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互联网技术详解 | 数据中心相干光技术应用(下)

【发布时间:2022-12-05】

400G ZR+

OpenZR+

学习完OIF 400G ZR,想必你与我一样,也觉得不过如此,纯光纤传输只能到40km,即便加上光放设备也只能做到单跨,极限距离120km。这个距离放在互联网数据中心集群中,也只能做到短距数据中心互联通信,那动辄几百上千公里的城域网和跨域骨干网该如何进行互联互通?解决这个难题的就是OpenZR+。

随着OIF 400G ZR在业界成功推动,越来越多的目光投入到这个领域中来,系统商发现当前的高度封装的模块还有热性能提升空间,也就意味着可以在传输性能和功能上再做一些文章。OpenROADM就为新增附加功能和更高的性能的数据中心互连以外的应用定义了标准,例如长距离光传输(>120km),高级前向纠错(oFEC)和灵活数据速率(100G、200G、300G、400G)…然而Open ROADM受众多为运营商,因此难以在互联网行业或其他行业扩散开来。

400G OpenZR+应运而生:OpenZR+ MSA规范,在OIF 400G ZR的基础上,引入OpenROADM的部分标准,实现了更为灵活的线路侧编码与速率选择以及用户侧的速率适配与复用:

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相对于400G ZR,OpenZR+主要有以下两个优点:

4*100G多路复用

这一点有很强的实用价值,由于我们不可能一次性将城域网和骨干网设备全替换成支持400G接口的设备,这就导致400G/100G共存的情况一定发生,此时OpenZR+的多路复用功能可以实现本端400G到远端100G的长距传输。

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长距离传输性能

在长距离传输应用中,大多数线路系统都使用可重新配置的光分插复用器(Flex-grid ROADM)以Nx6.25GHz的增量实现信道规划的灵活性,并采用EDFA和反向传播拉曼放大器的混合配置来最大化链路的OSNR。基于这样的原则,我们看下OpenZR+所能实现的长距传输能力:

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完整的相干光通信过程

到这,针对相干光的一些技术普及就结束了,我们以ePDM-QPSK来梳理一下完整的相干光通信过程:

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偏振

用偏振分束器,将激光分为X和Y两个垂直的偏振方向。

分别调制

分别对X和Y方向上的光信号进行QPSK调制。

偏振合束

偏振合波器将调制后的X和Y两个方向上的光信号合路到一根光纤上。

偏振分束

接收端将接收到的光信号分离到X和Y两个偏振方向上。

分别相干解调

利用本振波进行相干接收,将X和Y两个偏振方向的光信号转变为电流/电压信号。

ADC模数转换

高精度模数转换,将电流/电压信号转变为010101…数字码流。

DSP数字信号处理

DSP高速数字处理,去除色散、噪声、非线性等干扰因素,还原从接收端发出的原信号。

新华三相干光技术能力

新华三作为业界领先的数字化解决方案领导者,在通信领域深耕多年,针对相干光技术更是进行了深度研究和探索,并在软硬件等维度取得了重大成就。

硬件层面

DCO模块对比传统的灰光模块,其功能复杂度和传输性能完全不在一个维度,尽管DCO模块及DSP芯片当前的涉及和制造工艺已经相当精密,然而各种复杂功能及长距传输性能带来的功耗问题仍然需要着重考虑。因此,新华三针对这一诉求进行了硬件的全面升级,新华三全新一代400G交换机全系支持400G ZR及OpenZR+模块:

S12500CR核心交换机,36*400G业务卡支持全端口满配ZR/ZR+模块,单端口功耗上限23W。

S9827-128DA(128*400G)汇聚交换机,支持64口半配ZR/ZR+模块,单端口功耗上限23W。

S9825-64D(64*400G)汇聚交换机,支持32口半配ZR模块,单端口功耗上限18W(ZR标准为15W)。

软件层面

相干光模块与传统灰光模块不同,除了功耗大之外,也需要硬件设备底层适配,新华三全系400G交换机均和业界主流ZR/ZR+模块厂商进行了常温测试、环境测试等严格的适配对接测试,更是与ZR/ZR+模块厂商开展了80km-480km的大规模相干光通信系统DCI互联测试。

除此之外,互联网行业用户有其独特的ZR/ZR+应用场景,所以针对ZR/ZR+系统某些参数值需要特殊设定,并且需要灵活得与自身数据中心网管系统进行对接。为此,新华三全系400G设备开发丰富的南北向接口供调用,并结合用户的不同需求完成针对性的ZR/ZR+软件开发。

自研DSP

DSP作为ZR/ZR+模块中的最重要组成部分,新华三也在有序开展DSP的自研工作,并在不久的未来推出具备自主知识产权的ZR/ZR+相干模块。

目前,新华三已经与众多头部互联网公司开展了相干光领域的合作,包括但不限于适配测试、环境测试、软硬件定制开发…并且在个别互联网公司已经完全具备业务上线能力。

对比价格昂贵且维护复杂的传输系统,DCO模块不失为一种优质的替代方案,相信随着“东数西算”战略的不断推行以及各行业用户骨干网不断发展,DCO相干传输系统会迎来进一步的蓬勃发展,在这个过程中,新华三会继续扮演好数字化解决方案领导者的角色,助力各用户的相干光通信建设!

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