Test conjoint du système de transmission optique 400GbE par FiberMall

FiberMall, en collaboration avec Lumentum-Neophotonics, Cisco-Acacia et EXFO, a proposé avec succès un système de transmission optique 927-GbE (Gigabit Ethernet) interopérable de bout en bout de 400 kilomètres. Ce système intègre les derniers modules optiques enfichables 400G, répondant aux besoins des clients Ethernet (IEEE 802.3 400GBASE), des interconnexions de centres de données (OIF 400-ZR) et des réseaux métropolitains/régionaux (400G OpenROADM). Les modules optiques 400G utilisés proviennent de différents fournisseurs et intègrent des puces DSP de divers fournisseurs. Vous trouverez ci-dessous un résumé des principales caractéristiques des modules optiques 400GBASE, 400-ZR et 400-ZR+ telles que définies par les principaux organismes de normalisation :

1. Applications d'interconnexion de centres de données 400G

Géré par l'OIF via l'accord multi-sources (MSA) 400 ZR. L'interface optique 400ZR peut être facilement insérée dans des commutateurs Ethernet ou des routeurs IP, à condition que le facteur de forme de l'émetteur-récepteur réponde aux exigences de l'équipement, ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications IP sur WDM, généralement avec des portées de transmission de 40 à 120 kilomètres.

Émetteurs-récepteurs 400ZR:Utilisez des lasers accordables en bande C, une modulation DP-16QAM à 59.84 Gbauds et C-FEC. La connexion combine des codes de Hamming internes et des codes d'escalier externes, avec une surcharge de 14.8 %. À BER = 10^-15, le gain de codage de C-FEC est de 10.8 dB, avec un seuil BER pré-FEC de 1e-2. Les modules optiques 400ZR nécessitent un OSNR supérieur à 26 dB à une bande passante de résolution de 0.1 nm pour un fonctionnement dos à dos.

2. Réseaux métropolitains/régionaux 400G

Abordé par OpenROADM et OpenZR+. OpenZR+ se concentre sur la transmission de trames de données 400 GbE, tandis qu'OpenROADM encapsule les flux 400 GbE dans des conteneurs OTN. En raison de l'efficacité supérieure de l'Open-FEC (O-FEC) par rapport au C-FEC, les émetteurs-récepteurs OpenROADM et OpenZR+ couvrent les liaisons métropolitaines/régionales avec plusieurs travées de fibre, des amplificateurs optiques et des ROADM (multiplexeurs optiques reconfigurables à insertion-extraction).

OpenZR+ 400G : utilise le DP-63.14QAM à 16 Gbauds et l'O-FEC, avec une surcharge de 15.3 %. L'O-FEC fournit un gain de codage de 11.6 dB à BER = 10^-15, avec un seuil pré-FEC de 2e-2. L'OSNR requis pour un fonctionnement dos à dos dans une bande passante de 0.1 nm est de 24 dB.

Ces tests conjoints démontrent la capacité d'intégrer des optiques enfichables 400G avancées provenant de plusieurs fournisseurs, garantissant l'interopérabilité et répondant aux divers besoins des réseaux optiques modernes dans diverses applications.

Environnement d'expérimentation pour trois scénarios d'application

1. 400GBASE-FR4 QSFP-DD:

Modulation : PAM4 à quatre longueurs d'onde CWDM en bande O.

Débit de symboles/données par longueur d'onde : 53.125 Gbauds/106.25 Gbit/s.

Consommation électrique : ~12W.

Distance de transmission : 2 km.

2. 400G-OpenROADM :

Conversion : électrique vers optique, encapsulation de trames 400 GbE dans OTU4 (Optical Transport Unit).

Émetteur-récepteur : optique cohérente numérique (DCO) 400G-OpenROADM CFP2.

Modulation : 400G DP-16QAM avec O-FEC.

Débit de symbole : 63.14 Gbauds.

Débit de données : 505.11 Gbit/s.

Spectres : Spectre de 58 canaux WDM à la sortie de l'émetteur et spectre du signal récupéré après 800 km.

3. 400-ZR :

Norme : OIF avec DP-16QAM et C-FEC.

Débit de symboles/données : 59.84 Gbauds/478.75 Gbit/s.

Consommation électrique : ~16.5W.

Spectre : Spectre à l'extrémité de l'émetteur.

4. Émetteurs-récepteurs cohérents :

CFP2-DCO pour OpenROADM : comprend un ASIC DSP FinFET 7 nm et un sous-ensemble optique émetteur-récepteur intégré (TROSA).

Composants TROSA : puces optiques et circuits intégrés haute vitesse, notamment pilotes MZM, TIA et lasers DS DBR.

Modulation : InP DP-QPSK avec SOA intégré pour compenser la perte de modulation.

Fonctions de réception : Hybrides optiques InP à double polarisation 90° avec VOA et TIA différentiels à quatre canaux.

Fonctions laser, émetteur et récepteur : toutes encapsulées dans le TROSA.

Formats pris en charge : 100/200/300/400G DP QPSK/8QAM/16QAM, avec des débits en bauds de 31 à 66 Gbauds pour optimiser la couverture de liaison, la capacité et l'efficacité spectrale.

5. Option OE-MCM :

Intégration : PIC photonique silicium et DSP.

Optimisation : réduit les problèmes d'intégrité du signal en plaçant le laser à l'extérieur du boîtier OE-MCM, éliminant ainsi le couplage thermique indésirable entre le DSP et le laser.

Ces environnements de test et les caractéristiques des émetteurs-récepteurs mettent en évidence les capacités avancées des systèmes de transmission optique 400 GbE, garantissant des performances robustes dans divers scénarios d'application, notamment les interconnexions de centres de données, les réseaux métropolitains/régionaux et les services clients Ethernet. Les efforts collaboratifs de plusieurs fournisseurs et l'intégration de différentes technologies soulignent la polyvalence et l'évolutivité des solutions de réseau optique modernes.

Résultats expérimentaux finaux

1. 2km 400GBASE-FR4:

Après 2 km de fibre, le QSFP-DD a reçu une puissance totale d'environ +4.5 dBm sur quatre canaux CWDM.

Le taux d’erreur binaire (BER) pré-FEC mesuré était d’environ 1.4e−4, garantissant une transmission sans erreur sur ce segment de fibre spécifique.

• 8 x 100 km 400G-OpenROADM :

Le BER du canal 400G-OpenROADM a été mesuré, avec une puissance d'entrée optimale comprise entre +1 dBm et +3 dBm. Les performances sont restées très stables sur cette plage, quelle que soit la distance.

Le canal OpenROADM 400G a parcouru avec succès 800 km avec un BER de 1.6 × 10−2, un OSNR reçu de 25 dB et une marge OSNR d'environ 0.8 dB.

En ajoutant un filtre optique programmable après l'émetteur CFP2-DCO, l'insertion d'une cascade WSS à 75 GHz a été simulée. L'expérience a démontré qu'à 800 km, pas plus de quatre WSS étaient mis en cascade, tandis qu'à 500 km, jusqu'à 20 WSS étaient possibles.

• 125km 400-ZR :

Dans une configuration dos à dos (BtB), la sensibilité du récepteur QSFP-DD a été mesurée à environ -21 dBm.

Sans aucun EDFA, le signal 400G pourrait traverser 40 km de fibre avec un budget optique d'environ 10 dB (pertes de fibre et de connecteur comprises).

Avec un mini-EDFA de +10 dBm, une transmission sans erreur sur 125 km a été obtenue avec un budget optique d'environ 26.5 dB, limité par la capacité de compensation de dispersion du récepteur. Le ROSNR mesuré (~24 dB) était nettement inférieur à l'exigence MSA 400-ZR (ROSNR = 26 dB).

En résumé, ces expériences démontrent les efforts collaboratifs des fournisseurs d'appareils, de modules et de tests pour présenter la transmission optique 2GBASE-FR400 de 4 km, 8 x 100 km 400G OpenROADM et 125 km 400-ZR. Le QSFP-DD 400-ZR+ sera directement inséré dans les routeurs IP et les commutateurs Ethernet. Les prochains modules QSFP-DD 400-ZR et 400-ZR+ avec une puissance de sortie de 0 dBm, dotés d'un micro-EDFA ou d'un SOA intégré, sont sur le point de devenir des technologies essentielles pour les réseaux de transmission DCI et métropolitains/régionaux utilisant l'architecture IPoWDM.