光学系の種類

フルリタイミングされたオプティクス

フルリタイミングされた光インターフェイスは、最高レベルのシグナルインテグリティとパフォーマンスを保証するように設計された従来の光モジュールです。フルリタイミングされた光インターフェイスは、送信(Tx)信号と受信(Rx)信号の両方にリタイミングメカニズムを利用します。つまり、これらの光インターフェイスは 2 つの DSP で動作します。 リタイミングでは、データフローの両方向のクロック信号を再生成し、ジッターやその他の信号歪みを最小限に抑えます。このアプローチにより、よりクリーンで堅牢な信号が得られ、低遅延で信頼性の高い高速データ伝送が容易になります。フルリタイミングされた光インターフェイスは、高性能コンピューティング環境やデータセンターの相互接続(DCI)など、データの整合性と低遅延が重要となるアプリケーションでは特に重要です。

フルリタイミングには、次の利点があります。

• 最高のシグナルインテグリティと信頼性—フルリタイミングされた光インターフェイスにより、送信パスと受信パスの両方でクロック信号を再生成することで、ジッターを除去し、最高レベルの信号明瞭性を確保します。
• 低遅延—信号の歪みを最小限に抑え、シグナルの完全性を維持することにより、完全にリタイミングされた光インターフェイスは、時間的制約のあるアプリケーションに不可欠な低遅延通信をサポートします。

フルリタイミングされた光インターフェイスには、次のような課題が発生する可能性があります。

• 消費電力の増加:Tx 信号と Rx 信号の両方に DSP を使用すると、モジュールの電力要件が増加します。
• コストの増加—2つのDSPと関連するリタイミングメカニズムを組み込むことで、リニア受信光インターフェイス(LRO)やリニアプラガブル光インターフェイス(LPO)などのソリューションと比較して、フルリタイミング光インターフェイスのコストが高くなります。

ハーフリタイミング光インターフェイスまたはリニア受信光インターフェイス

ハーフリタイミングオプティクス(LRO)は、データフローの一方向のみ、主に送信(Tx)信号にリタイミングメカニズムを適用します。つまり、LRO モジュールは 1 つの DSP で動作します。受信 (Rx) 信号は、通常、LRO 実装のホスト システムによって処理されます。このアプローチでは、パフォーマンスとコストのバランスが取れます。LROモジュールは、一方向のみをリタイミングすることで、信号品質を向上させ、ジッターを低減しますが、完全にリタイミングされた光インターフェイスほど効果的ではありません。これらの光インターフェイスは、シグナルインテグリティの適度な向上が十分であるシナリオに最適であり、ネットワーク内の重要度の低いデータパスに費用対効果の高いソリューションを提供します。

LRO には次の利点があります。

• 消費電力の低減:受信側のリタイミング機能を不要にすることで、LRO モジュールはフルリタイミングされたモジュールに比べて消費電力を抑えます。省電力はLPOモジュールほど大きくはありませんが、それでも大幅な削減が可能です。
• コスト効率性:受信側にリタイミング回路がないため、レシーバモジュールが簡素化され、完全にリタイミングされたモジュールと比較してコストが削減されます。コスト削減はLPOモジュールほど顕著ではありませんが、それでも有益です。
• 相互運用性の向上:LRO モジュールは、ホスト間の 1 つの DSP ミッドスパン内にリタイミングを集中させることで、リンクのパフォーマンスに対する全体的なリスクを低減します。この構成により、相互運用性の課題が最小限に抑えられ、統合が簡素化されます。

LRO には、次のような課題があります。

• 適度なシグナルインテグリティ—LROはシグナルインテグリティを向上させますが、完全にリタイミングされた光インターフェイスと同じレベルの改善は達成できません。ホスト システムは、信号回復を効果的に管理できることを確認する必要があります。
• 妥協点での妥協点:LROは妥協案であり、LPOインターフェイスと比較して電力とコストを約半分に削減できます。これにはいくつかの利点がありますが、効率を完全に最大化することはできません。

リニアプラガブルオプティクス

リニアオプティクスまたはリニアプラガブルオプティクス(LPO)は、直接検出とアナログ信号処理に依存して伝送します。LPOには、DSP回路などの完全なリタイミングメカニズムは組み込まれていません。つまり、LPOモジュールはDSPなしで動作します。400G、800G、1.6 Tなどの最新世代の光トランシーバは、LPOモジュールを使用しています。従来の完全にリタイミングされた光モジュールとは異なり、LPOトランシーバーは、リタイミングと信号調整の処理をホストに依存しています。DSPを省略することで、LPOは高速データ伝送をサポートしながら、低消費電力とエネルギー効率の向上を実現します。

LPOには以下の利点があります。

• 消費電力の削減-リタイマーを取り外すことで、エネルギー使用量を削減します。リタイマはエネルギーを大量に消費するため、モジュールにリタイマがないため、大幅な省電力につながります。

• コスト効率性:LPOはDSPをなくすことでモジュールコストを削減します。DSPは、一般的なトランシーバモジュールの4分の1以上のコストを占めています。

LPOには、次のような課題があります。

• シグナルインテグリティの課題—LPOシステムでは、堅牢なリンクシグナルインテグリティを確保することがより困難になります。システムは、数dBの光損失とともに、送信側と受信側の両方でホストスイッチからモジュールまで約16dBの損失をサポートする必要があります。

• 相互運用性の問題—LPOモジュールを異なるメーカーの別のLPOスイッチに接続することは、チャネルあたり100Gbpsでは課題です。この難易度は、チャネルあたり 200 Gbps で増加します。

これらの課題を軽減するための回避策として考えられるのは、次のとおりです。

• ブックエンド型ソリューション:このアプローチでは、リンクの両側に特定のメーカーのハードウェアを使用するため、実装は簡素化されますが、柔軟性が制限され、ベンダーロックインにつながります。

• エンジニアリングリンク—特定のセットアップに合わせて接続をカスタム設計することで、ベンダーロックインを回避できますが、複雑さとコストが増加し、大規模な導入が実現しにくくなります。

チューナブルDWDM光インターフェイス

チューナブルDWDM光インターフェイスまたはコヒーレント光技術は、高度な変調フォーマットとDSPを活用して、優れたシグナルインテグリティを備えた長距離での高いデータ伝送速度を実現します。波長可変DWDM光技術は、位相変調、振幅変調、偏波多重化などの高度な技術を採用して、データを光波にエンコードします。コヒーレント検出の使用により、大きな分散やノイズが存在する場合でも、送信信号を正確に記録できます。波長可変DWDM光インターフェイスは高スペクトル効率をサポートし、最新の大容量光伝送ネットワークに最適です。

ジュニパーの800G伝送向けDWDMベースのZRおよびOpenZR+光トラン シーバーの詳細については、800ZRおよび800G OpenZR+光トランシーバーをご覧ください。