, la demande continue de stimuler et d'étendre la technologie à d'autres segments de marché et applications telles que la fourniture Interconnexion 400G aux grands réseaux d'entreprise et dans les anneaux de métro, éliminant le besoin de systèmes de transport/ligne coûteux. Les centres de données d'entreprise et les réseaux métropolitains sont confrontés à un trafic de données croissant, ce qui exerce une pression sur les performances du réseau. Les solutions de réseau DCI et métro de nouvelle génération sont centrées sur des liaisons DWDM moyenne portée et haute capacité avec prise en charge du 400G. Cependant, les opérateurs de câble et de télécommunications et les fournisseurs de services de réseau de transport ont des besoins différents, ce qui a conduit aux multiples normes liées au 400ZR d'origine. y compris OpenZR+, OpenROADM, et Cable Labs P2P.  Nous en discutons certains dans notre livre blanc "Le guide de l'opérateur réseau sur les dernières avancées en 400G et 800G”. 

Normes, facteurs de forme et puissances de transmission - Oh mon dieu ! 

Dans l'industrie, vous verrez 400ZR/400G ZR et OpenZR+/400G ZR+ utilisés de manière interchangeable. Il s'agit respectivement du nom standard/du nom enfichable. Au niveau de l'organisation, la différence entre les 400ZR et le OpenZR+ normes est que le 400ZR est géré par l'OIF et que l'OpenZR+ est organisé comme un groupe MSA avec tous les principaux acteurs de l'industrie travaillant ensemble. Le 400ZR n'est évalué qu'à des distances de 120 km et n'a pas d'options de modulation ou de débit multiples, tandis que l'OpenZR + (400ZR +) est ouvert à la configuration pour différents débits de modulation et de données, ce qui présente beaucoup plus d'options ainsi que des complexités supplémentaires. 

Semblable à ce qui s'est passé sur le reste du marché 400G au cours des 2-3 dernières années, le facteur de forme QSFP-DD devient le leader du marché des optiques cohérentes de ce type. Les principales caractéristiques de 2 formes de produits de base pour 400G ZR et 400G ZR+ sont présentées ci-dessous : 

400G ZR QSFP-DD  

• Accord de mise en œuvre de l'OIF
• Bande C DWDM réglable (espacement de 100 et 75 GHz)
• 400GbE
• DP-16QAM 
• C-FEC (correction d'erreurs directe concaténée)
• Puissance d'émission > -10 dBm 
• jusqu'à 120 km de portée (avec amplification) 

Note: la spécification OIF TX définit –10 dBm comme valeur minimale, cependant, la puissance TX sera généralement supérieure à celle à –8/–9 dBm. De plus, une version 400G ZRHT QSFP-DD devient également disponible, qui sera une variante «haute transmission» autour de 0 dBm. 

400G ZR+ QSFP-DD  

• OpenZR+ MSA
• Bande C DWDM réglable (espacement de 100 et 75 GHz)
• 400G-100G multi-taux
• DP-16QAM (400G) / DP-8QAM (300G / DP-QPSK (200G/100G) 
• O-FEC (Open Forward Error Correction) et C-FEC
• Puissance d'émission : 
  • -10 dBm => valeur minimale de la spécification OpenZR+ 400G 
  • ~0 dBm => valeur attendue pour de nombreux opérateurs 
  • >0 dBm => développement continu 
• 500 km + portée (avec amplification) - La portée réelle variera en fonction de la conception du réseau

Bien qu'une puissance de sortie TX de -10 dBm soit la spécification minimale pour l'une ou l'autre des normes de l'industrie, cela présente des limites en termes de distance, comme nous l'avons vu dans les premiers déploiements de 400G ZR et également dans les déploiements de friches industrielles avec la conception de réseau de transport existante. La plupart des OLS (systèmes de lignes optiques) ou ROADM (reconfigurable multiplexeurs optiques add-drop) généralement ont une exigence d'entrée de 0 dBm. Donc, s'il est nécessaire de se connecter à d'autres types d'équipements de transport tels qu'un OLS ou des ROADM le long du réseau, soit parce qu'il y a une route existante là-bas, soit parce que vous devez parcourir des distances ultra longues, une entrée minimale de 0 dBm est requise pour ces systèmes versus a – 10 dBm. Une puissance de sortie TX de -10 dBm est un signal optique trop faible et ne pourra pas s'interfacer avec un OLS ou un ROADM en raison de cette exigence d'alimentation. Les produits à puissance de transmission plus élevée (0 dBm) offrent un budget de liaison accru et réduisent la dépendance à l'amplification. Plus vous réduisez la dépendance à l'amplification, meilleur est le rapport OSNR (rapport signal optique sur bruit) que vous obtiendrez dans une liaison et plus vous pourrez aller loin.   

Sur cette note, il semble que 0 dBm devienne la nouvelle exigence minimale non officielle alors que le marché tend vers 400G ZR+ et toute la flexibilité et la capacité qu'apporte l'Open ZR+, y compris les demandes de +3 dBm, +5 dBm, etc. Comment cette puissance d'émission plus élevée est-elle obtenue ? Essentiellement avec un mini EDFA (amplificateur à fibre dopée à l'erbium) intégré directement dans l'émetteur-récepteur qui est capable d'augmenter les niveaux de transmission de -10 à 0, +3 ou plus. Bien sûr, le compromis est qu'une puissance de transmission plus élevée provient d'une consommation d'énergie plus élevée et d'une conception très complexe pour adapter le composant d'amplification dans un espace déjà restreint avec le facteur de forme QSFP-DD actuel. Ainsi, les optiques à -10 dBm auront toujours un point idéal avec des applications à 120 km ou moins qui conviennent à un budget de puissance inférieur. 

Ils sont enfichables : pas Plug-n-Play 

Avec toute l'excitation et les promesses offertes par cette nouvelle technologie cohérente, il convient de garder à l'esprit qu'il ne s'agit pas simplement d'un émetteur-récepteur que l'on peut acheter sur étagère, brancher et s'attendre à fonctionner. Contrairement aux 10G LR et 100G LR4 par exemple, qui sont assez simples en termes de déploiement, les variantes 400G ZR et ZR+ ont beaucoup de complexité intégrée avec leur immense fonctionnalité. Ces optiques doivent être considérées dans le contexte de la conception d'un réseau complet : la puissance TX, l'amplification, le type de Mux/Demux, la portée de la fibre, l'OSNR, les ROADM, etc., tous ces facteurs sont importants pour une mise en œuvre réussie du réseau. Technologie 400G ZR/ZR+. C'est pour cette raison que Precision OT a écrit ceci papier blanc, et ce que vous ne pouvez pas y trouver, vous pouvez certainement le découvrir en donnant à nos experts en réseau une appel. Nous avons de l'expérience avec les réseaux IP et les réseaux de transport et tout ce qui se trouve entre et le long de la périphérie. Nos équipes d'ingénierie, de développement et d'intégration de systèmes travaillent dur sur des solutions externes pour rendre toutes les options 400G ZR / ZR+ plus déployables et plus faciles à utiliser pour tous les niveaux de fournisseurs de réseau. 

Une approche d'ingénierie et d'intégration des systèmes 

Lorsqu'il s'agit de déployer le 400ZR dans votre réseau, il n'existe pas d'approche de gestion unique. En fonction du degré d'intégration que vous devez effectuer avec l'infrastructure réseau existante par rapport au nouveau déploiement, votre réseau doit être suffisamment flexible pour gérer chaque situation unique. Que votre monde soit celui de l'IP, du transport ou quelque part entre les deux, Precision Optical Technologies vous offre une compréhension large et approfondie de tout ce qui concerne les réseaux de fibre optique.