Изучаем возможности 400G ZR

По мере роста трафика данных и увеличения потребности в пропускной способности оптические решения 400G постепенно стали одной из ключевых движущих сил сетевой инфраструктуры. Среди них трансиверный модуль 400G ZR в основном используется для передачи данных на большие расстояния. В этой статье рассматриваются определение 400ZR, его преимущества, принципы работы, области применения и различные форм-факторы оптических трансиверов 400G ZR.

Что такое 400G ZR?

Хотя уже существуют различные типы Модули 400G представленные на рынке, имеют ограничения при передаче на большие расстояния. Для сценариев применения, требующих передачи данных на более длинные расстояния, традиционные оптические модули 400G часто не могут удовлетворить потребности, а модуль 400G ZR преодолевает эти ограничения.

Определение 400GBase-ZR

400ZR — это сетевое соглашение об организации взаимодействия (IA), разработанное Optical Internetworking Forum (OIF) для подключаемых модулей цифровой когерентной оптической связи (DCO). Стандарт 400ZR использует технологию плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM) и многоуровневую модуляцию для передачи полезной нагрузки 400G по каналам DCI up до 80 км. Цель заключается в обеспечении дальней передачи с использованием одноканального 400G, в котором применяется модуляция 16QAM со скоростью около 60 Гбод. Это стало возможным благодаря когерентному детектированию и передовой технологии цифровой обработки сигналов (DSP). Оптические модули 400G ZR подходят для топологий сетей точка-точка и кольцевых сетей.

Преимущества 400GBase-ZR

Высокая скорость передачи: Оптический трансивер 400G ZR может обеспечить скорость передачи по одной несущей 400Gbps, повышая эффективность передачи данных и удовлетворяя растущий спрос на трафик данных.

Передача на большие расстояния: 400GBase-ZR поддерживает дальность передачи 80 километров, что делает его идеальным для дальней передачи, особенно в магистральных сетях между городами и странами.

Высокая надёжность: Эти модули 400G используют передовые оптические технологии и алгоритмы цифровой обработки сигналов для поддержания стабильной работы в сложных и изменяющихся условиях передачи. Они также обладают мощными возможностями коррекции ошибок, что позволяет снизить коэффициент битовых ошибок и обеспечить надёжность передачи данных.

Высокая совместимость: Трансивер 400G ZR поддерживает несколько форматов модуляции и протоколов передачи, таких как QPSK, 16QAM и 64QAM, и может гибко адаптироваться к различным сетевым архитектурам и сценариям применения. Они соответствуют спецификации Open ROADM MSA и обладают хорошей совместимостью с оборудованием других производителей.

Компактная конструкция: Чтобы удовлетворить потребности центров обработки данных и сетей передачи в развертывании высокой плотности, 400ZR имеет компактную конструкцию, небольшие размеры и прост в установке и обслуживании.

Однако, наслаждаясь перечисленными выше преимуществами, мы также должны столкнуться с некоторыми трудностями, которые нельзя игнорировать. Хотя когерентная технология может улучшить характеристики сигнала, ее сложные схемы модуляции и демодуляции, а также необходимость использования высокопроизводительных процессоров цифровой обработки сигналов (DSP), несомненно, увеличивают стоимость и энергопотребление таких устройств, как лазеры и оптические чипы. Кроме того, для обеспечения совместимости между различными производителями и сценариями использования были выдвинуты более строгие требования к стандартизации и совместимости.

Как работают оптические модули 400G ZR?

Принцип работы оптического модуля 400G ZR основан на технологии электрооптического преобразования и когерентного детектирования. В частности, оптический модуль 400G ZR преобразует электрические сигналы в оптические и передает их на высокой частоте по оптическим волокнам, обеспечивая высокоскоростную передачу данных и соответствуя требованиям к передаче на большие расстояния. Ключевой технологией является технология когерентного приема. Эта технология повышает чувствительность, помехоустойчивость и спектральную эффективность сигнала за счет использования частотной информации, амплитуды и фазы оптического сигнала, обеспечивая тем самым эффективную передачу на большие расстояния без необходимости применения ретрансляционных усилителей.

Применение 400ZR

Гипермасштабируемые центры обработки данных/поставщики облачных услуг

По мере расширения центров обработки данных гипермасштабируемым центрам обработки данных и поставщикам облачных услуг требуются сетевые решения, способные обрабатывать чрезвычайно большие объемы трафика. Оптические модули 400ZR стали ключевой технологией для подключения этих огромных центров обработки данных и предоставления облачных услуг благодаря высокой пропускной способности, высокой скорости передачи и низкой задержке. Используя модули 400ZR, центры обработки данных могут обеспечить эффективную передачу данных для удовлетворения растущего спроса на обработку данных.

Распределённые кампусы и городские территории

Строительство гипермасштабируемых центров обработки данных нецелесообразно для многих организаций, особенно в распределенных кампусных и городских сетевых средах. В этих регионах распределенным центрам обработки данных необходимо управлять несколькими ЦОД, чтобы они взаимодействовали друг с другом через высокоскоростные соединения, совместно использовали данные, балансировали рабочие нагрузки и обеспечивали резервное копирование. Оптические модули 400G ZR обеспечивают эффективное соединение удаленных центров обработки данных и необходимую надежность и гибкость для распределенных центров обработки данных.

Поставщики телекоммуникационных услуг

Как и центры обработки данных, телекоммуникационные компании сталкиваются со стремительным ростом сетевого трафика, поскольку потребители требуют более высоких скоростей подключения дома и на работе, включая мобильную связь 5G. Такие приложения, как потоковая передача видео, онлайн-игры, видеоконференции и службы онлайн-резервного копирования, получат значительные преимущества от скоростей 400Gb/s.

Типы трансиверов 400G ZR

Существует 2 основных типа оптических модулей 400G ZR: OSFP 400G ZR и QSFP-DD 400G ZR, и основное различие между ними заключается в форм-факторе.

Оптические модули OSFP 400G ZR

Оптический модуль 400G OSFP (Octal Small Form-Factor Pluggable) представляет собой высокоскоростной оптический модуль с высокой пропускной способностью и высокой плотностью, специально разработанный для передачи больших объемов данных в центрах обработки данных и сетях связи. Он поддерживает общую пропускную способность 400 Гбит/с для удовлетворения потребностей современных центров обработки данных и сверхкрупных компьютерных систем в высокоскоростной передаче данных.

Оптический модуль OSFP можно рассматривать как усовершенствованную версию оптического модуля QSFP. Оптический модуль OSFP немного больше оптического модуля QSFP, и они несовместимы друг с другом.

Оптические модули QSFP-DD 400G ZR

Оптические модули 400G QSFP-DD (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density) представляют собой еще один распространенный тип оптических модулей, поддерживающий приложения Ethernet 400Gbps и Optical Transport Network (OTN). Оптические модули 400G QSFP-DD ZR отличаются компактной конструкцией и высокой совместимостью для эффективного развертывания в условиях ограниченного пространства, где требуются подключение на большие расстояния и поддержка высокой пропускной способности.

Часто задаваемые вопросы об оптике 400ZR

В: 400ZR против 400ZR+ против OpenZR+: в чем разница?

A: Основное различие заключается в сценариях применения. 400ZR разработан для межсоединений центров обработки данных 400GE, тогда как 400ZR+ предназначен для передачи на более длинные расстояния (≥ 120km). OpenZR+ — это стандарт на основе соглашения нескольких поставщиков, разработанный для объединения лучших характеристик 400ZR+ и стандартов Open ROADM и предназначенный для региональных сетей дальней связи.

В: Можно ли использовать 400ZR в городских сетях (MAN)?

A: Да, 400ZR хорошо подходит для городских сетей. Этот модуль поддерживает передачу данных на большие расстояния с высокой пропускной способностью. 

Заключение

Оптический модуль 400G ZR является ярким примером достижения дальней передачи данных. Благодаря передовым технологиям и оптимизированной конструкции оптический трансивер 400ZR отвечает насущной потребности центров обработки данных и операторов телекоммуникаций в высокой пропускной способности и передаче данных на большие расстояния. По мере развития рынка модули 400G ZR будут играть значительную роль в большем количестве сценариев применения, способствуя модернизации и развитию сетевой инфраструктуры.