FiberMallによる400GbE光伝送システムの共同テスト

FiberMall は、Lumentum-Neophotonics、Cisco-Acacia、EXFO と共同で、927 キロメートルのエンドツーエンドで相互運用可能な 400-GbE (ギガビット イーサネット) 光伝送システムの提案に成功しました。このシステムは、最新の 400G プラグ可能な光モジュールを統合し、イーサネット クライアント (IEEE 802.3 400GBASE)、データ センター相互接続 (OIF 400-ZR)、メトロ/リージョナル (400G OpenROADM) ネットワークのニーズに対応します。使用される 400G 光モジュールはさまざまなサプライヤから提供され、さまざまなベンダーの DSP チップが組み込まれています。以下は、主要な標準化団体によって定義された 400GBASE、400-ZR、および 400-ZR+ 光モジュールの主な機能の概要です。

1. 400Gデータセンター相互接続アプリケーション

400 ZR マルチソース アグリーメント (MSA) を通じて OIF によって処理されます。400ZR 光インターフェイスは、トランシーバー フォーム ファクターが機器の要件を満たしていれば、イーサネット スイッチまたは IP ルーターに簡単に挿入できるため、通常 40 ～ 120 キロメートルの伝送範囲を持つ IP over WDM アプリケーションに特に適しています。

400ZRトランシーバー: C バンドのチューナブル レーザー、16 Gbaud の DP-59.84QAM 変調、および C-FEC を使用します。接続では、内部ハミング コードと外部階段状コードが組み合わされ、オーバーヘッドは 14.8% になります。BER = 10^-15 では、C-FEC のコーディング ゲインは 10.8 dB で、プレ FEC BER しきい値は 1e-2 です。400ZR 光モジュールでは、バックツーバック操作のために 26 nm 分解能帯域幅で 0.1 dB を超える OSNR が必要です。

2. 400Gメトロ/地域ネットワーク

OpenROADM と OpenZR+ によって対処されます。OpenZR+ は 400GbE データ フレームの送信に重点を置いていますが、OpenROADM は 400GbE ストリームを OTN コンテナーにカプセル化します。Open-FEC (O-FEC) は C-FEC よりも効率が高いため、OpenROADM と OpenZR+ トランシーバーは、複数のファイバー スパン、光増幅器、および ROADM (再構成可能な光アドドロップ マルチプレクサ) を備えたメトロ/リージョナル リンクをカバーします。

400G OpenZR+: 63.14 Gbaud DP-16QAM と O-FEC を使用し、オーバーヘッドは 15.3% です。O-FEC は、BER = 11.6^-10 で 15 dB のコーディング ゲインを提供し、プレ FEC しきい値は 2e-2 です。0.1 nm 帯域幅でのバックツーバック操作に必要な OSNR は 24 dB です。

この共同テストでは、複数のベンダーの高度な 400G プラグ可能光学系を統合する能力を実証し、相互運用性を確保し、さまざまなアプリケーションにわたる最新の光ネットワークの多様なニーズに対応します。

3つのアプリケーションシナリオの実験環境

1. 400GBASE-FR4 QSFP-DD:

変調: 4 つの O バンド CWDM 波長での PAMXNUMX。

波長あたりのシンボル/データ レート: 53.125 Gbaud/106.25 Gbps。

消費電力: 約12W。

伝送距離：2km。

2. 400G-OpenROADM:

変換: 電気から光への変換、400 GbE フレームを OTU4 (光トランスポート ユニット) にカプセル化します。

トランシーバー: 400G-OpenROADM CFP2 デジタルコヒーレント光学 (DCO)。

変調: O-FEC 付き 400G DP-16QAM。

シンボルレート: 63.14 Gbaud。

データレート: 505.11 Gbps。

スペクトル: 送信機出力における 58 WDM チャネルのスペクトルと 800 km 後に回復された信号スペクトル。

3. 400-ZR:

標準: DP-16QAM および C-FEC を備えた OIF。

シンボル/データ レート: 59.84 Gbaud/478.75 Gbps。

消費電力: 約16.5W。

スペクトル: 送信側のスペクトル。

4. コヒーレントトランシーバー:

OpenROADM 用 CFP2-DCO: 7nm FinFET DSP ASIC と統合トランシーバー光サブアセンブリ (TROSA) が含まれます。

TROSA コンポーネント: MZM ドライバ、TIA、DS DBR レーザーなどの光チップと高速 IC。

変調: 変調損失を補償するための統合 SOA を備えた InP DP-QPSK。

受信機能: VOA および 90 チャンネル差動 TIA を備えたデュアル偏波 InP 光 XNUMX° ハイブリッド。

レーザー、送信機、受信機の機能: すべて TROSA にカプセル化されています。

サポートされるフォーマット: 100/200/300/400G DP QPSK/8QAM/16QAM、リンク カバレッジ、容量、スペクトル効率を最適化する 31 ～ 66 Gbaud のボー レート。

5. OE-MCMオプション:

統合: シリコンフォトニック PIC および DSP。

最適化: レーザーを OE-MCM パッケージの外側に配置し、DSP とレーザー間の不要な熱結合を排除することで、信号の整合性の問題を軽減します。

これらのテスト環境とトランシーバーの特性は、400GbE 光伝送システムの高度な機能を強調し、データ センター相互接続、メトロ/地域ネットワーク、イーサネット クライアント サービスなど、さまざまなアプリケーション シナリオで堅牢なパフォーマンスを保証します。複数のベンダーの共同作業とさまざまなテクノロジの統合により、最新の光ネットワーク ソリューションの汎用性と拡張性が強調されます。

最終実験結果

1. 2km 400GBASE-FR4:

2km のファイバーの後、QSFP-DD は 4.5 つの CWDM チャネル全体で約 +XNUMX dBm の合計電力を受信しました。

測定された FEC 前のビット エラー レート (BER) は約 1.4e−4 であり、この特定のファイバー セグメント上でエラーのない伝送が保証されました。

• 8 x 100km 400G-OpenROADM:

400G-OpenROADM チャネルの BER が測定され、最適な入力電力は +1 dBm から +3 dBm の範囲でした。距離に関係なく、この範囲全体でパフォーマンスは非常に平坦でした。

400G OpenROADM チャネルは、BER 800 × 1.6−10、受信 OSNR 2 dB、OSNR マージン約 25 dB で 0.8 km をカバーすることに成功しました。

CFP2-DCO 送信機の後にプログラム可能な光フィルタを追加することで、75 GHz WSS カスケードの挿入をシミュレートしました。実験では、800 km では最大 500 つの WSS がカスケード接続されるのに対し、20 km では最大 XNUMX の WSS がカスケード接続できることが実証されました。

• 125km 400-ZR:

バックツーバック (BtB) セットアップでは、QSFP-DD レシーバーの感度は約 -21 dBm と測定されました。

EDFA がない場合、400G 信号は、約 40 dB の光バジェット (ファイバーとコネクタの損失を含む) で 10 km のファイバーを通過できます。

+10 dBm のミニ EDFA では、受信機の分散補償機能によって制限される約 125 dB の光バジェットで、26.5 km を超えるエラーのない伝送が達成されました。測定された ROSNR (約 24 dB) は、400-ZR MSA 要件 (ROSNR = 26 dB) を大幅に下回りました。

要約すると、これらの実験は、2 km 400GBASE-FR4、8 x 100 km 400G OpenROADM、および 125 km 400-ZR 光伝送を実証するデバイス、モジュール、およびテスト ベンダーの共同作業を示しています。400-ZR+ QSFP-DD は、IP ルーターとイーサネット スイッチに直接挿入されます。統合型マイクロ EDFA または SOA を備えた、出力電力が 400 dBm の今後の 400-ZR および 0-ZR+ QSFP-DD モジュールは、IPoWDM アーキテクチャを使用する DCI およびメトロ/地域伝送ネットワークの極めて重要なテクノロジになる予定です。