Интеграция элементов оптических транспортных сетей в OSFP-модули

Переход на цифровые технологии во всех технологических доменах всех отраслей, включая телеком, приводит к созданию новой (цифровой) инфраструктуры, универсальной для всех технологических доменов. Данная инфраструктура будет востребована всеми организациями, предприятиями и операторами связи и будет реализована в виде многоуровневого иерархического интегрированного облака, состоящего из публичных, частных, гибридных и периферийных (edge) облаков.

Внедрение ИИ, например, для таких применений, как использование языковых моделей (LLM/SLM) также увеличит нагрузку на облака и вызовет рост трафик внутри узлов облака (ЦОД-ов) и между ними. При сохранении тенденций виртуализации низкоуровневых функций, например, виртуализация радио-технологии мобильной связи, называемая OpenRAN, и проникновения ИИ в эти технологии в 6G, называемое адаптивным интеллектом (АИ), будет продолжаться существенный рост нагрузки на облака и на связь между ЦОД-ами прежде всего в периферийных и частных (технологических) облаках.

Традиционные технологии, использующие выделенные оптические транспортные сети с мультиплексированием разных длин волн, такие как DWDM, являются слишком дорогостоящими и громоздкими и требуют наличия квалифицированного персонала для запуска и эксплуатации.

Для решения проблем сложности и стоимости связи между ЦОД (DCI) при резком росте трафика и при продвижении границы облаков на периферию создаются оптические технологии с высокой степенью интеграции и миниатюризации. Об одной из таких технологий в части DWDM-транспондеров (XR-Optics) рассказывалось в одном из предыдущих постов блога.

Здесь же представлено применение данных технологий для линей оптической части OLS (Optical Line System), реализуемой в виде подключаемых (pluggable) модулей OSFP, интегрирующих оптическое усиление, на примере продуктов Coherent, называемых POLS (Pluggable OLS).

Источник: https://www.coherent.com/news/blog/optimize-dci-coherent-pols

В традиционном решении используется выделенное оборудование оптического мультиплексирования и усиления, занимающее более одного RU высоты в стойке. В POLS оптические усилители интегрируются в OSPF модули-вставки, подключаемые в обычные OSPF-гнёзда коммутаторов или маршрутизаторов. В этом случае соседние ЦОД-ы могут соединяться портами Leaf- или Spine-коммутаторов напрямую, т.е. без использования любого промежуточного оборудования.

POLS усилители, на рисунке ниже обозначенные как OSPF Optical Amp, увеличивают дальность связи до 120 км с использованием одной пары «тёмных волокон».

Источник: https://www.coherent.com/news/blog/optimize-dci-coherent-pols

В случае использования DWDM трансиверов с когерентным приёмом, реализующим выборочный (tunable) приём только «своей» длины волны, например, 8x DWDM Tunable 400G-ZR OSFP, как показано на рисунке выше, в качестве мультиплексоров/демультиплексоров, как и в случае XR Optics, могут использоваться пассивные сплитеры (как показано на рисунке), объединяющие до 8-ми длин волн, что в случае 400G даёт пропускную способность до 3,2 ТБит/с в каждую сторону. Таким образом, POLS позволяет соединять соседние ЦОД-ы без использования оптического транспортного оборудования на расстоянии до 120 км в одном «пролёте» (single span).

Оптическое усиление позволяет не только увеличивать длину одного пролёта между конечными точками, но и компенсировать потери в волновых мультиплексорах (DWDM MUX/DMX). Это востребовано при использовании DWDM топологии «цепочка» (или «шина»), когда с использованием одной пары волокон с помощью волновых мультиплексоров подключаются последовательно несколько узлов. В этом случае, оптическое усиление позволяет компенсировать потери мощность при прохождении нескольких мультиплексоров.

В таких случаях использование POLS оказывается особенно ценным при подключении нескольких антенных узлов (cell sites) мобильной связи, имеющих жёсткие ограничения по энергопотреблению и занимаемому месту, например, в случае централизованного RAN (C-RAN) или малых сот (small cell).

Источник: https://mopa-alliance.org/wp-content/uploads/MOPA_Technical_Paper-v3.3-Final.pdf

Оптическое усиление в POLS реализуется на основе технологии легирования усилительного волокна атомами редкоземельных или других элементов. В традиционных DWDM оптических усилителях C-диапазона, также реализуемых в POLS, используется легирование Эрбием (EDFA). В POLS также может быть реализовано усиление в O-диапазоне (1260-1360 нм) с использованием легирования Висмутом. POLS усилители с использованием легирования другими элементами могут быть реализованы для усиления в других оптических диапазонах.

Тенденция интеграции в подключаемые модули-вставки (Pluggable) распространяется и на другие компоненты оптических систем, в частности на компенсаторы хроматической дисперсии. Компенсация хроматической дисперсии становится необходимой при увеличении дальности и скорости (25 и более Гбит/с) с использованием недорогих (некогерентных) приёмопередатчиков с модуляцией по амплитуде и прямым детектированием (IM-DD).

Совместное использование усиления в O-диапазоне и компенсаторов хроматической дисперсии в виде POLS позволит увеличить дальность и скорость связи с использованием недорогих оптических IM-DD интерфейсов 25G и выше без использования громоздких и дорогостоящих оптических транспортных сетей, что обеспечит экономически эффективное внедрение технологий мобильной связи (5G, 6G), периферийных вычислений и ИИ/АИ.