400G ZR y 400 ZR+: Una nueva generación de soluciones para las comunicaciones ópticas de mayor alcance

Los transceptores ópticos coherentes enchufables 400G ZR (ZR, zero return o retorno a cero) y 400G ZR+ se han establecido como soluciones apropiadas para las redes de alta densidad gracias a su bajo consumo y pequeño tamaño. En esta artículo exploraremos cómo la última generación de ópticas 400G ZR y 400G ZR+ satisface los requisitos de los operadores de redes, maximizando la utilización de la fibra y reduciendo el coste del transporte de datos.

400G ZR y 400G ZR+: Definiciones

¿Qué es el 400G ZR?

Los módulos ópticos coherentes 400G ZR cumplen la norma OIF-400ZR para garantizar la interoperabilidad en toda la industria. Utilizan la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM, dense wavelength division multiplexing) y modulaciones de orden superior (como 16 QAM) para proporcionar 400 Gb/s de ancho de banda óptico. Con una implementación dominante del factor de forma QSFP-DD, la tecnología 400G ZR es especialmente apropiada para satisfacer los requisitos de la interconexión de centros de datos en arquitecturas de procesamiento masivamente paralelo de 400 GbE con distancias de 80-120 km. Para saber más sobre los transceptores de 400G, te recomendamos: ¿Cuántos tipos de transceptores ópticos 400G hay en el mercado?

Visión general del 400G ZR+

ZR+ es una gama de soluciones coherentes enchufables con capacidades de línea de hasta 400 Gb/s que alcanzan distancias de más de 80 km y soportan diversos requisitos de aplicación. La elección de los tipos de módulos enchufables coherentes de 400G ZR+ dependerá de los requisitos operativos y de rendimiento específicos de las distintas aplicaciones: algunas aprovecharán los ecosistemas interoperables de múltiples proveedores definidos por los organismos de estandarización o las especificaciones de acuerdos multifuente, en cambio, otras aplicaciones priorizarán el máximo rendimiento alcanzable dentro de las limitaciones del envoltorio de los módulos enchufables. En la siguiente sección explicaremos cuatro categorías de aplicaciones de 400G ZR+.

400G ZR y 400G ZR+: Aplicaciones

400G ZR - Escenario de aplicación

La llegada de los módulos 400G ZR ha dado paso a una nueva era de tecnología DWDM marcada por ópticas DWDM abiertas, basadas en estándares y enchufables, lo que permite una verdadera IP sobre DWDM. 400G ZR se aplica a menudo para DCI punto a punto (hasta 80 km), lo que hace que la tarea de interconectar centros de datos sea tan simple como conectar conmutadores dentro de un centro de datos (como se muestra a continuación).

Figura 1: Aplicación de 400G ZR en la interconexión de centros de datos de un solo tramo

Cuatro aplicaciones principales de despliegue para 400G ZR+

Transporte de paquetes de punto-a-punto y largo alcance

Una definición de ZR+ es una extensión directa del 400G ZR para el mapeo transcodificado del Ethernet que incluye una corrección de errores en recepción de mayor rendimiento para soportar alcances más largos. En este caso, los módulos 400G ZR soportan una frecuencia de la línea óptica de 400 Gb/s en una sola portadora y transportan señales de cliente de 400 GbE, 2x 200 GbE o 4x 100 GbE en tramos de punto-a-punto (con un alcance máx. de 500 km). Esta solución está específicamente dedicada a las aplicaciones de transporte de paquetes y destinada a las plataformas de routers.

Red de transporte óptico metropolitana multi-tramo

Otra definición de ZR+ consiste en incluir soporte para la red de transporte óptico (OTN, Optical transport network), como el mapeo de clientes y la multiplexación en interfaces FlexO. Esta solución coherente y enchufable está diseñada para soportar los requisitos adicionales de las redes OTN: transmite la señal de los clientes Ethernet y los clientes OTN, además, aborda el transporte en redes ROADM multi-tramo. Esta categoría de 400G ZR+ es ideal para los escenarios donde la demarcación es importante para los operadores, de hecho, se aplica principalmente en las redes metropolitanas de multiplexación óptica reconfigurable de inserción/extracción (ROADM, Reconfigurable optical add-drop multiplexing) con múltiples tramos.

Figura 2: Aplicación de 400G ZR+ en una OTN metropolitana multi-tramo

Transporte de paquetes metropolitano y multi-tramo

La tercera definición de ZR+ consiste en el soporte para Ethernet de largo alcance o la solución de transcodificación de paquetes, optimizada para el rendimiento crítico (como la latencia). Este tipo de 400G ZR+ coherente incluye una corrección de errores en recepción de alto rendimiento y sofisticados algoritmos de codificación, además, soporta el mayor alcance para el transporte de paquetes metropolitano y multi-tramo (1000 km).

Figura 3: Aplicación de 400G ZR+ en el transporte de paquetes metropolitano y multi-tramo

Red de transporte óptico regional/metropolitana y multi-tramo

La cuarta definición de ZR+ admite tanto clientes Ethernet como OTN. Este módulo enchufable coherente también integra una corrección de errores en recepción y unos servicios de comunicaciones personales de alto rendimiento que, utilizados junto a filtros ópticos sintonizables y amplificadores, permiten obtener un un máximo alcance. Soporta un amplio conjunto de funciones de red OTN para los despliegues en sistemas de líneas fijas y de rejilla flexible. Esta categoría de 400G ZR+ ofrece soluciones de gran rendimiento que permiten satisfacer una gama mucho más amplia de requisitos de redes de paquetes metropolitanas/regionales.

400G ZR y 400 ZR+: ¿Por qué son adecuados para la transmisión de gran alcance en los centros de datos?

Tecnología coherente adoptada por los módulos 400G ZR y 400G ZR+

La tecnología coherente utiliza los tres grados de libertad (amplitud, fase y polarización de la luz) para concentrar más datos en la onda de transmisión. De este modo, la óptica coherente es capaz de transportar una mayor cantidad de datos a través de una sola fibra y a mayores distancias mediante técnicas de modulación de orden superior. Esto se traduce en una mayor eficiencia espectral. Los módulos 400G ZR y 400G ZR+ representan un gran avance en la aplicación de la tecnología coherente. De hecho, tienen el potencial de reducir los costes y la complejidad de las interconexiones en los centros de datos de alto nivel porque ofrecen un gran ancho de banda mediante la modulación de orden superior y la tecnología DWDM.

Importancia del 400G ZR y el 400G ZR+

Los transceptores ópticos coherentes enchufables de 400G ZR y 400G ZR+ elevan la implementación al siguiente nivel: añaden algunos elementos beneficiosos para las soluciones de alto rendimiento y, a la vez, impulsan el diseño de componentes de bajo consumo, enchufables y modulares.

Conclusión

A pesar de los grandes avances de la tecnología, todavía hay retos para fabricar módulos transceptores 400G ZR y 400G ZR+ que encajen en el pequeño tamaño y el presupuesto de energía de los paquetes OSFP o QSFP-DD, que sean interoperables y que se ciñan al presupuesto. Sin embargo, estas tecnologías tienen el potencial de convertirse en la nueva generación de comunicaciones ópticas de gran alcance gracias a su gran ancho de banda óptico de 400 Gb/s y bajo consumo de energía.