400G和800G相干光傳輸標準最新進展

                                                  光纖在線編輯部  2023-10-08 09:03:11  文章來源:原文轉載  

                                                  導讀:單波100G/200G WDM系統已在運營商骨干網大規模商用部署,單波400G系統已從城域網走向骨干網,成為業界關注和應用的焦點。行業。隨著400G光傳輸標準在各標準組織達成共識,Beyond 400G成為各標準組織感興趣的新話題。

                                                  10/08/2023,光纖在線訊,數據中心網絡的快速發展導致光網絡帶寬需求猛增,每年以20%以上的速度增長,推動光傳輸網絡向更高速率、更大容量的解決方案發展。

                                                  目前,單波100G/200G WDM系統已在運營商骨干網大規模商用部署,單波400G系統已從城域網走向骨干網,成為業界關注和應用的焦點。行業。隨著400G光傳輸標準在各標準組織達成共識,Beyond 400G成為各標準組織感興趣的新話題。

                                                  光傳輸標準組織概況
                                                  光傳輸技術涉及的國際標準組織主要有ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及各種MSA(多源協議),各國際標準組織的職責分配以及與光傳輸設備的對應關系。



                                                  光傳輸客戶設備輸出的100/200/400/800GE以太網接口規范由IEEE802.3定義。連接WDM設備和客戶設備的客戶側光模塊相關標準由OIF/MSA定義。WDM設備涉及到的業務信號封裝和光傳輸系統,系統規范由ITU-T SG15定義,其中ITU-T SG15 Q5涉及光纖,Q6涉及WDM系統和光器件,Q11定義了OTN幀結構、映射,以及其他技術。線路側光模塊實現由OIF/MSA定義。

                                                  國內光傳輸標準組織主要有CCSA TC6 WG1和WG4工作組。WG1標準化的WDM設備具有較高的權威性,基本反映了國內三大運營商的要求和設備商的能力,而WG4主要定義了不同速率和應用的光模塊標準。

                                                  Beyond 400G光傳輸標準進展

                                                  近年來,OIF一直在各個標準組織中引領400G和800G相干光系統的標準化工作。2022年,OIF完成了400ZR標準規范。目前正在制定800G LR和ZR的規范,包括光系統參數、FEC、DSP、OTN映射等技術方面。預計將于2024年底完成。OIF的標準進展對ITU-T和IEEE 802.3的800G標準化的技術趨勢具有重要影響。

                                                  IEEE802.3在以太網接口規范方面具有絕對的權威。IEEE802.3正在標準化800G/1.6T以太網接口,包括單通道100G和200G兩路不同傳輸距離的接口。值得一提的是,2023年,IEEE802.3dj項目中就800G 10km應用是否采用IMDD(強度調制和直接檢測)還是相干技術進行了激烈的討論。

                                                  最終,802.3dj決定為800G 10km設定兩個項目目標,采用不同的技術解決方案?梢钥吹,隨著單通道速率的提升,相干技術正在不斷下沉和拓展其應用場景。

                                                  ITU-T SG15 Q6工作組自2018年發布100G DWDM規范以來,400G/800G的標準化進展緩慢。根本原因是ITU-T致力于標準化兼容多個制造商和嘗試的DWDM系統尋找一個參數來確定發射機的質量,但對于采用相干調制的DWDM系統很難取得滿意的結果。

                                                  2023年2月,Q6會議決定重啟400G標準化,并對800G標準化采取開放態度。同時,Q6未來對C+L擴展頻段的需求在800G DWDM的應用中得到了認可,Q6在400G和800G標準化方面的表現值得期待。

                                                  CCSA TC6 WG1先后完成了Nx400G光波分復用(WDM)系統的一系列行業標準,包括《Nx400G光波分復用(WDM)系統技術要求》、《城域Nx400G光波分復用(WDM)技術要求》 )”和“擴展C波段光波分復用(WDM)系統的技術要求”。這些標準涵蓋了400G骨干、城域和擴展C頻段的應用,調制格式主要指定2x200Gbit/s PM-16QAM/PM-QPSK和400Gbit/s PM-16QAM。

                                                  同時,隨著DSP(數字信號處理)和高性能FEC(前向糾錯)技術的發展以及運營商的網絡建設需求,兩個行業標準,《Nx400Gbit/s超長距離光波分復用(WDM)系統技術要求》和《城域Nx800Gbit/s光波分復用(WDM)系統技術要求》是近兩年啟動的。這些標準將規定120Gbd以上基于QPSK調制格式的WDM光系統,并啟動800G城域網的研究,使我國走在長距離、高速的前沿。DWDM標準化。

                                                  CCSA TC6 WG4近三年來完成了400G強度調制和相位調制技術的7個系列標準,并啟動了800G光模塊標準化工作,以支持光系統標準的應用需求。

                                                  400G及Beyond 400G的進展

                                                  ITU-T SG15 Q11工作組作為OTN技術的主要標準制定者,就400G OTN標準以外的階段性討論達成共識。第一階段主要圍繞800G OTN標準制定,主要關注如何承載800GE以太網業務、800G FlexO接口技術等,預計2023年底完成相關標準。第二階段重點是OTN 800G以上接口技術,將是2023年后標準討論的重點。

                                                  在第一階段工作中,ITU-T SG15 Q11已達成多項共識。針對承載IEEE802.3規定的800GE客戶端業務,確定了ODUflex(800G)速率以及800GE到OTN映射的參考點。從800GE以太網接口恢復的兩路257B格式的數據流按照257B的粒度進行交織,形成一股數據流。

                                                  同時,為了解決257B帶來的對齊和MTTFPA(平均誤包接受時間)問題,將ODUflex 4×3808行凈荷分為257B的整數倍塊和38bit填充,其中使用了32bit攜帶CRC32完成相關錯誤標記功能。為了簡化ODUflex與以太網接口的時鐘倍頻關系,對于這257B數據流還需要進行速率補償,以彌補800GE以太網處理中刪除的AM速率。

                                                  與400GE相比,為了節省傳輸帶寬,縮小以太網業務速率與OTN速率的差距,增加以太網業務與OTN速率同模塊的可能性,800GE到OTN映射的參考點由66B改為碼流轉為257B碼流。800GE PMA接口到OTN傳輸網絡的處理功能如下圖。



                                                  在FlexO接口技術方面,根據傳輸距離不同,分為FlexO-x-RS短距離接口和FlexO-xD長距離接口。其中,G.709.1中規定了FlexO-x-RS短距離接口,主要用于域間和域內互連,傳輸距離通常在40km以內。FlexO-xD接口在G.709.3中規定,主要用于相干接口的長距離互連,傳輸距離通常為100~450km。

                                                  短距離接口標準方面,確定先修改G.709.1,定義通用的FlexO-8幀結構、速率、開銷和映射技術,也方便OIF或OpenRoadm等其他標準組織的使用參考相關框架結構。由于B100G FlexO能夠很好地支持高達800G速率,因此確定800G FlexO接口繼續復用基于1280×5140的FlexO幀結構。

                                                  新增加的映射技術包括將以太網業務直接映射復用到FlexO-xe路徑。該路徑與傳統的B100G映射復用路徑相比,減少了ODUflex通道層和OTUCn復用段,并允許將多個100GE/200GE/400GE或1 800GE映射直接復用到FlexO-xe。

                                                  在長距離接口標準方面,與400G FlexO接口相比,隨著單口800G傳輸帶寬的增加,在傳輸相同距離的前提下,對光器件和模塊的要求更加嚴格,因此在原有FlexO-x-DO全速率接口上增加了全速率接口FlexO-xe-DO,不僅降低了OTN復用層次,而且降低了FlexO-x-DO接口DSP幀導頻信號的插入頻率。該接口主要適用于點對點以太網業務復用傳輸,不支持OTUCn或ODUflex傳輸。與OIF 800ZR接口相比,可以通過FlexO 3R再生功能延長傳輸距離。

                                                  總體來看,國內外標準組織已基本完成400G速率的光傳輸標準,其中128GBd以上基于QPSK調制的DWDM長距離應用是標準的重點;而B400G及以上速率包括800G甚至1.6T已成為ITU-T、OIF、IEEE802.3、CCSA等國內外標準組織的研究熱點。調制格式、映射技術、擴展C+L光系統、高性能FEC等技術將成為標準化的關鍵技術。

                                                  資料來源:fibermall
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