400G ZRx Teil 2: Die nächste Welle meistern

In Teil 1 unserer 400G ZRx-Blogserie, teilten wir die Grundlagen dessen, was 400G ZRx ist und welche Arten von Produkten in diese Kategorie fallen. Jetzt sind wir bereit, tiefer in diese spannende kohärente Technologie einzutauchen und uns verschiedene 400G ZRx-Netzwerkanwendungen anzusehen, darunter graue Links, verstärkte vs. unverstärkte und Power-Link-Budget-Berechnungen. Die Anwendungen, die durch 400G ZRx-Produkte stellen einen bedeutenden Fortschritt in der optischen Netzwerktechnologie dar und ermöglichen schnellere, effizientere und skalierbarere Lösungen, um den Anforderungen moderner datenintensiver Anwendungen und Dienste gerecht zu werden. 

Graue + unverstärkte Links für 400G ZRx 

Eine graue Verbindung ist einfach eine gerade Glasfaserverbindung, Punkt-zu-Punkt, ohne DWDM MUX/DEMUX (Dense Wavelength Division Multiplexing/Demultiplexing) und ohne Verstärkung. Mit 400G ZRx-Optiken wie denen, die wir vorgestellt haben vorherkann eine graue Verbindung gebildet und eine einfache Leistungsverbindungsbilanz wie folgt berechnet werden, indem die Empfängerempfindlichkeit (RX) von der Ausgangsleistung des Senders (TX) abgezogen wird:

Power Link Budget = (TX-Leistung) – (RX-Empfindlichkeit) 

• PRE-QSFP56DD-ZR → -10 dBm – (-18 dBm) = 8 dB 

• VOR-QSFP56DD-ZRHT → 0 dBm – (-20 dBm) = 20 dB 

• VOR-QSFP56DD-ZRXT → +4 dBm – (-20 dBm) = 24 dB 

Um die erreichbare Distanz für eine bestimmte graue Verbindung abzuschätzen, müssen auch Faktoren wie der Faserverlust berücksichtigt werden, wie unten in Tabelle 1 gezeigt. Hier haben wir beispielsweise einen Verlustpegel von 0,25 dB/km für ältere Fasern im Feld geschätzt. Für neuere Fasern, wie sie wir in unserem Labor haben (keine Spleiße, keine Probleme, neue, unberührte Faser), können wir den Verlust mit ~0,2 dB/km angeben. Und um dann den typischen oder durchschnittlichen Wert für den Faserverlust im DWDM-C-Band abzuschätzen, verwenden wir 0,22 dB/km.  

Tabelle 1  Theoretische Maximalentfernung (km) für Verbindungsbudget vs. Glasfaserverlust

Anschließend haben wir für jedes in Tabelle 1 gezeigte 400G-ZRx-Modul die theoretisch erreichbare maximale Entfernung in km für jede Kombination aus Verbindungsbudget und Glasfaserverlust berechnet.  

Unverstärkte DWDM-Verbindungen für 400G ZRx 

Eine etwas andere Anwendung, die in Betracht gezogen werden sollte, ist eine unverstärkte graue Verbindung mit MUX/DEMUX, die dem System hinzugefügt wurde. Der Einfachheit halber verwenden wir die TX- und RX-Spezifikationen bei Verwendung der 400G OFEC DP-16QAM-Anwendung von einem PRE-QSFP56DD-ZRPHT. Anwendungen mit niedrigerer Datenrate können bessere Power-Link-Budget-Margen aufweisen. 

Eine grundlegende Berechnung der Leistungsbilanz kann wie in diesem Beispiel durchgeführt werden: 

VOR QSFP56DD-ZRPHT → +1 dBm – (-22 dBm) = ~23 dB 

Und dann müssen wir die MUX/DEMUX-Einfügungsverluste (IL) von beiden Seiten der Verbindung berücksichtigen und diese in unsere Berechnung einbeziehen. Tabelle 2 zeigt die theoretisch erreichbare maximale Entfernung in km für verschiedene Kombinationen von Verbindungsbudget vs. Glasfaserverlust unter Verwendung verschiedener MUX+DEMUX-Konfigurationen mit PRE-QSFP56DD-ZRPHT (@400G OFEC DP-16QAM)-Transceivern auf jeder Seite: 

Tabelle 2  Theoretische Maximalentfernung (km) für Verbindungsbudget vs. Glasfaserverlust für verschiedene MUX+DEMUX Konfigurationen 

Wie aus der Tabelle hervorgeht, könnten Sie mit PRE-QSFP56DD-ZRPHT-Transceivern und einem 8-Kanal-MUX+DEMUX eine unverstärkte Punkt-zu-Punkt-Reichweite von ca. 70 bis 80 km erreichen.   

Verstärkte Links 

Als Nächstes schauen wir uns verstärkte Verbindungen an, bei denen wir typischerweise DWDM MUX/DEMUX (entweder passiv oder über ROADMs) plus eine Art von Verstärkung haben, typischerweise EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) oder Raman-Verstärker.   

Abbildung 1   Beispiel: 400G ZRx-Anwendung mit DWDM MUX/DEMUX und Verstärkung 

In diesem Fall wechseln wir von einer Berechnung des Leistungs-Link-Budgets zu einer Berechnung des OSNR-Link-Budgets (Optical Signal to Noise Ratio). Das OSNR wird durch das Rauschmaß (NF) jedes im optischen Netzwerkdesign enthaltenen Verstärkers verschlechtert.

Zu den wichtigsten Parametern für diese Art des optischen Netzwerkdesigns gehören: 

a.) TX-Ausgangsleistung 

b.) Sender-OSNR 

c.) OSNR-Toleranz beim Empfänger 

d.) Chromatische Dispersionstoleranz am Empfänger 

Figur 2 Visuelle Darstellung der Verstärkung mit einem EDFA 

In diesem in Abbildung 2 dargestellten Szenario haben Sie mehrere gemultiplexte Signale als Eingang in den Verstärker. Diese Signale werden durch einen Verstärker geleitet – in diesem Fall einen EDFA – und alle Signale werden verstärkt, einschließlich des Rauschens (wie durch den grauen Bereich dargestellt). Bei jedem Verstärker im Netzwerk wird das Signal zusammen mit dem Rauschen verstärkt. Außerdem begrenzt die Rauschzahl jedes Verstärkers das OSNR nach jeder Verstärkungsstufe. Das OSNR-Budget nimmt also mit jedem Verstärkungsbereich weiter ab, und das ist letztendlich DIE Hauptbeschränkung bei dieser Art von Netzwerkanwendung.  

Sie fragen sich vielleicht: Welchen Typ von 400G ZRx-Transceiver verwende ich? Wann verwende ich ihn? Warum für eine bestimmte Anwendung? Das und mehr wird behandelt in Teil 3 unserer 400G ZRx-Blogserie!