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400G ZR & ZR+

Neue Generation von Lösungen für optische Kommunikation mit größerer Reichweite

9. Mai 2022

400G ZR und ZR+ sind kohärente steckbare Optiken und neue Lösungen für Netzwerke mit hoher Dichte und Datenraten von 100G bis 400G. Sie zeichnen sich zudem durch geringen Stromverbrauch und geringen Platzbedarf aus. Sehen wir uns an, wie die neueste Generation von 400G ZR- und 400G ZR+-Optik die wirtschaftlichen Vorteile erweitert, um die Anforderungen von Netzbetreibern zu erfüllen, die Glasfasernutzung zu maximieren und die Kosten für den Datentransport zu senken.

400G ZR & ZR+: Definitionen

Was ist 400G ZR?

Die kohärenten optischen 400G ZR-Module entsprechen dem OIF-400ZR-Standard, der eine branchenweite Interoperabilität gewährleistet. Sie bieten eine optische Bandbreite von 400 Gbit/s über eine einzige optische Wellenlänge unter Verwendung von DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) und eine Modulation höherer Ordnung wie 16 QAM. Vorwiegend im QSFP-DD-Formfaktor implementiert, erfüllt 400G ZR die spezifischen Anforderungen für extrem parallele Rechenzentrumsverbindungen von 400GbE mit Entfernungen von 80-120km erfüllen. Erfahren Sie mehr über 400G-Transceiver: Wie viele 400G-Transceiver-Typen gibt es auf dem Markt?

Überblick über 400G ZR+

ZR+ ist eine Reihe von kohärenten steckbaren Lösungen mit Leitungskapazitäten von bis zu 400 Gbps und einer Reichweite von weit über 80 km, die verschiedene Anwendungsanforderungen unterstützen. Die spezifischen Betriebs- und Leistungsanforderungen der verschiedenen Anwendungen bestimmen, welche Arten von kohärenten 400G ZR+-Steckern in den Netzen verwendet werden können. Einige Anwendungen werden die Vorteile interoperabler, herstellerübergreifender Ökosysteme nutzen, die durch Standardisierungsgremien oder MSA-Spezifikationen definiert sind. Dagegen sind andere auf die maximale Leistung angewiesen, die im Rahmen der Beschränkungen eines steckbaren Modulpakets erreicht werden kann. Im folgenden Teil werden vier Kategorien von 400G ZR+-Anwendungen erläutert.

400G ZR & ZR+: Anwendungen

400G ZR - Anwendungsszenario

Die Einführung von 400G ZR-Modulen hat eine neue Ära der DWDM-Technologie eingeläutet, die durch offene, standardbasierte und steckbare DWDM-Optik gekennzeichnet ist und IP-over-DWDM ermöglicht. 400G ZR wird häufig für Punkt-zu-Punkt-DCI (bis zu 80 km) eingesetzt und macht das Verbinden von Rechenzentren so einfach wie das Verbinden von Switches innerhalb eines Rechenzentrums (siehe unten).

Abbildung 1: 400G ZR in Single-Span-DCI

Vier Hauptanwendungsbereiche für 400G ZR+

P2P-Paket mit erweiterter Reichweite

Eine Definition von ZR+ ist eine einfache Erweiterung von 400G ZR transkodierten Ethernet-Mappings mit einem leistungsfähigeren FEC zur Unterstützung längerer Reichweiten. In diesem Fall sind 400G ZR+-Module eng definiert als Unterstützung einer optischen Leitungsrate von 400 Gbps mit einem Träger und dem Transport von 400GbE-, 2x 200GbE- oder 4x 100GbE-Client-Signalen für Punkt-zu-Punkt-Reichweiten (bis zu etwa 500 km).Diese Lösung ist speziell für Pakettransportanwendungen und für Routerplattformen bestimmt.

Multispan Metro OTN

Eine weitere Definition von ZR+ ist die Aufnahme von OTN-Unterstützung, wie Client-Mapping und Multiplexing in FlexO-Schnittstellen. Diese kohärente, steckbare Lösung soll die zusätzlichen Anforderungen von OTN-Netzwerken unterstützen, sowohl Ethernet- als auch OTN-Clients übertragen und den Transport in Multispan-ROADM-Netzwerken ermöglichen. Diese Kategorie von 400G ZR+ wird dort benötigt, wo die Abgrenzung für Anbieter wichtig ist, und ist in erster Linie für Multi-Span-Metro-ROADM-Netze bestimmt.

Abbildung 2: 400G ZR+ angewandt in Multispan Metro OTN

Mehrspur-Metro-Paket

Die dritte Definition von ZR+ ist die Unterstützung von Ethernet mit erweiterter Reichweite oder paketcodierten Lösungen, die für kritische Leistungen wie Latenz weiter optimiert sind. Dieser kohärente 400G ZR+ Steckverbinder mit Hochleistungs-FEC und hochentwickelten Kodierungsalgorithmen unterstützt die längste Reichweite über 1000km Multi-Span-Metro-Paketübertragung.

Abbildung 3: 400G ZR+ angewandt in einem Multispan-Metro Packet

Multispan Metro Regional OTN

Die vierte Definition von ZR+ unterstützt sowohl Ethernet- als auch OTN-Clients. Dieser kohärente Steckverbinder nutzt auch Hochleistungs-FEC und PCS, zusammen mit abstimmbaren optischen Filtern und Verstärkern für maximale Reichweite. Er unterstützt einen umfangreichen Satz von OTN-Netzwerkfunktionen für den Einsatz über Festnetz- und Flex-Grid-Leitungssysteme. Diese Kategorie von 400G ZR+ bietet Lösungen mit höherer Leistung, um ein viel breiteres Spektrum von Metro/Regional-Paketnetzanforderungen zu erfüllen.

400G ZR & ZR+: Was macht sie für die Übertragung mit größerer Reichweite im Rechenzentrum geeignet?

Kohärente Technologie, die von 400G ZR & ZR+ verwendet wird

Die kohärente Technologie nutzt die drei Freiheitsgrade (Amplitude, Phase und Polarisation des Lichts), um mehr Daten auf die zu übertragende Welle zu bündeln. Auf diese Weise kann die kohärente Optik mit Modulationsverfahren höherer Ordnung mehr Daten über eine einzige Faser und über größere Entfernungen transportieren, was zu einer besseren spektralen Effizienz führt. 400G ZR und ZR+ sind ein Fortschritt nach vorn in der Anwendung der kohärenten Technologie. Mit Modulation höherer Ordnung und DWDM, die hohe Bandbreiten ermöglichen, können 400G ZR- und ZR+-Module die Kosten und die Komplexität für hochrangige Rechenzentrumsverbindungen reduzieren.

Bedeutung von 400G ZR & ZR+

400G ZR und 400G ZR+ kohärente, steckbare Optiken bringen die Herausforderungen der Implementierung auf die nächste Stufe. Sie fügen einige Elemente für Hochleistungslösungen hinzu und treiben gleichzeitig das Komponentendesign für niedrigen Stromverbrauch, Steckbarkeit und Modularität voran.

Schlussfolgerung

Es gibt jedoch noch viele Herausforderungen bei der Herstellung von 400G ZR und 400G ZR+ Transceiver-Modulen, die in die kleine Größe und das Energiebudget von OSFP- oder QSFP-DD-Gehäusen passen, genauso wie die Interoperabilität und die Kosten- und Volumenziele erreicht werden müssen. Mit 400 Gbps hoher optischer Bandbreite und geringem Stromverbrauch könnten aber 400G ZR & ZR+ sehr wohl die neue Generation der optischen Kommunikation mit größerer Reichweite sein.

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