400ZR/ZR+, Open ROADM и OpenZR+: что выбрать?

Производители оптики в своем стремлении к меньшим, более быстрым и наименее затратным технологиям показали собственные когерентные модули. Благодаря скорости передачи данных 400 Гбит/с и малым форм-факторам, эти стандартизированные совместимые модули предлагают множество возможностей.

Но есть нюанс. Проектировщики оптических сетей зачастую стоят перед необходимостью выбора в пользу съемной либо интегрированной оптики.  Несомненно, съемную оптику выгодно использовать для коротких межсоединений в сетях центров обработки данных (DCI). Но, а где же еще имеет смысл ее развертывать? Можно ли использовать ее преимущества в городских и региональных сетях? Может имеет смысл продолжать использовать дискретную оптику?

Итак, когерентные сменные модули и дискретная оптика имеют свои преимущества и недостатки. Представленный обзор поможет сделать правильный выбор для вашей сети.

Сравнение сменной и интегрированной оптики

Меньше, быстрее и дешевле с 400ZR

Начнем обзор с подключаемых модулей 400G, а именно с 400ZR, которые имеют три явных преимущества помимо экономической выгоды IP over WDM, полученной благодаря подключению модуля непосредственно в маршрутизатор:

  1. Снижение эксплуатационных расходов за счет низкого энергопотребления, физического размера и определенного набора функций
  2. Совместимость клиентских интерфейсов 400 Gigabit Ethernet (GbE) и линейных интерфейсов 400G
  3. Обеспечение большей конкурентоспособности, гибкие цепочки поставок и лучшие в своем классе технологии совместимости

В отличие от традиционных транспондеров, подключаемые модули 400ZR не требуют собственных систем управления, поскольку управляются через маршрутизатор. Эта характеристика в сочетании с их ограниченным набором функций, более низким энергопотреблением, более низкой производительностью и общей конкурентоспособностью позволяет значительно снизить затраты. Очевидно, что подключаемые модули 400ZR являются хорошим решением для сетей DCI, которые часто используют прямые пролеты на короткие расстояния и, следовательно, могут обойтись более низкой пусковой мощностью. Но что делать, если по-прежнему требуется больший охват?

Расширить охват с ZR+

Чтобы расширить охват, поставщики используют более высокую пусковую мощность. Большим преимуществом подключаемых модулей ZR+ является возможность запатентованного прямого исправления ошибок (FEC), что обеспечивает более высокую производительность и больший охват. Поскольку поставщики хранят в секрете детали оптических спецификаций, такие как чистый выигрыш от кодирования FEC и допустимое отклонение отношения сигнал/шум (OSNR), то и большинство инструментов планирования не способны точно оценить охват. Чтобы компенсировать это, они должны допускать высокую погрешность при планировании каналов связи, тем самым его уменьшая. Таким образом, проприетарный характер ZR+ не только вынуждает поставщиков услуг отказываться от гибкости, заказывая подключаемые модули, но и, как правило, привязываться к одному поставщику, чей инструмент сетевого планирования работает с использованием конфиденциальной информации как для транспондера, так и для линейной системы.

Благодаря большему охвату ZR+, а также способности поддерживать несколько клиентских и линейных скоростей, поставщики услуг ищут другие приложения, чтобы воспользоваться преимуществами этих небольших и недорогих подключаемых модулей. Чтобы понять, какие адаптации оптимальны для более широкого развертывания подключаемых модулей в сетях поставщиков услуг, сравним некоторые общие черты DCI и городских сетей.

Обзор архитектур DCI и городских сетей

В сетях DCI часто используются прямые соединения на короткие расстояния, с городскими сетями дело обстоит сложнее. С гораздо большим количеством конечных точек зоны доступности городские сети часто строятся по ячеистой архитектуре, состоящей из множества ROADM, которые могут покрывать как маленькие, так и большие расстояния. В результате для многих городских сетей необходима оптика с более высокими характеристиками, которая может масштабироваться по нескольким измерениям для удовлетворения требований к охвату и пропускной способности.

В отличие от сетей DCI, городские сети (Metro), предлагающие услуги предприятиям, требуют четкой границы между поставщиком услуг и предприятием. Это необходимо для определения ответственности за такие задачи, как установка, питание, управление, контроль, безопасность, обслуживание и устранение неполадок. Однако это четкое разграничение невозможно с подключаемым к маршрутизатору сменным модулем, физически установленным и управляемым через маршрутизатор предприятия.

Сети Metro (городская сеть) часто нуждаются в поддержке клиентских сигналов OTN в дополнение к Gigabit Ethernet. Кроме того, в отличие от многих центров обработки данных, места, где обычно развертывается оборудование для городских сетей, должны соответствовать требованиям NEBS3 – закону, требующему, чтобы оборудование выдерживало жесткие изменчивые физические условия.

Рекомендации по развертыванию подключаемых модулей в городских сетях (Metro)

Хотя поставщики услуг справедливо воодушевлены преимуществами, которые могут принести подключаемые модули, они также создают ряд проблем, которые следует обязательно учитывать при проектировании сети:

  • Повышенные межканальные помехи и более низкий OSNR из-за отсутствия некоторых передовых методов формирования оптического сигнала.
  • Сниженная спектральная эффективность из-за большей ширины канала
  • Внешнее усиление для компенсации более низкой пусковой мощности

Из-за ограниченного пространства и низкого энергопотребления подключаемых модулей QSFP-DD и OSFP невозможно использовать некоторые передовые методы формирования. Напротив, дискретные оптические альтернативы могут обеспечивать превосходное формирование сигнала, предлагая более высокий уровень сигнала и более низкие межканальные помехи, а, следовательно, более высокий OSNR для достижения большего охвата/пропускной способности.

Хотя уровень сигнала не может быть улучшен без соответствующего увеличения шума, поставщики услуг могут уменьшить межканальные помехи, увеличивая ширину канала. Однако это приведет к худшей спектральной эффективности, чем это достигается в дискретной оптике. Таким образом, провайдеры услуг с ограниченным количеством оптоволокна должны сравнить преимущества использования сменных модулей 400ZR или ZR+ с недостатком спектральной неэффективности.

Подключаемые модули потребляют меньше энергии, их более низкая пусковая мощность может быть недостаточной для самостоятельного прохождения более длинных расстояний в городских или региональных сетях. Можно использовать внешние усилители, обеспечивающие увеличение пусковой мощности, но важно учитывать, что это может не только снизить или даже свести на нет экономию электроэнергии и пространства, сэкономленную на подключаемых модулях, но и еще больше увеличить шум.

Учитывая их гораздо меньший размер (одним из преимуществ подключаемых модулей является возможность сэкономить место), проектировщики должны принимать во внимание тепло, выделяемое плотными вставками. Поддержание адекватного рассеивания тепла часто требует, чтобы оборудование в любом случае было разнесено.

Рекомендации по развертыванию дискретной оптики с полным набором функций

Хотя подключаемые модули, безусловно, имеют ряд преимуществ, для некоторых приложений по-прежнему будет актуальным использование традиционных транспондеров с дискретной оптикой. К преимуществам традиционных транспондеров относятся:

  • Более высокая мощность запуска и улучшенная форма (для более низкого OSNR и большего охвата)
  • Лучшая спектральная эффективность
  • Возможность транзита большего количества ROADM
  • Интерфейсы OTU и Gigabit Ethernet с переменной скоростью
  • Соответствие NEBS
  • Четкое разграничение между поставщиком и потребителем услуг

Часто упускается из виду тот факт, что транспондеры с дискретной оптикой также имеют полный набор функций. Например, подключаемым к маршрутизатору подключаемым модулям QSFP-DD и OSFP не хватает места для поддержки ряда функций, к которым привыкли поставщики услуг, таких как петлевое тестирование, регенерация (без использования дополнительных клиентских портов), шифрование уровня 1, демультиплексор 400 Гбит/с (2 длины волны 200 Гбит/с), функции системного уровня.

Лучшее из обоих миров с Open ROADM

Учитывая относительные достоинства выбора, вариант, сочетающий в себе лучшее из обоих миров, был бы очень привлекательным. На самом деле можно совместить лучшее, что есть в дискретной оптике, с преимуществами сменного форм-фактора. Такая комбинация может быть достигнута с помощью 400G Open ROADM.

400G Open ROADM не только поддерживает интерфейсы GbE и OTN, но также использует открытый FEC (oFEC), который превосходит конкатенированный FEC (cFEC), применяемый в 400ZR. Важно отметить, что Open ROADM использует более крупные подключаемые модули CFP2-DCO, разработанные специально для транспондеров. В данном случае мы будем иметь гораздо больше места для работы, полный набор функций, включая возможность тестирования по шлейфу, а также большинство других преимуществ традиционного транспондера, описанного в предыдущем разделе о дискретной оптике. Несмотря на то, что подключаемые модули Open ROADM 400G более энергоемкие и для их работы требуется больше места, чем подключаемым модулям QSFP-DD и OSFP, они по-прежнему выигрывают, так как полностью взаимозаменяемы между производителями и обеспечивают лучшую в своем классе архитектуру по конкурентоспособной цене.

Следующий шаг с OpenZR+

Многие поставщики услуг и операторы сетей центров обработки данных ценят стандартизированные совместимые решения 400ZR и Open ROADM, которые позволяют избежать привязки к поставщику и поощряют инновации. Они также ценят превосходный охват Open ROADM oFEC и его гибкость с переменной скоростью передачи данных. Однако некоторые операторы отдают предпочтение более низкой мощности 400ZR и не нуждаются в интерфейсах OTN. OpenZR+ MSA был создан для их объединения. OpenZR+ может быть реализован на меньших модулях QSFP-DD и OSFP для развертываний с подключением к маршрутизатору, ориентированных на сети DCI большой протяженности. В качестве альтернативы они могут быть реализованы на более крупных модулях CFP2-DCO с транспондером, предназначенных для региональных и городских сетей.

Пока OpenZR+ реализован на более крупном подключаемом модуле CFP2-DCO и подключен к транспондеру, поставщики услуг могут использовать преимущества более высокой мощности с более полным набором функций, сохраняя при этом четкое разграничение между своей сетью и своими корпоративными клиентами.

Ранее мы отмечали, что системы разных производителей требуют сложных систем управления и контроля. К счастью, появляются новые передовые инструменты планирования от различных поставщиков, которые используют искусственный интеллект для эмпирического измерения производительности в различных конфигурациях и используют эту информацию для прогнозирования производительности новых транспондеров, независимо от того, являются ли они дискретными или подключаемыми.

Определение того, какое решение «наиболее подходящее» для вашей сети

Если ваша сеть полностью состоит из коротких линий для трафика 400 Гбит/с и вам не нужно беспокоиться о четком разграничении с маршрутизатором, а также управляется ли ваш оптический транспорт через маршрутизатор или нет, то вероятно, что полностью совместимые подключаемые к маршрутизатору подключаемые модули 400ZR будут оптимальным решением. Но если вам нужно большее расстояние и вы можете пожертвовать преимуществами более низкой мощности, плотности и функциональной совместимости, то проприетарные реализации ZR+ могут быть более подходящими.

С другой стороны, если нужны клиентские сигналы OTN (OTU4), более высокая мощность запуска, спектральная эффективность, полный набор функций и четкое разграничение, тогда полностью интероперабельные и конкурентоспособные подключаемые модули 400G Open ROADM с прикрепленным транспондером будут лучшим вариантом. Если же вам не нужны интерфейсы OTU4 и есть желание снизить затраты на электроэнергию, то в таком случае OpenZR+ станет отличным компромиссом.

Конечно, наиболее производительными и многофункциональными, способными передавать большинство ROADM, останутся традиционные транспондеры с дискретной оптикой. Но в целом полезно иметь гибкую оптическую платформу, которая может поддерживать как подключаемые, так и дискретные приемопередатчики. 

21.05.2021

По материалам Lightwaveonline

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!