Aufbruch in die Terabit-Ära

FiberMall-Experten diskutieren über die steckbaren optischen Module, die auf das Terabit-Zeitalter zusteuern, und 400G Long Haul und 800G ZR erregen viel Aufmerksamkeit.

Einige haben die Optical Fiber Communications Conference (OFC) 2023 als die Zeit von Terabit bezeichnet, da auf der Konferenz die Tests und Ankündigungen neuer kohärenter 1.2-Terabit/s (T)-Module wie FiberMall Coherent Interconnect Module 8 (CIM 8) und das erste steckbare kohärente optische 1.2T-Modul vorgestellt werden.
Internetdienstanbieter (ISP) führen schnellere Schnittstellen ein, und seit der letztjährigen Konferenz beobachten wir weiterhin ein Wachstum von Anwendungen und steckbaren 400G-QSFP-DD-Modulen in neue Märkte. Kohärente steckbare Komponenten bewegen sich schon seit einiger Zeit in Richtung kurzer Entfernungen, aber Kunden sind jetzt zunehmend daran interessiert, sie für Anwendungen über große Entfernungen zu verwenden, die traditionell von eingebetteten kohärenten Modulen abgedeckt werden. Der Markt für leistungsstarke eingebettete Module bleibt auch heute noch robust, wir gehen jedoch davon aus, dass sich der Trend zu steckbaren Modulen auch in Zukunft fortsetzen wird, da Dienstanbieter den geringen Stromverbrauch, die geringe Größe und die Leistung, wo immer möglich, ausnutzen. Das Normungsgremium sucht nach Interoperabilitätsmodi, die 800G und das leistungsstärkere 400G für steckbare MSA-Optiken der nächsten Generation definieren.

Es wird erwartet, dass kohärente steckbare Ports bis 2023 die Anzahl der eingebetteten Ports übertreffen werden

FiberMall nahm dieses Jahr an der OFC-Konferenz und der Interoperabilitätsdemonstration teil. Das Folgende ist ein Rückblick auf drei Sitzungen, die im Market Watch Theater präsentiert wurden. In diesen Sitzungen wurde der Trend zu schnelleren Schnittstellen und der erwartete Übergang von eingebetteten zu steckbaren Modulen hervorgehoben, einschließlich der Fortschritte bei der Industriestandardisierung. Lewis William, Senior Director of Technical Marketing bei FiberMall, präsentierte auf dem OIF-Forum ein Update zum Standardisierungsfortschritt von 800G ZR und 800G LR. Lewis hebt den schnellen Erfolg der steckbaren 400G-Technologie hervor und zeigt, was als nächstes für Normungsgremien bevorsteht. Die 400G-Entwicklung wird in drei Bereichen fortgesetzt.

Die erste besteht darin, die kontinuierliche Bereitstellung der Modi OpenZR+ und Open ROADM mit hoher Übertragungsleistung zu unterstützen 400G ZR+ QSFP-DD steckbar. Diese Module erweitern die Anwendungsfälle des steckbaren 400G QSFP-DD auf Metro- und regionale ROADM-Netzwerke und erhöhen die Transponderdichte in Transportgeräten. Der zweite ist 400G ER1 mit dem Ziel einer Punkt-zu-Punkt-Anwendung über 40 km. Der dritte Bereich ist die Standardisierung und Entwicklung von 400G-Fernverbindungen.

Die 400G-Entwicklungen werden mit steckbaren 400G ZR+-, 400G ER1- und 400G-Langstreckenmodulen mit hoher TX-Leistung fortgesetzt

Der aktuelle Fokus der Standardisierung liegt auf 800G LR/ZR- und Open ROADM-Produkten. ISPs suchen nach steckbaren Produkten mit höherer Baudrate, um von Verbesserungen bei Kosten und Stromverbrauch zu profitieren. Die Erhöhung der Baudraten war eine wirksame Möglichkeit, kostengünstigere Glasfasernetze zu schaffen, indem die Anzahl der zur Unterstützung einer bestimmten Übertragungskapazität erforderlichen Fasern reduziert wurde.

Als nächstes konzentrierte sich Lewis auf die 800G ZR-Standardisierung und hob die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen diesen Überlegungen und 400G ZR hervor. 800G ZR dürfte abhängig von den ISPs in unterschiedlichen Fällen zum Einsatz kommen, und einige von ihnen warten auf 1.6T-Lösungen. Die wichtigste Annahme ist, dass 800G ZR 16QAM-Modulation bei 118 Gbaud umfassen wird, was der doppelten Baudrate von 400G ZR entspricht. Auf der Empfängerseite wurde Open Forward Error Correction (oFEC) ausgewählt, um die Empfindlichkeit des optischen Signal-Rausch-Verhältnisses (OSNR) mit einer höheren minimalen Eingangsleistung von 118 Gbaud zu verbessern. Auf der Senderseite ist bekannt, dass der 400G-Markt mittlerweile sowohl verstärkte als auch unverstärkte Konfigurationen umfasst und dass die Sendeleistung um 800 dB höher ist, wenn 400G ZR mit 3G ZR auf demselben Leitungssystem koexistiert. Lewis hob außerdem drei verschiedene Sendeleistungsbereiche hervor, wobei jede Option Anwendungsfälle hat, die einen Mehrwert für den Markt bieten. Diese beinhalten:

1. -11 bis -14 dBm: niedrigste Kosten
2. -7 bis -11 dBm: Koexistenz mit 400ZR
3. 0 bis -7 dBm: Koexistenz mit traditionell DWDM

Anthony Gachanja, Produktmanager für steckbare Module bei FiberMall, sagt, dass der Erfolg von 400G ZR/ZR+ teilweise auf Standardisierung und Interoperabilität zurückzuführen ist, die zum Einsatz von steckbaren 400G-Modulen in einer Vielzahl von Optionen geführt haben. Die Standardisierung der optischen Netzwerktechnologie hilft ISPs durch Einfachheit, Interoperabilität und volumenabhängige Kosten. Anthony erklärte, dass die Standardisierung im steckbaren 400G-Markt mit begann
400G ZR und entwickelte sich schnell weiter, da ISPs eine höhere Leistung forderten. Dies führte zur Entwicklung von Open ROADM und OpenZR+MSA. Daher sehen wir heute, dass steckbare 400G-Geräte in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden und in jedem Formfaktor die gleiche Komponententechnologie verwendet wird.

400G-Pluggables waren bisher die am schnellsten wachsende kohärente Technologie

Anthony erörtert außerdem, wie der 400G ZR/ZR+ Fortschritte in der Co-Package-Technologie nutzt und wie sich diese Entwicklungen nun auf die zukünftige Produktentwicklung unter Verwendung derselben gemeinsamen Plattform mit Siliziumphotonik ausweiten. Beispielsweise wird die gleiche Verpackungstechnologie, die FiberMall in seinen äußerst erfolgreichen steckbaren 400G-Produkten verwendet hat, jetzt in seinen CIM 8-Modulen verwendet, was steckbare, leistungsoptimierte Lösungen mit Geschwindigkeiten von bis zu 140 Gbaud ermöglicht. FiberMall wird auch bei zukünftigen Produktgenerationen wie den 800G- und 1.6T-Modulen den gleichen Ansatz verfolgen.

Als nächstes teilte Anthony mit, wie sich die Branche darauf vorbereitet 800G steckbar, das voraussichtlich 2024 zum ersten Mal eingesetzt wird. Derzeit wird 800G ZR/LR in OIF definiert, wie Lewis in seinem OIF-Update mitteilte, mit 118 Gbaud 16QAM-Modulation. 800G ZR+ erfordert eine standardisierte Medienschnittstellenspezifikation, bei der es sich möglicherweise um eine 131-GBaud-PCS-Modulation handelt. Die Silizium-Photonik von FiberMall unterstützt alle für 800G ZR und 800G ZR+ empfohlenen Übertragungsraten. Die Version mit hoher Sendeleistung kann steckbare Module ähnlich der 400G Bright ZR+ mit hoher Sendeleistung (TX) unterstützen.

800G wird wahrscheinlich in den Versionen ZR, ZR+ und LR erhältlich sein

In Bezug auf 1.6 kohärente steckbare Module geht Anthony davon aus, dass solche Module erst 2025 oder später benötigt werden. Er glaubt, dass ein 240-GBaud-Einzelträger-Steckmodul machbar ist und die beste potenzielle Kostenstruktur mit weniger optischen Komponenten im Vergleich zu einem Mehrträger-Ansatz aufweisen kann. Die Entwicklung dieser Produkte erforderte die Bewältigung mehrerer technischer Herausforderungen, darunter Signalintegrität, Stromversorgung und thermisches Design.
Aber die Branche hat gute Beispiele, denen man folgen kann.

Es wird erwartet, dass ab 1.6 kohärente steckbare 2025-Tonnen-Geräte auf den Markt kommen

Mike Lazaridis, Direktor für Produktmanagement und Strategie bei FiberMall, gibt einen Überblick über das leistungsorientierte kohärente Modul. Diese Module sollen dazu beitragen, die Kapital- und Betriebsausgaben (CAPEX, OPEX) von ISPs zu reduzieren. Kosten pro Bit und Regenerationszeiten optischer Module sind die wichtigsten CAPEX-Treiber. Stromverbrauch, Stellfläche und Verwaltbarkeit sind wichtige OPEX-Treiber. Der Schlüssel zu Lösungen liegt in der Entwicklung von Funktionen wie probabilistischer Konstellationsformung (PCS), adaptiven Baudraten und erweiterten Kompensationsalgorithmen. Diese technologischen Innovationen bieten Dienstanbietern eine beispiellose Transportflexibilität, um sie an ihre Netzwerkarchitektur anzupassen, die Glasfasernutzung zu optimieren und die Bereitstellung zu vereinfachen. Mike erörtert auch die Auswirkungen der Annäherung an die Shannon-Grenze, bei der der spektrale Effizienzgewinn nur inkrementell erfolgt. Sein Schwerpunkt lag auf der Reduzierung von Kosten, Stromverbrauch und Platzbedarf. Dies erfordert die Verdoppelung der Baudrate jeder Generation, den Entwurf effizienter Netzwerkarchitekturen und die Nutzung der Vorteile der Siliziumphotonik und fortschrittlicher Verpackungstechnologien, die über mehrere Produktgenerationen hinweg eingesetzt werden können.

Knöpfe für ultimative „optische Leistung“

Weg zu kosten- und energieeffizienten kohärenten Transceivern

Wie bereits erwähnt, wurden diese „Terabit-Ära“-Produkte, angeführt von FiberMall CIM 8-Modulen, auf der diesjährigen OFC hervorgehoben. China Mobile, NYSERNet und Windstream Wholesale haben Feldversuche angekündigt. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Entwicklungsmethodik aus steckbaren 400G-Modulen und proprietären DSP-Algorithmen von FiberMall bringt Fibermall die Betriebsvorteile steckbarer Module in das leistungsorientierte Multi-Ride-Segment. FiberMall geht davon aus, dass die Branche den Trend von leistungsorientierten hin zu steckbaren Modulen fortsetzen wird, um von hoher Leistung und Energieeffizienz zu profitieren. Dazu könnte die Entwicklung leistungsstarker 400G-Long-Reach-Pluggables und 800G ZR+ mit bis zu 131 GBaud gehören.