分散は大きいが減衰が少ないために長距離に向いているCバンド(1550nm)で光の波としての特性を利用するトランシーバー。DWDM MUX/DEMUXと組み合わせて利用されるのが一般的。

NRZのコストを1とするとPAM4は2くらいなのに対してACOは10、DCOは20くらいとコヒーレントになるとコストの桁が違う。パッケージも特にDSPを内蔵するDCOは大きめなのが必要。

2017年10月現在CFP2パッケージの製品が主力。

Edge-Core Networksの製品であればAS7812-24S(16 x QSFP28 + 8 x CFP2)が対応。

AS7812-24S.png

OIF-CFP2-ACO-01.0

信号処理の一部をトランシーバーモジュール内のDSPで行うか、外部で行うかでDCOとACOと名称が異なる。

Analog Coherent Optics (ACO) 

Digital Coherent Optics(DCO)

DCOの方がトランシーバーのコストは高いし消費電力も多い。機器側の対応が楽。

規格上定義されている変調フォーマットは以下の通り

  • 100G DP-QPSK (28G x 2 x 2)
  • DP-BPSK(2x1)
  • 150G DP-8QAM(2x3)
  • 200G DP-16QAM(2x4)
  • DP-32QAM(2x5)
  • DP-64QAM(2x6)

Baud Rateは16bitで 0.01GB単位

OFC2017では富士通オプティカルが64G x DP-64QAMにより600Gbpsを展示。

OFC2018のコンファレンスのQAでは、DCOばかり注目されるようになった理由についてやり取りがされた。機能的には高価で実装できるベンダーが限られるDSP部分を分離したACOが当初は有用と考えられたが、専用のシャーシを要求しないDCOの望む声が圧倒的。なので、実装は難しいが各ベンダーDCOに注力しているとのこと。脱伝送装置の流れ。

Technical Specifications of cisco ONS-CFP2-WDM

cisco製品ではNCS1002用にONS-CFP2-WDMが用意されており、GPLで$ 134,000。

modulation DP-QPSK DP-16QAM DP-16QAM DP-16QAM
line rate 100G 200G 250G 200G
BAUD 28G 28G 36G 32G
bit/symbol 4(2x2) 8(2x4) 8(2x4) 8(2x4)
FEC 7% FEC 7% FEC 7% FEC 20% FEC
TX max -1.5dBm      
TX min -10dBm      
RX max 0 dBm      
RX min -20 dBm      
distance 4,000Km 800Km 500Km 800km

 

cisco NCS2K-400G-XP $ 273000.00

DCOカードに相当200G x 2、ACO CFP2スロット

通信機器の対応

     
cisco

NCS1002 + ONS-CFP2-WDM

NCS2K + 400G-XP + ONS-CFP2-WDM

ACO
Juniper TCFP2-100G-C ACO
Arista DCS-7500E-6CFPX-LC + CFPX-100G-DWDM ACO
Arista 7500R-8CFPX + CFPX-200G-DWDM ACO

 

主なベンダー

          出荷時期 price
FINISAR FTLC3321x3NL CFP2 ACO
100G DP-QPSK
150G DP-8QAM
200G DP-16QAM
13W   $50,000?
Fujitsu FIM38550 CFP2 ACO
100G DP-QPSK
200G DP-16QAM
12W 2016Q2  
Fujitsu FIM38X00 CFP DCO        
NEC   CFP2 ACO        
NEL            
ARISTA CFPX-200G-DWDM
CFP2
ACO
DP-16QAM 15W   $74,995
Oclaro   CFP2 ACO        
Acacia   CFP2 ACO/DCO        
NeoPhotonics   CFP DCO        

 

従来方式とコヒーレントの違い

従来の光による通信方式は、光がオンかオフかで信号を判別していました。これに加えて強さで差を利用したのがPAM方式です。

コヒーレントは光を電波と同じ波として扱う方式です。それによって偏波面や位相を信号変化に使用することができます。電波では従来から確立している方式ですが同じことを光で行うには非常に高速な処理が必要です。

高速なDSPの登場により可能になった方式です。

例えばDP-QPSKは、偏波面で二倍(偏波多重)と4相位相変調の組み合わせで4倍の情報量を実現します。

多値変調により変調速度を上げられないC bandの波長で一波長あたりの伝送容量を稼ぐことができるので長距離伝送に使えます。しかし、その回路は複雑で従来は大規模な伝送装置が必要でした。それがCFP2パッケージに収まるようになり提要範囲が拡大しています。

DPとPMは同義

偏波多重(Dual Polarization:DP)

polarization-multiplexed differential Quadrature Phase Shift Keying (PM-QPSK)

600G

ECOC2017でKEYSIGHTは64G x 64QAM(6bit) x 偏波(2bit)で600G伝送のデモをしています。おそらくO bandなので80km位でしょうか?

https://www.youtube.com/watch?v=_acbfNIWhhc

1.2Tbps

イーサネットの仕様としては1.6Tbpsが想定されますが伝送の観点からは1.2TbpsのCFP2トランシーバーが検討されています。

波長多重数

50Ghz grid 80ch。1528.74nm -1828.80nm

100GBASE-ZR

Juniperは製品名に表記しているが、IEEEのスタンダードではない。

DP-QPSK + FEC、120.579Gbps  1546.119nm、+5dbm TX、-20dbm RX

400G対応

2017年秋現在、200GのCFP2トランシーバーが出荷されています。さらに高速なCバンド長距離伝送を実現するにはどのような方式が考えられるでしょうか。一波長を前提に考えると変調速度を上げるか変調密度をあげるしかありません。

変調速度を上げると伝送距離が短くなる、変調密度を上げると回路が複雑になり消費電力が増大します。S/Nも要求度が上がるので距離も短くなる。このふたつの兼ね合いを考えると。

  変調速度 変調 偏波面 raw rate distance grid
200G DP-16QAM 32G 4bit 2bit 256Gbps 2,000km 50GHz
400G DP-64QAM 42.7G 6bit 2bit 512Gbps 1,000km? 50GHz
400G DP-16QAM 64G 4bit 2bit 512Gbps 100km? 75GHz
DP-64QAM 64G 6bit 2bit 768Gbps 100km? 75Ghz
MB-OFDM 32G     512Gbps   100GHz?

road-to-600g

links

OIF Technology Options for400G Implementation

400GBASE-ER

400G ZRはチューナブルC bandなので、LR8とZRの間の40km rangeの固定波長仕様も考えられる。コヒーレントではなく、LR8を延長するよう方向ではないか?

OIF 400ZR Project

15W以下のパッケージで400G DCOを目指している。アンプなしで80Km。MUX/DEMUXを使ってDWDM波長多重してダークファイバーに乗せる場合はアンプが必要。こちらの方が主要な想定。

64G baud、DP-16QAMを想定。

送信+2dBm、受信-23dBm、link budget 25dB。

40km版は送信-10dBm。

QSFP56-DDには入らないのでOSFPかCFP8が候補かと思われる。

56Gbps PAM4 x 8でやろうとすると、受信で-17.16dBm必要なので送信で7.8dBm必要。不可能ではないが。

OFC2018にてOSFPパッケージのACOタイプがデモ、あくまでも昨日展示用でACOを販売する予定はなくOFC2018に向けてDCOを開発中とのこと。QSFP56-DDも長さがを延長したtype 2であれば収まる見込み。

楽観的な見通しでは2019年2Hに製品出荷が始まる。

CFP2は1.2T or 1.6Tを目指している。

open trans port とDCIの違い

同じDCOタイプのコヒーレントトランシーバーを使うソリューションだが、open transportはROADMの置換えを狙った伝送パスのマネージメントを行うもので、こちらの方が管理するAPIは複雑であり難しい。

対して、DCIはpoint to pointの接続であり、トポロジー管理はDC内とLANと同様で特に管理を行わない。光レベルの監視とアンプのゲイン指示程度。従来使用している伝送装置を完全に無くす構成になる。

もっとも、WDMで多重を実現するためにはチューナブルなトランシーバーとMUX/DEMUX、痩身アンプ、受信アンプが必要であり管理すべきデバイスがゼロになる訳では無い。

波長多重をしなければ、ERもしくはZRのトランシーバー直結で何も伝送装置は使わないが。多くは波長多重で40から64程度多重するのでC bandの伝送装置を経由する。

1)従来

LR4なりでスイッチと伝送装置、伝送装置で波長を割り当てたC band、MUX/DEMUXーアンプ

2)移行中

チューナブルなコヒーレントトランシーバーからMUX/DEMUXーアンプ

チューナブルなトランシーバーを収容するには特別な箱もしくはラインカードを必要とする。

3)今後

QSFP-DDのチューナブルトランシーバーーC band - MUX/DEMUX-アンプ

400G ZRが狙っている運用スタイル。2019年後半には実現可能の見込み。

DWDM減衰見積もり例

  MUX BA EDFA cable loss PA EDFA DEMUX total
減衰 -3 12   26 -3  
             

Passive Dispersion Compensationで更に-3.5db

PDFA(

BA(Booster AMP)

PA(Pre AMP)


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