Анализ рынка когерентных подключаемых модулей 800G ZR/ZR+

Текущее состояние когерентных устройств:

Изучение текущего состояния когерентных устройств дает представление о будущих тенденциях 800G ZR. Размышления о сценарии 400G ZR предлагают ценные ориентиры:

400G ZR: Это была первая технология когерентной оптической связи, которая была развернута в крупных масштабах в сфере связи в центрах обработки данных (datacom), а не в сфере телекоммуникаций (telecom).

Коммерческий успех: На четвёртый год коммерческого использования объём поставок 400G ZR более чем в три раза превышает объём поставок любого другого связного типа на аналогичном уровне зрелости.

Ключевые факторы успеха 400G ZR:

• Согласование со скоростью передачи данных маршрутизатора: 400GbE
• Форм-факторы, совместимые с маршрутизаторами: QSFP-DD, OSFP
• Разделение приложений центра обработки данных
• Экосистема с несколькими поставщиками

Для быстрого развертывания 800G необходимо будет пойти по аналогичному пути.

Однако 800G имеет свои уникальные характеристики:

Расширенные стандарты

Динамика спроса: Для приложений 400G объемы поставок 400G ZR+ и 400G ZR примерно равны. В настоящее время спрос на 800G ZR+ выше, чем на 800G ZR, несмотря на их почти одинаковую стоимость BOM.

Сценарии применения 800G ZR

Межсоединение центров обработки данных метро (DCI):

Хотя технология 400G ZR уже используется для подключения крупных центров обработки данных, рыночные возможности для 800G в этом приложении могут быть не столь значительными.

400G для дальних перевозок (400G-LH / Gen120):

Использует методы модуляции QPSK или 8-QAM для покрытия больших расстояний, в основном на китайском рынке.

800G дальние расстояния (800G ZR+):

Совместимый стандарт PCS открыл рынок для технологии 800G ZR+ при значительной поддержке Meta.

Режим взаимодействия 400G:

Некоторым гипермасштабируемым центрам обработки данных этот режим необходим для обеспечения прямой совместимости.

Прогноз рынка для 800G ZR

Первые поставки: ожидаются в этом году, основные объемы — в 2024 и 2025 годах.

Основные производители DSP: ZTE, Ciena, Nokia, Infinera, Cisco/Acacia и другие сотрудничают в этой области.

Дополнительные сведения:

400G Long-Haul (QPSK, 8QAM): популярен в Китае (комплектация CFP2), но вызывает меньший интерес со стороны гипермасштабных центров обработки данных или западных поставщиков услуг.

800G Data Center Interconnect (DCI) (QSFP/OSFP): прогнозы рынка зависят от спроса со стороны ведущих гипермасштабных центров обработки данных, таких как Meta и Google. Microsoft, крупнейший пользователь 400G ZR, не будет принимать эту технологию.

Точка зрения Google на 800G:

Иллюстрации сетевых конфигураций ZR/ZR+ в оптической сети WAN Google:

Обзор развертывания 400G ZR в городских сетях:

Факторы успеха развертывания городской сети 400G ZR:

• Значительное снижение затрат.
• Экономия ресурсов стойки/пространства/питания (RSP).
• Упрощенное развертывание и обслуживание.

Будущие разработки:

• Эволюция в сторону технологии 800G ZR в городских сетях.
• Расширение когерентной подключаемой технологии 400G/800G на сети дальней (междугородней) связи.

Определение Google для дальнего когерентного подключаемого ZR+:

Что такое ZR+?

По данным Google, ZR+ относится к подключаемым модулям, способным осуществлять передачу данных на большие расстояния (примерно 1000 километров) с высокой выходной мощностью.

Требуются настраиваемые C/L-диапазоны и высокая выходная мощность для работы с системами дальней связи.

Покрытие 400G OpenZR+ недостаточно (примерно 500 километров).

800G может быть основан на стандарте OpenROADM PCS или на фирменных схемах кодирования.

Зачем нам нужен ZR+?

Значительное увеличение спроса на пропускную способность WAN на больших расстояниях, отчасти обусловленное машинным обучением (ML). ZR+ является предпочтительным решением.

Более низкая стоимость по сравнению со встроенными когерентными решениями.

Экономия ресурсов стойки/пространства/питания (RSP), устранение ограничений физической инфраструктуры.

Быстрое предоставление услуг.

Цели Google:

Обеспечьте универсальную работу модулей ZR/ZR+ от разных поставщиков на нескольких платформах маршрутизаторов.

Поддержка ZR+ на платформах маршрутизаторов:

Аппаратное обеспечение (HW) должно поддерживать более высокое энергопотребление модуля ZR+ (питание/охлаждение).

Программное обеспечение (ПО) должно поддерживать ZR+ (OpenConfig, независимо от поставщиков маршрутизаторов/модулей).

Обновления полевой прошивки (FW):

Необходимы обновления прошивки на месте для ZR/ZR+.

Универсальные стандарты для всех платформ и поставщиков оптических модулей:

Google активно продвигает проект подключаемого обновления прошивки в рамках OIF.

Важность обратной совместимости:

Обратная совместимость для обновлений с 400G до 800G имеет решающее значение.

Мнение Ciena о 800G ZR:

Заполнение пробелов и расширение приложений, ранее охватываемых 400G ZR:

1. Ciena классифицирует 400G ZR на основе выходной мощности передачи по трем классам:

Класс A: встроенное усиление, выходная мощность > -2 дБм.

Класс B: дополнительное встроенное усиление, выходная мощность -7 дБм.

Класс C: Без встроенного усиления, выходная мощность -10 дБм.

• Ciena предпочитает решение класса A с обратной совместимостью, охватывающее большинство сценариев.

Акцент на вероятностной созвездообразной модуляции (PCS):

Технология PCS используется для увеличения дальности передачи данных.

Продукт Ciena WL5n 400G 70GBd PKT-MAX использует PCS, что вдвое увеличивает дальность передачи данных 400G по сравнению с решением 60Gbd 400G ZR+.

• Характеристики сменных оптических модулей следующего поколения:

Open ROADM определяет совместимые режимы PCS для 600G и 800G.

Цифровой сигнальный процессор (DSP) компании Ciena поддерживает совместимые режимы PCS и более высокую производительность.

Для повышения спектральной эффективности необходимы когерентные сменные оптические модули 800G в диапазонах C и L.

Требуется функциональность шифрования канала. Ciena активно обсуждает шифрование пути данных с некоторыми клиентами и предоставляет возможности шифрования в диапазонах C и L в рамках своего ASIC/DSP.

• Новый 800G LR от OIF — еще одна ключевая область применения когерентных оптических модулей.

Технология WaveLogic 6 Nano от Ciena и ее инновации в оптической связи

Источник: официальный сайт Ciena и соответствующие новостные сообщения.

Использует современную 3-нм КМОП-технологию и электрооптические устройства с полосой пропускания 70 ГГц.

Поддерживает форматы упаковки OSFP Type 2A и QSFP-DD800.

Соответствует стандартным режимам 800G ZR/800LR/800G ZR+ (совместимый PCS).

Способен обеспечивать максимальную производительность в режимах передачи данных PCS 400G/600G/800G со скоростью до 141 Гбод.

Использует технологию гетерогенной интеграции SOA-on-SiP для достижения высокой выходной мощности Tx и масштабируемости как в C-диапазоне, так и в L-диапазоне.

Соответствует стандарту выходного класса A OIF 800G ZR Tx.

Спектральные и созвездные диаграммы 

Примечание: WaveLogic 6 Nano является зарегистрированной торговой маркой Ciena.

Эволюция сети от 400G ZR до 800G ZR

Представлен новый фиксированный канальный мультиплексор/демультиплексор (CMD32s), подходящий как для 400G ZR, так и для 800G ZR. Это решение сочетает в себе простоту, экономичность и производительность фиксированных решений PT-PT, предлагая поддержку двух поколений технологии ZR.

Сетевые решения Ciena позволяют увеличить дальность передачи данных 800G до более чем 1000 км.

Доступ ко всем подключаемым функциям маршрутизатора является обязательным требованием.

В рамках OIF (Форума оптического межсетевого взаимодействия) и IETF (Целевой группы по инжинирингу Интернета) изучаются методы управления, соответствующие отраслевым стандартам, для достижения принципа «Plug and Play».

Краткое изложение ключевых моментов Ciena:

Новые возможности подключаемых модулей 800G:

Подключаемые модули 800G включают новые функции, которые помогают расширить рынок.

WaveLogic 6 Nano от Ciena:

Технология WaveLogic 6 Nano от Ciena использует 3-нм техпроцесс, обеспечивая скорость передачи данных 141 Гбит/с и поддерживая как C-диапазон, так и L-диапазон, что делает ее лучшим выбором с точки зрения производительности, энергопотребления и масштабируемости.

Линейная система Ciena:

Линейная система Ciena полностью поддерживает несколько поколений подключаемых модулей, обеспечивая совместимость и возможность модернизации технологии.

Эффективность покрытия сети:

Характеристики покрытия сети подключаемых модулей 800G позволяют поддерживать расстояние передачи данных более 1000 километров.

Управление сетью и ее эксплуатация:

Чтобы достичь простоты «Plug and Play», отрасли необходимо продвигать соответствующие стандарты управления и эксплуатации.

1. Блок DCI будет заменен, и IP через DWDM станет общепринятой практикой.

• Уже существует три поколения когерентных продуктов с уменьшением эквивалентного потребления энергии. Продукты ZR/ZR+ были объявлены действующими на рынке, с совокупным временем работы, превышающим 10 миллиардов часов.

• Некоторые особенности модуля ColorZ 800

• Совместимость с оборудованием разных производителей, включая взаимодействие на уровне хоста и носителя/линии.
• Поддержка нескольких режимов: включая 400G, 600G и 800G.
• Широкий охват расстояний: от 120 км до более 2000 км.
• Диапазон C+L: при 800G/λ каждое волокно может достигать скорости передачи 51.2 Тбит/с.
• Регулируемая оптическая выходная мощность: до +1 дБм.
• Поддерживает C-CMIS.
• Проверенные DSP, SiP и модули третьего поколения.
• Возможность поставки электронных микросхем по всей цепочке от драйвера DSP TIA до модуля, с пропускной способностью устройства для 800G, превышающей 70 ГГц.

Грубое сравнение возможностей передачи и форматов модуляции.

Некоторые примеры диаграмм созвездий.