FiberMall의 400GbE 광전송 시스템 공동 테스트

FiberMall은 Lumentum-Neophotonics, Cisco-Acacia, EXFO와 협력하여 927km의 엔드투엔드 상호 운용 가능한 400-GbE(기가비트 이더넷) 광 전송 시스템을 성공적으로 제안했습니다. 이 시스템은 최신 400G 플러그형 광 모듈을 통합하여 이더넷 클라이언트(IEEE 802.3 400GBASE), 데이터 센터 상호 연결(OIF 400-ZR), 메트로/지역(400G OpenROADM) 네트워크의 요구 사항을 충족합니다. 사용된 400G 광 모듈은 다양한 공급업체에서 공급되며 다양한 공급업체의 DSP 칩을 통합합니다. 주요 표준화 기관에서 정의한 400GBASE, 400-ZR, 400-ZR+ 광 모듈의 주요 기능에 대한 요약은 다음과 같습니다.

1. 400G 데이터 센터 상호 연결 애플리케이션

400 ZR 다중 소스 계약(MSA)을 통해 OIF에서 처리합니다. 400ZR 광 인터페이스는 트랜시버 폼 팩터가 장비 요구 사항을 충족하는 경우 이더넷 스위치 또는 IP 라우터에 쉽게 삽입할 수 있으므로 일반적으로 전송 범위가 40~120km인 IP over WDM 애플리케이션에 특히 적합합니다.

400ZR 트랜시버: C-밴드 튜닝 가능 레이저, 16-Gbaud에서 DP-59.84QAM 변조, C-FEC를 사용합니다. 이 연결은 내부 해밍 코드와 외부 계단형 코드를 결합하며 오버헤드는 14.8%입니다. BER = 10^-15에서 C-FEC의 코딩 이득은 10.8dB이고, 사전 FEC BER 임계값은 1e-2입니다. 400ZR 광 모듈은 백투백 작동을 위해 26nm 분해능 대역폭에서 0.1dB보다 큰 OSNR이 필요합니다.

2. 400G 메트로/지역 네트워크

OpenROADM 및 OpenZR+에서 해결합니다. OpenZR+는 400GbE 데이터 프레임 전송에 중점을 두는 반면 OpenROADM은 400GbE 스트림을 OTN 컨테이너에 캡슐화합니다. C-FEC에 비해 Open-FEC(O-FEC)의 효율성이 더 높기 때문에 OpenROADM 및 OpenZR+ 트랜시버는 여러 파이버 스팬, 광 증폭기 및 ROADM(재구성 가능한 광 추가-드롭 멀티플렉서)으로 메트로/지역 링크를 커버합니다.

400G OpenZR+: 63.14-Gbaud DP-16QAM 및 O-FEC를 사용하며 오버헤드는 15.3%입니다. O-FEC는 BER = 11.6^-10에서 15dB의 코딩 이득을 제공하며, 사전 FEC 임계값은 2e-2입니다. 0.1nm 대역폭에서 백투백 작동에 필요한 OSNR은 24dB입니다.

이 공동 테스트는 여러 공급업체의 고급 400G 플러그형 광학 장치를 통합하여 상호 운용성을 보장하고 다양한 애플리케이션에서 최신 광 네트워크의 다양한 요구 사항을 충족할 수 있는 역량을 보여줍니다.

3가지 응용 시나리오를 위한 실험 환경

1. 400GBASE-FR4 QSFP-DD:

변조: 4개의 O-밴드 CWDM 파장의 PAMXNUMX.

파장당 심볼/데이터 전송 속도: 53.125Gbaud/106.25Gbps.

전력 소비량: ~12W.

전송 거리: 2km.

2. 400G-OpenROADM:

변환: 전기-광 변환, 400GbE 프레임을 OTU4(광 전송 장치)로 캡슐화합니다.

트랜시버: 400G-OpenROADM CFP2 디지털 코히어런트 광학(DCO).

변조: O-FEC를 갖춘 400G DP-16QAM.

심볼 속도: 63.14 Gbaud.

데이터 속도: 505.11Gbps.

스펙트럼: 송신기 출력의 58개 WDM 채널 스펙트럼과 800km 후 복구된 신호 스펙트럼.

3. 400-ZR:

표준: DP-16QAM 및 C-FEC를 갖춘 OIF.

심볼/데이터 전송 속도: 59.84Gbaud/478.75Gbps.

전력 소비량: ~16.5W.

스펙트럼: 송신기 측의 스펙트럼.

4. 코히런트 트랜시버:

OpenROADM용 CFP2-DCO: 7nm FinFET DSP ASIC과 통합 트랜시버 광학 하위 어셈블리(TROSA)가 포함되어 있습니다.

TROSA 구성 요소: MZM 드라이버, TIA, DS DBR 레이저를 포함한 광학 칩과 고속 IC.

변조: 변조 손실을 보상하기 위해 통합 SOA를 갖춘 InP DP-QPSK.

수신 기능: VOA와 90채널 차동 TIA를 갖춘 이중 편광 InP 광학 XNUMX° 하이브리드.

레이저, 송신기, 수신기 기능: 모두 TROSA에 캡슐화되어 있습니다.

지원 포맷: 100/200/300/400G DP QPSK/8QAM/16QAM, 링크 범위, 용량, 스펙트럼 효율성을 최적화하기 위한 31~66Gbaud의 통신 속도를 제공합니다.

5. OE-MCM 옵션:

통합: 실리콘 포토닉 PIC와 DSP.

최적화: OE-MCM 패키지 외부에 레이저를 배치하여 신호 무결성 문제를 줄이고 DSP와 레이저 간의 원치 않는 열 결합을 제거합니다.

이러한 테스트 환경과 트랜시버 특성은 400GbE 광 전송 시스템의 고급 기능을 강조하여 데이터 센터 상호 연결, 메트로/지역 네트워크, 이더넷 클라이언트 서비스를 포함한 다양한 애플리케이션 시나리오에서 견고한 성능을 보장합니다. 여러 공급업체의 협력적 노력과 다양한 기술의 통합은 현대 광 네트워킹 솔루션의 다양성과 확장성을 강조합니다.

최종 실험 결과

1. 2km 400GBASE-FR4:

2km의 광섬유를 통해 QSFP-DD는 4.5개의 CWDM 채널에서 약 +XNUMXdBm의 총 전력을 수신했습니다.

측정된 FEC 이전 비트 오류율(BER)은 약 1.4e−4이었으며, 이는 이 특정 파이버 세그먼트에서 오류 없는 전송을 보장합니다.

• 8 x 100km 400G-OpenROADM:

400G-OpenROADM 채널의 BER을 측정했는데, 최적의 입력 전력은 +1dBm에서 +3dBm 사이였습니다. 성능은 거리에 관계없이 이 범위에서 매우 일정하게 유지되었습니다.

400G OpenROADM 채널은 800 × 1.6−10의 BER로 2km를 성공적으로 커버하고, 25dB의 OSNR을 수신했으며, 약 0.8dB의 OSNR 마진을 기록했습니다.

CFP2-DCO 송신기 뒤에 프로그래밍 가능한 광학 필터를 추가하여 75GHz WSS 캐스케이드 삽입을 시뮬레이션했습니다. 실험 결과 800km에서는 최대 500개의 WSS가 캐스케이드되었지만 20km에서는 최대 XNUMX개의 WSS가 가능했습니다.

• 125km 400-ZR:

백투백(BtB) 설정에서 QSFP-DD 수신기의 감도는 약 -21dBm으로 측정되었습니다.

EDFA가 없으면 400G 신호는 약 40dB의 광 예산(광섬유 및 커넥터 손실 포함)으로 10km의 광섬유를 통과할 수 있습니다.

+10 dBm 미니 EDFA를 사용하면 수신기의 분산 보상 기능에 의해 제한되는 약 125 dB의 광 예산으로 26.5km에 걸쳐 오류 없는 전송이 달성되었습니다. 측정된 ROSNR(~24 dB)은 400-ZR MSA 요구 사항(ROSNR = 26 dB)보다 상당히 낮았습니다.

요약하면, 이 실험은 2km 400GBASE-FR4, 8 x 100km 400G OpenROADM, 125km 400-ZR 광 전송을 선보이는 장치, 모듈 및 테스트 공급업체의 협력적 노력을 보여줍니다. 400-ZR+ QSFP-DD는 IP 라우터와 이더넷 스위치에 직접 삽입됩니다. 통합 마이크로 EDFA 또는 SOA를 특징으로 하는 400 dBm 출력 전력의 다가올 400-ZR 및 0-ZR+ QSFP-DD 모듈은 IPoWDM 아키텍처를 사용하는 DCI 및 메트로/지역 전송 네트워크의 핵심 기술이 될 준비가 되어 있습니다.