コヒーレントトランシーバーの概要：CFP2-DCO vs QSFP-DD DCO vs OSFP-DCO

近年、コヒーレント光通信技術は、光通信の分野でますますホットスポットになっています。 複雑な変調を伴うコヒーレント光通信は、光帯域幅のリソースを節約し、ファイバの伝送効率を向上させます。これは、伝送帯域幅をさらに増やすための優れた選択肢です。 データ通信の分野では、コヒーレント技術もデータセンター相互接続（DCI）（80〜120km）の主流ソリューションになっています。 コヒーレント光リンクの使用は、今後数年間で急成長し、これらの新しいアプリケーションは、コヒーレント光トランシーバーシステムの新しい要件も提示するため、コヒーレントトランシーバーが作成されました。 この記事では、コヒーレント光通信と非コヒーレント光通信の比較を段階的に説明し、コヒーレント光通信技術とは何かを理解し、現在の市場で100G〜400Gの伝送を実現できるXNUMX種類のコヒーレントトランシーバーを紹介します。

 

1. コヒーレント光通信技術とは？

データセンターとネットワーク インフラストラクチャの構築では、400G 伝送についてよく耳にしますが、コヒーレント光通信は、この速度を達成するための主要な技術方向です。 これは、回線側の基幹伝送に大きな利点をもたらします。

同じ周波数で同じ振動方向の光は、コヒーレント光と呼ばれます。 コヒーレント変調およびヘテロダイン検出技術は、主にコヒーレント光通信で使用され、 コヒーレントトランシーバー この技術をベースにした主力製品です。

いわゆる コヒーレント変調 光キャリアの周波数、位相、および振幅を変更するために送信される信号を使用することです (強度検出のように光の強度を変更する代わりに)。これには、光信号が特定の周波数と位相を持つ必要があります (自然光のような特定の周波数と位相を持たない）、つまり、コヒーレント光でなければなりません。 例えば、レーザーはコヒーレント光の一種です。 いわゆる ヘテロダイン 検出 局部発振で発生させたレーザーを光ミキサで入力信号光と混合し、信号光の周波数、位相、振幅と同じ法則で変化するIF信号を得る方法です。

コヒーレント光通信技術は広く使われており、特に超長波長 (2~10μm) の光ファイバー通信ではコヒーレント光通信が最も魅力的です。 光ファイバー通信技術の発展に伴い、超長波長光ファイバーを使用して超長距離通信を実現することは、将来の光ファイバー通信の重要な方向のXNUMXつです。

 

2。 Coherentと 非コヒーレント光通信

コヒーレント光通信には、次のXNUMXつの主要テクノロジーが含まれます。

• 分極多重化と高次変調： 光の直交偏光特性と位相情報を利用して、元の信号を何度もXNUMXつに分割することで、電気層の処理速度を大幅に低下させることができます。
• コヒーレント受信テクノロジー： 受信した光信号と同じ周波数と位相の局部発振器レーザーを使用して、振幅、位相、および偏光状態の情報を受信信号から復元できます。

• デジタル信号処理（DSP）テクノロジー： DSPを介して電気信号レベルでの分散によって引き起こされる信号の歪みと時間遅延を解決し、PMDとCDを補償します。これにより、PMDとCDの許容範囲が大幅に改善されます。
• 高性能FECアルゴリズム： FEC 前方誤り訂正符号化を使用すると、システムの OSNR 耐性を向上させることができます。 さまざまなレート、コード タイプ、および伝送パフォーマンス要件に合わせて、さまざまな FEC タイプとオーバーヘッド比を設計できます。

一般に、コヒーレント光通信と非コヒーレント光通信にはそれぞれ長所と短所があり、さまざまなアプリケーション シナリオに適していることがわかります。 非コヒーレント光通信は、主に 2.5G および 10G 回線伝送、初期の 40G 回線伝送、およびマルチサブ波長 100G メトロ伝送で使用されます。 コヒーレント光通信は、主に100G回線伝送、超100G回線伝送、超長距離光伝送に使用されています。 

 

3. コヒーレントとは トランシーバー？

コヒーレントトランシーバーは、 コヒーレント光通信 テクノロジー。 以下では、市場に出回っているXNUMX種類のコヒーレント光モジュールを紹介します。CFP-DCO、 CFP2-DCO、OSFP-DCO、および QSFP-DD DCO です。

最初、コヒーレント トランシーバーは CFP フォーム ファクターにパッケージ化されていました。 CFP MSA は 82mm のパッケージ幅と 24W 未満の消費電力を提供します。これは、必要な XNUMX つの光学要素 (レーザー、変調器、ICR) と DSP を CFP に配置して、完全なコヒーレント トランシーバーを形成するのに十分です。 このトランシーバーは「DCO」と呼ばれ、「デジタル コヒーレント オプティクス」を意味します。 CFP-DCO は、CFP 用に設計された任意のスロットに挿入でき、光ポートを介してデジタル信号と通信できます。 したがって、CFP スロットを備えたスイッチまたはルーターは、短距離クライアント CFPS または長距離コヒーレント CFP-DCO トランシーバーを任意のスロットに収容できます。

しかし、低消費電力、小型パッケージ、大容量、低コストは、光通信業界の継続的な目標です。 したがって、CFP MSA は必然的に CFP2 のサイズに追いつく必要があります。 CFP2 の標準幅は 41.5mm で、最初は 12W の電力消費が可能です。 次の表に示すように、CFP-DCO と比較して、CFP2-DCO のパフォーマンスは大幅に向上しています。 CFP2-DCO モジュールは、CFP2-DCO の電力と密度を節約しながら、メトロ ネットワークとアクセス ネットワークの両方に対応できます。 off総所有コスト（TCO）の観点からかなりの価値があります。

 

	消費電力	最大転送速度	200G長距離伝送容量	400Gメトロネットワーク伝送機能	100Gあたりの電力消費量
CFP-DCO	32	200	はい	はい	0.16
CFP2-DCO	24	400	はい	はい	0.06

 

CFP2の電力制限内で、CFP2-DCOアプリケーションを次のように拡張することもできます。

• CFP2-200G-DCO超長距離伝送：14dB未満の光信号対雑音比（OSNR）および2000kmを超える伝送用の分散補償技術。
• CFP2-400G-DCO メトロ ネットワーク伝送: ファイバー リンクの品質と EDFA スパンに応じて、最大 800 km または 1000 km まで。

近年、CFP および CFP2 パッケージ モードに加えて、コヒーレント トランシーバーが OSFP-DCO や QSFP-DD DCO などのより高速で小型のパッケージ規格で登場しています。  

OSFP-DCO： Octal Small Form-factor Pluggable (OSFP) コヒーレント トランシーバーは、二重偏波直交位相シフト キーイング (DP-QPSK) または二重偏波直交振幅変調 (DP-16QAM) または確率論的コンスタレーション シェーピング直交振幅変調 (PCS- 16QAM)、拡張 C バンド、偏波ダイバーシティ コヒーレント検出、および高度な電子リンク イコライゼーションをサポートします。 この製品ファミリは、100nm DSP を備えた業界標準のプラガブル OSFP フォーム ファクタで 400/7Gbps の伝送速度をサポートし、メトロ キャリア、アクセス、およびクラウド/DCI アプリケーションで広く使用できます。 その中で、OSFP-400G-DCO コヒーレント トランシーバーは 120km の伝送距離に達することができ、超長距離データセンター相互接続 (DCI) を実現できます。 

QSFP-DD DCO： OSFP パッケージの光モジュールと比較して、QSFP-DD は小型で、消費電力が少なく、柔軟性に優れています。 QSFP-DD DCO は 100G と 400G の伝送もサポートしていますが、実際には 400G 市場でより一般的に使用されています。 このパッケージに含まれる XNUMX つの最新のコヒーレント トランシーバーは次のとおりです。 400GZR および400GZR +。 これらの400種類のトランシーバーを知るために、まず、光インターネットワーキングフォーラム（OIF）が400ZR標準を作成しました。 400ZR仕様は、相互運用可能な400Gコヒーレントインターフェイスを定義するための最初の取り組みの120つでした。 400ZRは、エッジと比較的短いリーチ、最大400kmのDCIアプリケーションを対象としています。 DD-QSFPフォームファクタの120GZRモジュールは、ハイパースケールデータセンターオペレータおよびピアリングネットワークで使用するように設計されており、業界標準の相互運用可能なフットプリントで高帯域幅の相互接続を提供します。 400kmにわたってXNUMXGB / sを送信できます。 また、XNUMXZR +の場合、マルチベンダーの相互運用性を提供する高性能のプラグ可能なモジュールを可能にするのは、XNUMXつの標準化の取り組み（OIFとOpenROADM）の組み合わせです。

 

製品仕様	データレート	変調タイプ	ターゲットリーチ
OIF400ZR	400G	DP-16QAM	120km
OpenZR +	400G	DP-16QAM	1400km
	300G	DP-8QAM	2500km
	200G	DP-QPSK	3000km
	100G	DP-QPSK	8000km

 

これら400つのタイプを比較すると、一般に、OIF 400ZR標準は、メトロポイントツーポイントアプリケーションの主に単側波帯タイプとラインレート（400G）ですが、100ZR +は、柔軟な400G-400Gラインレートとより長い光路。 したがって、400G ZR +光モジュールは100Gレートをサポートするだけでなく、200G / 300G / 100Gラインレートにも柔軟に適用できます。 その基盤は、OpenFEC（oFEC）前方誤り訂正の新しいフレームワーク構造と400G-28G光回線仕様のセットを使用することです。 標準のSMF-480ファイバー（EDFAのみ）を使用すると、理想的なネットワークの仮定の下で、パフォーマンスは400GモードでXNUMXkmに達すると推定されます。

400ZRインターフェースは QSFP-DD DCO、OSFP、および CFP2-DCO コヒーレント光モジュール。 ただし、400ZR アプリケーションの場合、QSFP-DD パッケージの形式の光モジュールがより普及するはずです。これは、QSFP-DD が他のいくつかのパッケージ タイプに比べて安価で設置面積が小さいためです。 したがって、QSFP-DD 400G DCO 光モジュールは、400G コヒーレント光通信アプリケーション向けに将来有望です。

 

まとめ

メトロベースの DCI およびクラウド アプリケーションでの容量要件の増加により、コスト効率と運用上の利点の向上を約束する相互運用可能でプラグ可能なコヒーレント モジュールに対する業界の需要が高まっており、さまざまなベンダーのモジュールを組み合わせることができます。 これらの新しいアプリケーションに対応するために、CFP-DCO、CFP2-DCO、OSFP-DCO、QSFP-DD DCO などの一連の新しいコヒーレント光モジュールが開発されました。 FiberMall は、メトロ キャリア、アクセス、およびクラウド/DCI アプリケーションで広く使用できるこれらすべてのコヒーレント光モジュール タイプを顧客に提供できます。