أحدث تقدم لمعايير النقل البصري المتماسكة 400G و 800G

أدى التطور السريع لشبكات مراكز البيانات إلى زيادة الطلب على النطاق الترددي للشبكة الضوئية ، والذي ينمو بمعدل سنوي يزيد عن 20٪ ، مما دفع شبكة النقل الضوئية نحو حلول ذات سرعة أعلى وسعة أعلى.

في الوقت الحالي ، تم نشر أنظمة WDM ذات الطول الموجي الأحادي 100G / 200G تجاريًا على نطاق واسع في الشبكات الأساسية للمشغلين ، وانتقلت أنظمة 400G أحادية الطول الموجي من شبكات المناطق الحضرية إلى شبكات العمود الفقري ، لتصبح محور الاهتمام والتطبيق في صناعة. نظرًا لتوصل معايير الإرسال البصري 400 جيجا في العديد من المؤسسات القياسية إلى إجماع ، فقد برزت Beyond 400G كموضوع جديد يثير اهتمام العديد من المؤسسات القياسية.

نظرة عامة على منظمات معيار النقل البصري

تشمل المنظمات المعيارية الدولية المشاركة في تكنولوجيا النقل البصري بشكل أساسي ITU-T SG15 و OIF و IEEE802.3 ومختلف MSA (اتفاقية متعددة المصادر) ، وتوزيع المسؤوليات والمراسلات بين كل منظمة قياسية دولية ومعدات الإرسال البصري هي هو مبين في الشكل 1.

الشكل 1. مخطط العلاقة لمنظمات المعايير الدولية

يتم تحديد مخرجات مواصفات واجهة Ethernet 100/200/400 / 800GE بواسطة معدات عميل الإرسال البصري بواسطة IEEE802.3. يتم تحديد المعايير المتعلقة بالوحدة البصرية من جانب العميل لتوصيل معدات إدارة الطلب على المياه ومعدات العميل بواسطة OIF / MSA. تغليف إشارة الخدمة ونظام الإرسال البصري المتضمن في معدات إدارة الطلب على المياه ، يتم تحديد مواصفات النظام بواسطة ITU-T SG15 ، من بينها ITU-T SG15 Q5 يتضمن الألياف الضوئية ، Q6 يتضمن أنظمة WDM والأجهزة البصرية ، ويحدد Q11 هيكل إطار OTN ورسم الخرائط ، وغيرها من التقنيات. يتم تحديد تنفيذ الوحدة البصرية من جانب الخط بواسطة OIF / MSA.

المنظمات المعيارية المحلية للإرسال البصري هي بشكل أساسي مجموعات عمل CCSA TC6 WG1 و WG4. تتمتع معدات WDM التي تم توحيدها بواسطة WG1 بسلطة عالية ، تعكس بشكل أساسي متطلبات المشغلين المحليين الثلاثة الرئيسيين وقدرات بائعي المعدات ، بينما تحدد WG4 بشكل أساسي معايير الوحدات الضوئية للسرعات والتطبيقات المختلفة.

• التقدّمes of Beyond معايير النقل البصري 400G

قاد OIF عملية توحيد الأنظمة البصرية المتماسكة 400G و 800G بين مختلف المنظمات القياسية في السنوات الأخيرة. في عام 2022 ، أكملت OIF المواصفات القياسية 400ZR. تعمل حاليًا على مواصفات 800 جرام LR و ZR ، والذي يتضمن الجوانب الفنية مثل معلمات النظام البصري ، و FEC ، و DSP ، ورسم الخرائط OTN. ومن المتوقع أن يكتمل بحلول نهاية عام 2024. للتقدم القياسي لـ OIF تأثير مهم على الاتجاهات التقنية لتقييس ITU-T و IEEE 802.3's 800G.

يتمتع IEEE802.3 بسلطة مطلقة في مواصفات واجهات Ethernet. يقوم IEEE802.3 بتوحيد معايير 800G / 1.6T Ethernet ، بما في ذلك واجهات مسافة الإرسال المختلفة لطريقين أحادي القناة 100G و 200G. من الجدير بالذكر أنه في عام 2023 ، كان هناك نقاش حاد في مشروع IEEE802.3dj حول ما إذا كان سيتم اعتماد IMDD (تعديل الكثافة والكشف المباشر) أو تقنية متماسكة لتطبيق 800G 10km. أخيرًا ، قرر 802.3dj تحديد هدفين للمشروع لمسافة 800G 10 كم ، باستخدام حلول تقنية مختلفة. يمكن ملاحظة أنه مع زيادة معدل القناة الواحدة ، فإن التكنولوجيا المتماسكة تغرق باستمرار وتوسع سيناريوهات تطبيقها.

حقق الفريق العامل ITU-T SG15 Q6 تقدمًا بطيئًا في توحيد 400G / 800G منذ أن أصدر مواصفات 100G DWDM في عام 2018. والسبب الجذري هو أن ITU-T ملتزم بتوحيد أنظمة DWDM المتوافقة مع العديد من الشركات المصنعة ويحاول للعثور على معلمة لتحديد جودة المرسل ، ولكن من الصعب تحقيق نتائج مرضية لأنظمة DWDM بتشكيل متماسك. في فبراير 2023 ، في اجتماع Q6 ، تقرر إعادة تشغيل توحيد 400G واعتماد موقف مفتوح تجاه توحيد 800G. في الوقت نفسه ، تم التعرف على طلب Q6 المستقبلي على النطاق الموسع C + L في تطبيق 800G DWDM ، ويستحق أداء Q6 في توحيد 400G و 800G التطلع إليه.

أكملت CCSA TC6 WG1 على التوالي سلسلة من معايير الصناعة على أنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي البصري (WDM) Nx400G ، بما في ذلك "المتطلبات الفنية لأنظمة مضاعفة تقسيم الطول الموجي البصري (WDM) Nx400G" ، "المتطلبات التقنية لتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي البصري Nx400G (WDM) ) "و" المتطلبات الفنية لأنظمة مضاعفة تقسيم الطول الموجي البصري (WDM) ذات النطاق C الممتد ". تغطي هذه المعايير تطبيقات 400 جيجابت من العمود الفقري والحضري والنطاق C الموسع ، وتحدد تنسيقات التعديل بشكل أساسي 2x200 جيجابت / ثانية PM-16QAM / PM-QPSK و 400 جيجابت / ثانية PM-16QAM. في الوقت نفسه ، مع تطوير تقنيات DSP (معالجة الإشارات الرقمية) وتقنيات FEC عالية الأداء (تصحيح الخطأ الأمامي) واحتياجات بناء الشبكة للمشغلين ، يوجد معياران في الصناعة ، "المتطلبات الفنية لـ Nx400Gbit / s للمسافات الطويلة جدًا تم البدء في أنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) و "المتطلبات الفنية لأنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي البصري (WDM) المتروبوليتان Nx800 جيجابت / ثانية" في العامين الماضيين. ستحدد هذه المعايير الأنظمة البصرية لـ WDM بناءً على تنسيقات تعديل QPSK أعلى من 120 جيجابت في الثانية ، وتبدأ البحث على شبكات 800G الحضرية ، مما يضع الصين في طليعة المسافات الطويلة وعالية السرعة DWDM التوحيد.

أكملت CCSA TC6 WG4 سبع سلاسل من المعايير لـ 400غ تقنيات تعديل الشدة وتعديل الطور في السنوات الثلاث الماضية وبدأت في توحيد وحدات 800G البصرية لدعم احتياجات التطبيق لمعايير النظام البصري.

تقدم 400G وما بعد 400G OTN

توصل فريق العمل ITU-T SG15 Q11 ، باعتباره واضع المعايير الرئيسي لتكنولوجيا OTN ، إلى توافق في الآراء بشأن مناقشة مرحلية تتجاوز معايير 400G OTN. تركز المرحلة الأولى بشكل أساسي على صياغة معايير 800G OTN ، مع التركيز بشكل أساسي على كيفية نقل خدمات 800GE Ethernet وتقنية واجهة 800G FlexO ، وما إلى ذلك. ومن المتوقع إكمال المعايير ذات الصلة بحلول نهاية عام 2023. وتركز المرحلة الثانية على OTN تقنية الواجهة فوق 800G ، والتي ستكون نقطة رئيسية للمناقشة القياسية بعد عام 2023.

في المرحلة الأولى من العمل ، توصلت لجنة الدراسات 15 Q11 لقطاع تقييس الاتصالات إلى العديد من الآراء. فيما يتعلق بنقل خدمات عملاء 800GE المحددة بواسطة IEEE802.3 ، يتم تحديد معدل ODUflex (800G) والنقطة المرجعية من 800GE إلى تعيين OTN. دفقان من البيانات بتنسيق 257B تم استردادهما من واجهة 800GE Ethernet متداخلين وفقًا لحجم 257B لتكوين دفق بيانات واحد. في الوقت نفسه ، من أجل حل مشاكل المحاذاة و MTTFPA (متوسط ​​الوقت لقبول الحزمة الخاطئ) التي تسببها 257B ، يتم تقسيم حمولة ODUflex 4 × 3808 للصف إلى مضاعفات عددية من كتل 257B وحشوة 38 بت ، من بينها 32 بت يستخدم لحمل CRC32 لإكمال وظيفة تعليم الخطأ ذات الصلة. من أجل تبسيط علاقة مضاعفة الساعة بين واجهة ODUflex وواجهة Ethernet ، يلزم أيضًا تعويض المعدل لدفق البيانات 257B هذا لتعويض معدل AM المحذوف في معالجة 800GE Ethernet. بالمقارنة مع 400GE ، من أجل توفير عرض النطاق الترددي للإرسال وتضييق الفجوة بين معدل خدمة Ethernet ومعدل OTN ، قم بزيادة إمكانية استخدام نفس الوحدة لخدمة Ethernet ومعدل OTN ، تم تغيير النقطة المرجعية لـ 800GE إلى تعيين OTN من 66B دفق كود لتيار كود 257B. يوضح الشكل 800 وظائف المعالجة من واجهة 2GE PMA إلى شبكة نقل OTN.

الشكل 2. رسم تخطيطي لوظائف المعالجة من 800GE إلى OTN

من حيث تقنية واجهة FlexO ، وفقًا لمسافات النقل المختلفة ، يتم تقسيمها إلى واجهة FlexO-x-RS للمسافات القصيرة وواجهة FlexO-xD لمسافات طويلة. من بينها ، تم تحديد واجهة المسافات القصيرة FlexO-x-RS في G.709.1 ، وتستخدم بشكل أساسي للتوصيل البيني بين المجال وداخل المجال ، وعادة ما تكون مسافة الإرسال في حدود 40 كم. تم تحديد واجهة FlexO-xD في G.709.3 ، وهي تستخدم بشكل أساسي للتوصيل البيني لمسافات طويلة للواجهات المتماسكة ، وعادة ما تكون مسافة الإرسال 100 ~ 450 كم. فيما يتعلق بمعايير واجهة المسافات القصيرة ، فقد تقرر مراجعة G.709.1 أولاً ، وتحديد هيكل إطار FlexO-8 العام ، والمعدل ، والنفقات العامة ، وتقنية رسم الخرائط ، وأيضًا تسهيل الأمر على المؤسسات القياسية الأخرى مثل OIF أو OpenRoadm للإشارة إلى هيكل الإطار ذي الصلة. نظرًا لأن B100G FlexO يمكنه دعم ما يصل إلى 800G جيدًا ، فقد تقرر أن واجهة 800G FlexO تواصل إعادة استخدام هيكل إطار FlexO استنادًا إلى 1280 × 5140. تشمل تقنيات الخرائط المضافة حديثًا تعدد إرسال الخرائط المباشر لخدمات Ethernet إلى مسار FlexO-xe. يقلل مسار الخدمة هذا من طبقة قناة ODUflex وقسم تعدد إرسال OTUCn مقارنةً بمسار تعدد الإرسال التقليدي لرسم الخرائط B100G ويسمح بتعدد الإرسال المتعدد 100GE / 200GE / 400GE أو 1 800 GE مباشرة إلى FlexO-xe.

فيما يتعلق بمعايير واجهة المسافات الطويلة ، مقارنة بواجهة 400G FlexO ، مع زيادة عرض النطاق الترددي للإرسال أحادي المنفذ 800G ، تحت فرضية الإرسال نفس المسافة ، تكون متطلبات الأجهزة والوحدات البصرية أكثر صرامة ، لذا تمت إضافة واجهة السرعة FlexO-xe-DO إلى واجهة FlexO-x-DO الأصلية ذات المعدل الكامل ، والتي لا تقلل من مستوى تعدد إرسال OTN فحسب ، بل تقلل أيضًا من تردد الإدخال للإشارة التجريبية لإطار DSP لواجهة FlexO-x-DO. هذا السطح البيني مناسب بشكل أساسي لنقل الإرسال المتعدد لخدمة Ethernet من نقطة إلى نقطة ولا يدعم الإرسال عبر OTUCn أو ODUflex. بالمقارنة مع واجهة OIF 800ZR ، يمكنها تمديد مسافة النقل من خلال وظيفة تجديد FlexO 3R.

بشكل عام ، تم إكمال معايير النقل البصري بمعدل 400G بشكل أساسي في المنظمات القياسية المحلية والأجنبية ، و DWDM تطبيقات المسافات الطويلة القائمة على تعديل QPSK فوق 128 جيجابايت في اليوم هي محور المعايير ؛ في حين أن معدلات B400G وما فوق بما في ذلك 800G وحتى 1.6T أصبحت النقاط الساخنة للبحث للمنظمات المعيارية المحلية والأجنبية مثل ITU-T و OIF و IEEE802.3 و CCSA. ستصبح تنسيقات التعديل وتقنيات رسم الخرائط والأنظمة الضوئية C + L الممتدة و FEC عالي الأداء وغيرها من التقنيات التقنيات الرئيسية للتوحيد القياسي.