조정 가능한 DWDM 옵틱
기존 광 트랜시버는 광섬유 통신을 위해 이진 값이 광 펄스로 인코딩되는 OOK(On-Off Keying)를 활용하는 경우가 많습니다. OOK는 데이터를 효율적으로 전송할 수 있지만 대역폭 용량의 제한을 받습니다. 대조적으로, 조정 가능한 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 광학은 디지털 신호 프로세서(DSP)를 통한 고급 변조 및 이퀄라이제이션 기술을 사용하여 전송 장애를 보다 효과적으로 처리하고 더 많은 데이터를 광파로 인코딩합니다.
조정 가능한 DWDM 옵틱의 변조 기술
조정 가능한 DWDM 옵틱과 변조 형식은 서로 독립적입니다. 10G 튜닝 가능한 DWDM 옵틱은 널리 배포되며 간단한 OOK 변조를 사용합니다. 400G 튜닝 가능한 DWDM 옵틱은 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)만 사용합니다. QAM은 위상 상태에 진폭 변화를 추가하여 더 높은 데이터 전송 속도를 허용합니다. 고차 QAM(예: 16-QAM)은 데이터 용량을 증가시키지만 높은 신호 대 잡음비를 필요로 합니다.
16-QAM 변조는 광 필드의 동위상 및 직교 구성 요소 모두의 4단계 변조를 사용하여 기호당 4비트를 인코딩합니다. 그런 다음 편광 다중화를 통해 8비트/기호로 다시 두 배가 됩니다. 400G 튜닝 가능한 DWDM 모듈의 경우 DP-16QAM과 같은 고급 변조도 사용됩니다. DP-16QAM을 사용하면 400G를 단일 파장으로 인코딩할 수 있습니다.
PSK 변조는 조정 가능한 DWDM 옵틱과 함께 사용되지 않습니다. 대신 QAM이 더 널리 사용됩니다.
| 변조 |
기호당 비트 수 |
기호 비율 |
|---|---|---|
| 4QAM |
2 |
1/2 x 비트 전송률 |
| 8QAM |
3 |
1/3 x 비트 전송률 |
| 16QAM |
4 |
1/4 x 비트 전송률 |
조정 가능한 DWDM 옵틱은 ZR 및 OpenZR+ 표준을 준수합니다. ZR 표준은 OIF(Optical Internetworking Forum)에서 개발했습니다. 이와 대조적으로 OpenZR+는 OpenZR+ MSA(Multi-Source Agreement)에 의해 표준화되며 원래 ZR 표준의 기능을 기반으로 합니다. 주니퍼의 ZR 및 OpenZR+ 튜닝 가능 DWDM 옵틱은 이러한 표준을 준수합니다.
패킷 옵티컬 통합
패킷-옵티컬 통합은 DWDM(고집적 파장 분할 멀티플렉싱)과 라우팅 및 스위칭 기능을 통합 시스템으로 원활하게 결합하는 네트워크 아키텍처입니다. 이러한 요소를 통합함으로써 패킷 옵티컬 아키텍처는 별도의 외부 타사 DWDM 트랜스폰더가 필요하지 않으므로 네트워크 관리에 대한 접근 방식이 간소화됩니다. 이러한 통합은 운영을 단순화할 뿐만 아니라 자본 지출(CAPEX)과 운영 비용(OPEX)을 크게 줄여줍니다.
JCO400과 같은 주니퍼의 400G 튜닝 가능한 DWDM 옵틱 모델은 CORA(Converged Optical Routing Architecture)를 준수합니다. CORA는 IP 라우팅 및 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)을 IPoDWDM(IP-over-DWDM)으로 알려진 단일 컨버지드 아키텍처에 직접 통합하는 포괄적인 솔루션입니다. IPoDWDM을 통해 CORA는 디바이스 포트에 직접 연결되는 주니퍼의 조정 가능한 DWDM 옵티컬 트랜시버(JCO400 플러그형)를 사용하여 IP 트래픽을 DWDM 네트워크에 직접 전송할 수 있습니다. 요약하자면, CORA는 IP 라우팅 및 옵티컬 전송 레이어를 하나의 시스템으로 통합하여 여러 네트워크 요소를 제거하고 네트워크를 단순화하는 데 도움이 됩니다. CORA를 사용하면 광섬유 네트워크를 통해 전송하기 위해 IP 트래픽을 광 신호로 변환하는 데 전통적으로 사용되었던 별도의 DWDM 트랜스폰더가 필요하지 않습니다.
400G 전송을 위한 주니퍼의 DWDM 기반 ZR 및 OpenZR+ 옵티컬 트랜시버는 다음과 같습니다.
ZR, ZR-M, ZR-M-HP 비교
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400ZR 옵틱은 OIF 400ZR 구현 계약에서 표준화되어 있으며 주로 단일 스팬 애플리케이션에 사용됩니다. 400ZR 광학은 광학의 전력 소비를 최소화하기 위해 나노미터당 최대 2400 피코 초의 제한된 색 분산 사양을 가지고 있습니다. 400ZR 옵틱은 CFEC(Concatenated Forward Error Correction)로 알려진 FEC 코드를 사용합니다. CFEC는 두 개의 FEC 코드, 즉 내부 소프트 결정 해밍(128,119) 코드와 외부 계단 BCH(255, 239) 하드 결정 외부 코드를 서로 연결합니다. 연결은 OIF 400ZR 구현 계약에 명시된 광학 성능을 얻는 데 도움이 됩니다. 따라서 이러한 광학은 약 120km의 거리에 적합합니다. CFEC는 ZR 옵틱에 사용되는 유일한 FEC 방법입니다.
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ZR+ 또는 ZR-M 옵틱은 일반적으로 메트로 및 지역 네트워크의 다중 스팬 애플리케이션에 사용됩니다. 이는 더 높은 색분산 보상 사양과 고급 FEC를 포함한 고급 디지털 신호 처리를 통해 가능합니다. 400G ZR+(또는 ZR-M) 광학은 OFEC(Open Forward Error Correction)로 알려진 FEC 코드를 사용합니다. OFEC는 3회 반복 소프트 결정 디코딩과 함께 확장된 BCH(256, 239) 코드를 사용하는 TPC(Turbo Product Code)로 구성됩니다. CFEC에 비해 OFEC의 향상된 성능은 OpenZR+ MSA에 명시된 대로 더 높은 광학 성능을 달성하는 데 중요합니다. OpenZR+ MSA는 ZR-M 및 ZR-M-HP와 같은 400G OpenZR+ 옵틱에 대한 OFEC를 정의합니다. OFEC는 ZR-M 및 ZR-M-HP 옵틱에 사용되는 유일한 FEC 방법입니다.
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ZR-M-HP 옵틱은 ZR-M과 동일하지만 전송 전력(Tx) 또는 출력 전력이 더 높습니다. 이 옵틱은 Tx 전력이 높기 때문에 증폭되지 않은 링크에도 적합합니다.
400G ZR/ZR+ 옵티컬 트랜시버는 0dBm 조정 가능한 DWDM 기능을 가질 수 있습니다. 옵티컬 용어로 0dBm 은 옵티컬 신호 파워 레벨을 나타냅니다. 이는 1 밀리와트의 전력 수준을 나타냅니다. 0dB TX 출력 전력(ZR-M-HP)의 ZR+ 옵틱은 기존 전송 DWDM 플랫폼, 특히 재구성 가능한 옵티컬 애드드롭 멀티플렉서(ROADM)와의 하위 호환성을 위해 사용됩니다. 또한 높은 TX 출력 전력은 다크 파이버 링크가 더 먼 거리를 횡단하는 데에도 중요합니다.
다음은 조정 가능한 DWDM 옵틱을 포함하여 400G 옵틱에 사용되는 FEC 방법의 요약입니다.
| FEC 기술 |
용법 |
표준 |
신청 |
|---|---|---|---|
| CFEC(Concatenated Forward Error Correction) |
ZR 옵틱에 사용 |
옵티컬 인터네트워킹 포럼 400ZR(OIF 400ZR) |
최대 40km의 비증폭 링크 및 최대 120km의 단일 스팬 데이터센터 상호 연결 지원 |
| OFEC(Open Forward Error Correction) |
ZR+ 또는 ZR-M 및 ZR-M-HP 옵틱에 사용됩니다. |
OpenZR+ MSA(Multi-Source Agreement)로 정의 |
주기적인 인라인 증폭을 통해 DWDM 전송 플랫폼을 통해 최대 수백 킬로미터 거리의 메트로 및 지역 네트워크를 지원합니다. |
| FEC119 | 주로 400G 그레이 옵틱에 사용됩니다. |
IEEE 802.3 표준 제품군에 의해 정의됩니다. 119는 IEEE 802.3 표준의 119번째 절을 나타냅니다. Reed-Solomon 코딩 RS(544, 514) 활용 |
최대 40km(400G ER4-30 옵틱의 경우) 최대 거리의 클라이언트 옵틱 지원 |
고집적 파장 분할 멀티플렉싱
조정 가능한 DWDM 옵틱은 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)을 사용합니다. 이 기술은 단일 광섬유를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양을 증가시킵니다. DWDM은 여러 광 파장 또는 채널을 사용하여 이를 달성합니다. 주니퍼의 400G 튜닝 가능한 DWDM 옵틱에서 사용되는 두 가지 유형의 DWDM 연결은 다음과 같습니다.
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증폭되지 않은 링크(제한된 광 출력) - 증폭되지 않은 링크에서 광 신호는 증폭 없이 광섬유를 통해 전송됩니다. 이러한 유형의 조정 가능한 DWDM 광학에서 최대 전송 거리는 신호가 광섬유를 통해 이동할 때 광 출력의 자연적인 손실에 의해 제한됩니다. 증폭이 없으면 빛 신호가 점차 약해져 이동할 수 있는 거리가 제한됩니다. 따라서 증폭되지 않은 링크는 단거리에 더 적합하며 종종 전력 제한 광 신호라고 합니다.
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증폭된 링크(제한된 광 신호 대 잡음비 및 색분산) - 증폭된 링크에서 광 신호 강도는 광 증폭기를 사용하여 증폭됩니다. 증폭된 링크에서 신호 강도를 높이면 신호가 장거리를 이동할 수 있습니다. 그러나 신호 품질에 노이즈나 손실이 발생할 수도 있습니다. EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)를 사용하는 경우 노이즈가 더 두드러집니다. 광 신호 대 잡음비(OSNR)는 신호의 신호 품질을 나타냅니다. OSNR 값이 높으면 노이즈가 낮고 신호 품질이 허용 가능합니다.
색분산은 서로 다른 파장의 빛이 섬유를 통해 서로 다른 속도로 이동하기 때문에 발생합니다. 이로 인해 특히 장거리에서 신호 왜곡이 발생할 수 있습니다. 광 전송 중에 여러 파장 또는 색상으로 구성된 단시간 입력 광 신호가 광섬유에 입사됩니다. 광 신호 내의 컬러 선은 서로 다른 파장에 해당합니다. 광 신호의 이러한 다양한 파장은 광섬유에 동시에 들어가지만 고유한 굴절률로 인해 서로 다른 속도로 전파됩니다. 광섬유를 통과한 후 출력 광 신호가 넓어지고 다양한 색상이나 파장이 퍼집니다. 이는 긴 파장이 짧은 파장과 다른 속도로 이동했음을 나타냅니다.
그림 1: 색분산
참고:OSNR 제한을 극복하기 위해 RAMAN 증폭기를 사용할 수 있습니다. RAMAN 증폭기는 광섬유를 따라 신호를 증폭하므로 유효 잡음 지수가 더 낮습니다.
최대 색분산 및 최소 rOSNR 값은 하드웨어 호환성 도구를 참조하십시오.
