Marktanalyse für 800G ZR/ZR+ Coherent Pluggable Module

Aktueller Status der Coherent-Geräte:

Die Untersuchung des aktuellen Stands kohärenter Geräte gibt Aufschluss über die zukünftigen Trends von 800G ZR. Die Betrachtung des 400G ZR-Szenarios liefert wertvolle Anhaltspunkte:

400G ZR: Dies war die erste kohärente optische Kommunikationstechnologie, die in großem Maßstab in der Rechenzentrumskommunikation (Datenkommunikation) und nicht in der Telekommunikation (Telekommunikation) eingesetzt wurde.

Kommerzieller Erfolg: Im vierten Jahr der kommerziellen Nutzung ist das Versandvolumen von 400G ZR mehr als dreimal so hoch wie bei jedem anderen kohärenten Typ mit ähnlichem Reifegrad.

Schlüsselfaktoren für den Erfolg von 400G ZR:

• Anpassung an Router-Datenraten: 400 GbE
• Router-kompatible Formfaktoren: QSFP-DD, OSFP
• Entkopplung von Rechenzentrumsanwendungen
• Multi-Vendor-Ökosystem

Damit 800G schnell eingesetzt werden kann, muss ein ähnlicher Weg eingeschlagen werden.

Allerdings hat 800G seine einzigartigen Eigenschaften:

Erweiterte Standards

Nachfragedynamik: Bei 400G-Anwendungen sind die Liefermengen von 400G ZR+ und 400G ZR ungefähr gleich. Derzeit ist die Nachfrage nach 800G ZR+ höher als nach 800G ZR, obwohl die Stückkosten nahezu identisch sind.

Anwendungsszenarien für 800G ZR

Metro Data Center Interconnect (DCI):

Während die 400G-ZR-Technologie bereits zum Verbinden großer Rechenzentren eingesetzt wird, sind die Marktchancen für 800G in dieser Anwendung möglicherweise nicht so groß.

400G Langstrecke (400G-LH / Gen120):

Verwendet QPSK- oder 8-QAM-Modulationstechniken, um größere Entfernungen zu überbrücken, hauptsächlich auf dem chinesischen Markt.

800G Langstrecke (800G ZR+):

Der interoperable PCS-Standard hat den Markt für die 800G ZR+-Technologie geöffnet, mit erheblicher Unterstützung von Meta.

400G-Interoperabilitätsmodus:

Einige Hyperscale-Rechenzentren erfordern diesen Modus, um die Vorwärtskompatibilität sicherzustellen.

Marktprognose für 800G ZR

Erste Lieferungen: Voraussichtlich in diesem Jahr, mit großen Mengen in den Jahren 2024 und 2025.

Wichtige DSP-Hersteller: Unter anderem arbeiten ZTE, Ciena, Nokia, Infinera und Cisco/Acacia in diesem Bereich zusammen.

Zusätzliche Einblicke:

400G Long-Haul (QPSK, 8QAM): Beliebt in China (CFP2-Verpackung), aber weniger Interesse von Hyperscale-Rechenzentren oder westlichen Dienstanbietern.

800G Data Center Interconnect (DCI) (QSFP/OSFP): Marktprognosen hängen von der Nachfrage führender Hyperscale-Rechenzentren wie Meta und Google ab. Microsoft, der größte Nutzer von 400G ZR, wird diese Technologie nicht übernehmen.

Googles Perspektive zu 800G:

Abbildungen von ZR/ZR+-Netzwerkkonfigurationen im Google Optical WAN-Netzwerk:

Überprüfung der 400G ZR-Bereitstellung in städtischen Netzwerken:

Erfolgsfaktoren für die Bereitstellung von 400G ZR in Ballungsräumen:

• Deutliche Kostenreduzierung.
• Einsparungen bei Rack-/Platz-/Stromressourcen (RSP).
• Vereinfachte Bereitstellung und Wartung.

Zukünftige Entwicklungen:

• Entwicklung hin zur 800G ZR-Technologie in Stadtnetzen.
• Erweiterung der kohärenten steckbaren 400G/800G-Technologie auf Weitverkehrsnetze (zwischen Städten).

Googles Definition von Long-Haul Coherent Pluggable ZR+:

Was ist ZR+?

Laut Google handelt es sich bei ZR+ um steckbare Module, die eine Übertragung über große Entfernungen (ungefähr 1000 Kilometer) mit hoher Ausgangsleistung ermöglichen.

Erfordert abstimmbare C/L-Bänder und eine hohe Ausgangsleistung für den Betrieb mit Weitverkehrsleitungssystemen.

Die Abdeckung von 400G OpenZR+ ist unzureichend (ungefähr 500 Kilometer).

800G kann auf dem OpenROADM PCS-Standard oder proprietären Codierungsschemata basieren.

Warum brauchen wir ZR+?

Der deutliche Anstieg des Bedarfs an Langstrecken-WAN-Kapazität, teilweise bedingt durch maschinelles Lernen (ML). ZR+ ist die bevorzugte Lösung.

Geringere Kosten im Vergleich zu eingebetteten kohärenten Lösungen.

Einsparungen bei den Rack-/Platz-/Stromressourcen (RSP) durch Beseitigung der Einschränkungen der physischen Infrastruktur.

Schnelle Bereitstellung von Diensten.

Ziele von Google:

Erreichen Sie den universellen Betrieb von ZR/ZR+-Modulen verschiedener Hersteller auf mehreren Routerplattformen.

Unterstützung für ZR+ auf Router-Plattformen:

Die Hardware (HW) muss einen höheren Stromverbrauch (Stromversorgung/Kühlung) des ZR+-Moduls unterstützen.

Die Software (SW) muss ZR+ (OpenConfig, unabhängig von Router-/Modulanbietern) unterstützen.

Vor-Ort-Firmware-Upgrades (FW):

Für ZR/ZR+ sind Firmware-Upgrades vor Ort erforderlich.

Universelle Standards für alle Plattformen und Anbieter optischer Module:

Google fördert das Projekt für steckbare Firmware-Upgrades innerhalb von OIF aktiv.

Bedeutung der Abwärtskompatibilität:

Abwärtskompatibilität für Upgrades von 400G auf 800G ist entscheidend.

Cienas Perspektive zum 800G ZR:

Schließen von Lücken und Erweitern von Anwendungen, die zuvor von 400G ZR abgedeckt wurden:

1. Ciena kategorisiert 400G ZR basierend auf der TX-Ausgangsleistung in drei Klassen:

Klasse A: Eingebaute Verstärkung, Ausgangsleistung > -2dBm.

Klasse B: Optional eingebaute Verstärkung, Ausgangsleistung -7dBm.

Klasse C: Keine eingebaute Verstärkung, Ausgangsleistung -10 dBm.

• Ciena bevorzugt die abwärtskompatible Lösung der Klasse A, die die meisten Szenarien abdeckt.

Schwerpunkt auf probabilistischer konstellationsförmiger Modulation (PCS):

Zur Erweiterung der Übertragungsdistanz wird die PCS-Technologie eingesetzt.

Das Produkt WL5n 400G 70GBd PKT-MAX von Ciena verwendet PCS und verdoppelt die 400G-Übertragungsdistanz im Vergleich zur 60Gbd 400G ZR+-Lösung.

• Merkmale steckbarer optischer Module der nächsten Generation:

Open ROADM definiert interoperable PCS-Modi für 600G und 800G.

Der digitale Signalprozessor (DSP) von Ciena unterstützt interoperable PCS und Modi mit höherer Leistung.

Zur Verbesserung der spektralen Effizienz werden 800G kohärente steckbare optische Module in den C- und L-Bändern benötigt.

Eine Link-Verschlüsselungsfunktion ist erforderlich. Ciena diskutiert derzeit mit einigen Kunden über die Verschlüsselung von Datenpfaden und bietet innerhalb seines ASIC/DSP Verschlüsselungsfunktionen in den Bändern C und L an.

• Der neue 800G LR von OIF ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich für kohärente optische Module.

Cienas WaveLogic 6 Nano-Technologie und ihre Innovationen in der optischen Kommunikation

Quelle: Offizielle Website von Ciena und zugehörige Nachrichtenberichte

Verwendet hochmoderne 3-nm-CMOS-Technologie und elektrooptische Geräte mit 70 GHz Bandbreite.

Unterstützt die Verpackungsformate OSFP Typ 2A und QSFP-DD800.

Entspricht den Standardmodi 800G ZR/800LR/800G ZR+ (interoperable PCS).

Kann maximale Leistung in den 400G/600G/800G PCS-Übertragungsmodi mit Raten von bis zu 141 GBd liefern.

Verwendet heterogene SOA-on-SiP-Integrationstechnologie, um eine hohe Tx-Ausgangsleistung und Skalierbarkeit sowohl im C-Band als auch im L-Band zu erreichen.

Erfüllt den OIF 800G ZR Tx-Ausgangsstandard der Klasse A.

Spektral- und Konstellationsdiagramme 

Hinweis: WaveLogic 6 Nano ist eine eingetragene Marke von Ciena.

Netzwerkentwicklung von 400G ZR auf 800G ZR

Einführung eines neuen Multiplexers/Demultiplexers mit festem Kanal (CMD32s), der sowohl für 400G ZR als auch für 800G ZR geeignet ist. Diese Lösung kombiniert die Einfachheit, Kosteneffizienz und Leistung fester PT-PT-Lösungen und bietet Unterstützung für zwei Generationen der ZR-Technologie.

Die Netzwerklösungen von Ciena können 800G-Übertragungsdistanzen auf über 1000 km erweitern.

Der Zugriff auf alle steckbaren Funktionen des Routers ist eine zwingende Voraussetzung.

Innerhalb des OIF (Optical Internetworking Forum) und der IETF (Internet Engineering Task Force) werden branchenübliche Verwaltungsmethoden erforscht, um „Plug and Play“ zu erreichen.

Zusammenfassung der wichtigsten Punkte von Ciena:

Neue Funktionen der steckbaren 800G-Module:

Die steckbaren 800G-Module verfügen über neue Funktionen, die zur Markterweiterung beitragen.

WaveLogic 6 Nano von Ciena:

Die WaveLogic 6 Nano-Technologie von Ciena verwendet einen 3-nm-Prozess, bietet eine Datenrate von 141 GBd und unterstützt sowohl C-Band als auch L-Band. Damit ist sie in puncto Leistung, Stromverbrauch und Skalierbarkeit die beste Wahl.

Cienas Leitungssystem:

Das Liniensystem von Ciena unterstützt vollständig mehrere Generationen steckbarer Module und gewährleistet so die Kompatibilität und Aufrüstbarkeit der Technologie.

Leistung der Netzabdeckung:

Die Netzabdeckungsleistung der steckbaren 800G-Module kann Übertragungsdistanzen von über 1000 Kilometern unterstützen.

Netzwerkmanagement und -operationalisierung:

Um die Einfachheit von „Plug and Play“ zu erreichen, muss die Branche entsprechende Management- und Operationalisierungsstandards fördern.

1. Die DCI-Box wird ersetzt und IP über DWDM wird zum Mainstream.

• Es gibt bereits drei Generationen kohärenter Produkte mit einer Reduzierung des äquivalenten Stromverbrauchs pro Einheit. Die Produkte ZR/ZR+ sind bereits auf dem Markt und haben eine Gesamtlaufzeit von über 10 Milliarden Stunden.

• Einige Funktionen des ColorZ 800-Moduls

• Interoperabilität mehrerer Anbieter, einschließlich Host- und Medien-/Leitungsseiten-Verbindungsfähigkeit.
• Multimode-Unterstützung: einschließlich 400G, 600G und 800G.
• Abdeckung mehrerer Entfernungen: von 120 Kilometern bis über 2000 Kilometern.
• C+L-Band: Bei 800 G/λ kann jede Faser eine Übertragungsrate von 51.2 Tb/s erreichen.
• Einstellbare optische Ausgangsleistung: bis zu +1dBm.
• Unterstützt C-CMIS.
• Bewährte DSP, SiP und Module der dritten Generation.
• Vollständige elektronische Chipversorgungskette vom DSP-Treiber TIA bis zum Modul, mit einer Gerätebandbreite von 800G über 70 GHz.

Grober Vergleich der Übertragungsfähigkeiten und Modulationsformate.

Einige Beispiele für Konstellationsdiagramme.