Help us improve your experience.

Let us know what you think.

Do you have time for a two-minute survey?

 
EN ESTA PÁGINA
 

Conozca su transceptor de 800 G

Los transceptores de 800 Gigabit (800G) son módulos ópticos capaces de manejar velocidades de datos de 800 Gbps. Con una velocidad de transmisión de hasta 800 Gbps, los transceptores de 800 G ofrecen el doble de capacidad que sus predecesores más recientes (transceptores de 400G). Los transceptores de 800 G son ideales para:

  • Cualquier plataforma host con puertos 800G

  • Redes con transmisión de datos de 800 Gbps

  • Redes de telecomunicaciones que requieren transmisión de datos de alta velocidad con pérdidas mínimas

Un transceptor de 800 G utiliza múltiples carriles de señales ópticas y técnicas de modulación avanzadas para lograr capacidades más altas. Los transceptores de 800 G emplean multiplexación utilizando múltiples fibras. Estos transceptores también usan una combinación de multiplexación de fibra y longitud de onda para transmitir una señal óptica. Todos los elementos ópticos de cliente de 800 G utilizan 8 carriles de 100 G con modulación de amplitud de pulso y modulación de 4 niveles (PAM4). PAM4 tiene una modulación de 53 Gbaud x 2 bits por símbolo. Actualmente, la óptica de 800 G no admite sistemas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) que utilicen únicamente técnicas de multiplexación y demultiplexación de longitud de onda.

Los transceptores de 800 G admiten múltiples velocidades de transmisión y modos de ruptura para garantizar la compatibilidad con varios requisitos de transporte de red. Esta flexibilidad permite que un único transceptor físico se divida lógicamente en varios puertos Ethernet de menor velocidad, adaptándose a diferentes escenarios de despliegue:

  • 1 x 800 G: el transceptor funciona como un único puerto de 800 G para lograr una capacidad total de 800 Gbps.

  • 2 x 400 G: el cable de conexión proporciona el puerto como dos puertos de 400G independientes para lograr una capacidad total de 800 Gbps.

  • 8 x 100 G: el transceptor puede dividirse en ocho puertos de 100 G separados para alcanzar una capacidad total de 800 Gbps.

Los transceptores de 800G de Juniper utilizan los factores de forma OSFP800 y QSFP-DD800. Este documento se refiere a los factores de forma como OSFP y QSFP-DD.

Métodos de modulación

  • PAM4: PAM4 es un método de modulación que combina dos bits en un único símbolo con cuatro niveles de amplitud. Es decir, PAM4 duplica efectivamente la cantidad de datos que puede transmitir a través de una red. PAM4 tiene una relación señal/ruido (SNR) más alta de lo requerido y es susceptible a la mezcla de cuatro ondas (FWM). La FWM es un fenómeno óptico no lineal que ocurre en los sistemas de comunicación de fibra óptica cuando múltiples señales ópticas (longitudes de onda) interactúan dentro de la fibra. El desafío de lograr una transmisión óptica de 800G en distancias superiores a 10 km utilizando la modulación PAM4 se debe principalmente a FWM. Es necesario configurar la corrección de errores hacia adelante (FEC) para manejar la integridad de la señal. Debe configurar la FEC en los extremos del transmisor y del receptor de un vínculo de comunicación que utilice transceptores ópticos de 800 G. Cuando se configura FEC en ambos extremos, el algoritmo FEC codifica los datos antes de la transmisión y decodifica y corrige los errores en los datos al recibirlos. En resumen, PAM4 permite una transmisión eficiente de datos a corta distancia, pero exige más procesamiento de señales y corrección de errores.

    Figura 1: Modulación Waveform diagram showing a PAM4 signal for binary sequence 0110100 and an eye diagram illustrating PAM4 signal quality with levels 11, 10, 01, and 00. PAM4

  • Modulación sin retorno a cero (NRZ): la modulación sin retorno a cero (NRZ) se utiliza comúnmente como formato de modulación para ópticas de cliente de baja velocidad de hasta 100G. Sin embargo, los estándares de la industria para la óptica de 800 G no utilizan la modulación NRZ. Por lo tanto, la óptica de clientes de 800G de Juniper no admite esto.

Los transceptores ópticos de 800 G utilizan las siguientes tecnologías:

Procesamiento digital de señales

Las técnicas avanzadas de procesamiento digital de señales (DSP) mejoran la integridad de la señal y extienden el alcance de los transceptores de 800 G a través de fibra óptica.

Recuperación de datos del reloj

La recuperación de datos de reloj (CDR) extrae información de tiempo de una señal de datos y garantiza una recuperación y transmisión de datos precisas en una red óptica.

Corrección de errores de reenvío

El transceptor óptico de 800 G maneja altas velocidades de transmisión. Por lo tanto, es susceptible a errores causados por ruido, distorsiones de señal y efectos no lineales. La corrección de errores hacia adelante (FEC) es un método de control de errores en el que el transmisor agrega datos redundantes o bits de paridad al tren de datos original. Esta redundancia permite al receptor detectar y corregir errores sin necesidad de retransmisión. La retransmisión no es práctica en transceptores ópticos debido a la alta latencia y la necesidad de transmisión en tiempo real.

Las FEC se implementan a través de algoritmos FEC. Los algoritmos FEC son técnicas matemáticas específicas o esquemas de codificación. Los algoritmos FEC detectan y corrigen errores en los datos transmitidos sin necesidad de retransmisión. El proceso FEC consta de dos pasos:

  • Codificación (en la transmisión o en el transmisor): el algoritmo FEC procesa los datos originales y agrega bits redundantes o bits de paridad según una regla matemática específica. A continuación, los datos codificados se transmiten a través del canal de comunicación.

  • Decodificación (en la recepción o en el receptor): el receptor utiliza el algoritmo FEC para analizar los datos recibidos, incluidos los bits redundantes. Si se detectan errores, el algoritmo intenta corregirlos en función de la redundancia.

La capacidad de corrección de errores de FEC depende del algoritmo específico utilizado y de la cantidad de redundancia agregada. Algunos de los algoritmos FEC más utilizados son:

  • Reed-Solomon (RS) FEC

  • FEC de decisión suave (SD-FEC)

  • Códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC)

  • Códigos de Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH)

  • FEC concatenada

La elección del algoritmo FEC depende de los requisitos específicos del sistema de comunicación:

  • Velocidad de datos: los sistemas de alta velocidad requieren algoritmos más eficientes. Estos podrían ser códigos LDPC o turbo.
  • Características de error: los errores de ráfaga se manejan mejor con códigos de bloque como Reed-Solomon.
  • Latencia: las aplicaciones en tiempo real, como la transmisión de video, requieren algoritmos de baja latencia.
  • Potencia y complejidad: los sistemas con recursos computacionales limitados pueden usar códigos más simples como Hamming o BCH.

Consulte la herramienta de compatibilidad de hardware para obtener la lista de transceptores, sus especificaciones y la lista de dispositivos compatibles con los transceptores.

Óptica de 800G de segunda generación

La segunda generación de transceptores ópticos de 800 G de Juniper admite ocho pares de carriles eléctricos con 100 G por carril y cuatro pares de carriles ópticos o de medios con 200 G por carril. Estos transceptores admiten el factor de forma OSFP en los siguientes tipos de construcción de transceptores:

  • Disipador térmico integrado (OSFP, modelo refrigerado por aire)

  • Disipador de calor de conducción (ORHS, modelo de placa fría refrigerada por líquido)

Las variantes ORHS o disipador térmico móvil están diseñadas para chasis ORv3 que proporcionan refrigeración líquida externa a través del mecanismo de disipador térmico del bastidor. Las variantes OSFP o disipador de calor integrado son modelos autónomos refrigerados por aire con un mecanismo de enfriamiento similar al de la óptica 800G de primera generación.

Las especificaciones y la construcción de la segunda generación de óptica de 800 G la hacen compatible para su despliegue con óptica de 1600 G. Estas ópticas también son compatibles con los estándares más antiguos, pero con un alcance reducido de 500 m en lugar de 2 km. Por lo tanto, un módulo de transceptor óptico de segunda generación puede operar en dos modos. Por ejemplo, el transceptor óptico OSFP-800G-DR4-2 puede funcionar en el modo estándar 800G-DR4-2 con un alcance de 2 km o en el modo estándar 800G-DR4 con un alcance de 500 m.

Los transceptores ópticos de 800 G de segunda generación tienen el mismo tipo de fibra, alcance máximo y rango de temperatura, lo que hace que el tipo de disipador de calor y el conector sean los diferenciadores clave al seleccionar la óptica. Para obtener más información sobre la segunda generación de transceptores ópticos de 800 G que Juniper admite actualmente, consulte la Tabla 1.

Tabla 1: Óptica de 800G de segunda generación
Transceptor óptico Factor de forma Disipador de calor Estándar Tipo de fibra Alcance máximo Temperatura de operación Tipo de conector
OSFP-800G-DR4-2 OSFP800 Integrado

800G-DR4-2

800G-DR4 (500 m)

 SMF 2 km

0 °C—70 °C

 MPO-12/APC
ORHS-800G-DR4-2 OSFP800-RHS Equitación

800G-DR4-2

800G-DR4 (500 m)

 SMF 2 km

0 °C—70 °C

 MPO-12/APC
OSFP-800G-FR4 OSFP800 Integrado

800G-FR4

800G-FR4-500 (500 m)

 SMF 2 km

0 °C—70 °C

 LC/UPC
ORHS-800G-FR4 OSFP800-RHS Equitación

800G-FR4

800G-FR4-500 (500 m)

 SMF 2 km

0 °C—70 °C

 LC/UPC

Modulación en óptica de 800G de segunda generación

La óptica de 800G de segunda generación utiliza PAM4 con cuatro niveles para lograr tasas de datos más altas en cada carril óptico. A diferencia de la señalización tradicional sin retorno a cero (NRZ), que codifica 1 bit por símbolo, PAM4 utiliza cuatro niveles de señal distintos para codificar 2 bits por símbolo. Este enfoque duplica efectivamente la cantidad de datos transmitidos por símbolo mientras mantiene una velocidad de señalización práctica.

En una arquitectura de transceptor de 4 x 200 G, PAM4 permite que cada carril óptico transporte 200 Gbps de datos, lo que permite que cuatro carriles ópticos proporcionen un ancho de banda agregado de 800 Gbps. Al aumentar la velocidad de datos por carril, PAM4 reduce la cantidad de carriles ópticos necesarios en comparación con implementaciones anteriores de 800G que dependían de ocho carriles ópticos de 100 Gbps.

Para obtener más información sobre la modulación PAM4, consulte Métodos de modulación.

Características clave

Las siguientes son las características clave de un transceptor de 800G:

  • Factor de forma: los factores de forma comunes para los transceptores de 800 G incluyen OSFP y QSFP-DD. Los módulos transceptores OSFP y QSFP-DD están diseñados para adaptarse a los requisitos térmicos y de mayor potencia de 800 Gbps de transmisión de datos. El factor de forma OSFP tiene dimensiones más grandes que el factor de forma QSFP-DD. Permite que los transceptores con factor de forma OSFP manejen una mayor disipación de energía y brinden mejores soluciones de refrigeración.

  • Tipo de fibra y alcance: el tipo de fibra especifica el tipo de fibra óptica (monomodo o multimodo) compatible con transceptores de 800 G. El alcance proporciona la distancia o el alcance máximos admitidos para un transceptor óptico. Le ayuda a seleccionar el transceptor óptico adecuado para diferentes aplicaciones, como entre centros de datos, intracentros de datos, etc.

  • Distribución de carriles: la óptica de 800G de Juniper utiliza ocho carriles paralelos, ya sea con múltiples pares de fibra o con multiplexación de longitud de onda. La óptica de 800 G tiene fibras paralelas que se utilizan en distancias más cortas. La multiplexación de longitud de onda mediante fibra monomodo dúplex se utiliza para la comunicación óptica de mayor distancia.

Números de producto de Juniper Optical

Los componentes ópticos de Juniper, como transceptores, cables y conectores, siguen una convención de nomenclatura. Cada elemento del nombre del producto corresponde a una especificación. Le ayuda a comprender mejor y seleccionar el componente óptico adecuado. Por ejemplo:

  • QDD-2x400G-DR4

    • QDD: abreviatura de QSFP-DD. Identifica el factor de forma del transceptor.

    • 2 x 400 G: indica que el transceptor admite la ruptura en dos interfaces Ethernet independientes de 400G para la transmisión de datos.

    • DR4: significa 400GBase-DR4. Es un estándar específico e indica que cada canal de 400G utiliza cuatro carriles paralelos de 100 Gbps para entregar 400 Gbps.

Nota:

Puede distinguir los cables ópticos de Juniper de los transceptores por sus números de producto. Por ejemplo, QDD-800G-AOC-5M y OSFP-800G-AOC-10M son nombres de productos para cables de Juniper. Los nombres de los productos especifican el factor de forma (OSFP o QSFP-DD), la velocidad de transmisión de datos (800 Gbps, 400 Gbps, etc.), el tipo de cable (AOC o DAC) y el rango de distancia (5 metros, 10 metros, etc.) de cada cable.

Arquitectura de transceptor de 800G (x8)

La arquitectura de 8 x 100 gigabits para un transceptor de 800 G utiliza ocho carriles de 100 Gbps cada uno. Los siguientes son los diferentes componentes de una arquitectura de transceptor de 800G:

  • Plataformas de host: dispositivos de Juniper compatibles con la arquitectura 800G.

  • 8 x 100 G eléctrico: la interfaz eléctrica entre el conmutador y los componentes del transceptor. Puede transmitir datos a través de ocho carriles eléctricos separados de 100 Gbps.

  • CDR/DSP PAM4: admite carriles eléctricos de 100 Gbps. PAM4 duplica efectivamente la cantidad de datos que puede transmitir. El CDR es responsable de reprogramar los datos entrantes para reducir las fluctuaciones. El DSP maneja funciones como ecualización, corrección de errores y otras tareas de procesamiento de señales.

  • Controlador x8: los impulsadores son componentes electrónicos que amplifican la señal eléctrica. La arquitectura del transceptor x8 tiene ocho controladores. Cada conductor corresponde a un carril eléctrico de 100 Gbps.

  • Modulador x8: cada uno de los ocho moduladores láser corresponde a un carril eléctrico de 100 Gbps (x8). La óptica de 800 G utiliza los siguientes tipos de moduladores:

    • Láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL): VCSEL se utiliza para ópticas multimodo como SR8/VR8.

    • Láseres de modulación directa (DML): los DML se utilizan para ópticas monomodo, como DR8. Los DML utilizan estructuras de retroalimentación distribuida (DFB) que incorporan una rejilla de difracción para una modulación directa estable. Su velocidad de modulación y distancia de transmisión dependen del ancho de línea espectral. Un ancho de línea más estrecho permite velocidades más altas y distancias más largas. En los DML, los datos se modulan ajustando la corriente de inyección en el diodo láser, lo que da como resultado un diseño compacto adecuado para aplicaciones de baja potencia.

    • Láser modulado por electroabsorción (EML): un EML integra un diodo láser con un modulador de electroabsorción en un solo chip. El láser funciona continuamente y el modulador enciende y apaga la señal.

    A diferencia de los DML, los EML mantienen propiedades láser constantes durante la modulación, lo que ofrece ventajas en transmisiones de mayor velocidad y distancia debido a la menor dispersión cromática. Los EML se utilizan principalmente para velocidades superiores a 25 Gbps y distancias de 10 a 40 kilómetros en aplicaciones de telecomunicaciones.

  • Módulo óptico de 8 x 100 G: interfaces ópticas que transportan datos en forma de pulsos de luz. Cada fibra de este modelo transporta 100 Gbps de datos.

  • Amplificadores de transimpedancia (TIA) x8: un TIA convierte y amplifica la corriente eléctrica del fotodiodo en un nivel de voltaje eléctrico. Puede operar con niveles de señal muy bajos que son típicos de la comunicación óptica.

  • Fotodetector x8: funciona en conjunto con el TIA para convertir la información óptica nuevamente en forma eléctrica.

Una arquitectura de 8 x 100 G emplea ocho carriles para lograr una velocidad total de transmisión de datos de 800 Gbps. Cada carril maneja 100 Gbps.

Figura 2: Arquitectura del transceptor 800G (x8) Block diagram of 800G optical transceiver system: data flows from 800G switch through PAM4 CDR/DSP, Driver x8, Laser Modulator x8, Photo Detector x8, and TIA x8, handling 8x100G electrical inputs and outputs 8x100G optical signals.

Arquitectura de transceptor de 800G (4 x 200G) de segunda generación

La arquitectura de 4 x 200 gigabits para un transceptor de 800 G utiliza cuatro carriles ópticos de 200 Gbps cada uno, mientras mantiene ocho carriles eléctricos de 100 Gbps hacia la plataforma del host. Un DSP de caja de cambios convierte los ocho carriles eléctricos PAM4 de 100 Gbps en cuatro carriles ópticos PAM4 de 200 Gbps. Los siguientes son los diferentes componentes de una arquitectura de transceptor de 800G:

  • Plataformas de host: dispositivos de Juniper compatibles con la arquitectura 800G.

  • 8 x 100 G eléctrico: la interfaz eléctrica entre el conmutador y los componentes del transceptor. Transmite datos a través de ocho carriles eléctricos separados de 100 Gbps.

  • DSP de caja de cambios (8x100G PAM4 a 4x200G PAM4): el DSP de caja de cambios agrega ocho carriles eléctricos PAM4 de 100 Gbps en cuatro carriles ópticos PAM4 de 200 Gbps en la ruta de transmisión. En la ruta de recepción, convierte cuatro carriles ópticos PAM4 de 200 Gbps en ocho carriles eléctricos PAM4 de 100 Gbps. Esta función permite la interoperabilidad entre sistemas de host mediante carriles eléctricos de 100 Gbps e interfaces ópticas mediante carriles de 200 Gbps.

  • Recuperación de datos de reloj (CDR) PAM4/procesador de señal digital (DSP): la CDR/DSP PAM4 admite las rutas ópticas PAM4 de 200 Gbps. PAM4 duplica efectivamente la cantidad de datos transmitidos en comparación con la señalización NRZ tradicional. El CDR vuelve a cronometrar los datos entrantes para reducir las fluctuaciones, mientras que el DSP realiza funciones como ecualización, acondicionamiento de señales, corrección de errores y otras operaciones de procesamiento de señales.

  • Controlador x4: los impulsadores son componentes electrónicos que amplifican la señal eléctrica antes de la transmisión. La arquitectura del transceptor 4 x 200 G utiliza cuatro controladores, cada uno de los cuales corresponde a un carril óptico de 200 Gbps.

  • Modulador láser x4: cuatro moduladores láser corresponden a los cuatro carriles ópticos de 200 Gbps. Estos transmisores ópticos convierten las señales PAM4 eléctricas en señales ópticas para su transmisión por fibra. Según el tipo óptico y la distancia de transmisión, la arquitectura puede usar tecnologías como DML o EML.

  • Módulo óptico 4 x 200 G: la interfaz óptica transporta datos en forma de pulsos de luz a través de cuatro carriles ópticos. Cada carril óptico transporta 200 Gbps de datos, lo que proporciona un ancho de banda agregado de 800 Gbps.

  • Amplificadores de transimpedancia (TIA) x4: los TIA convierten y amplifican la corriente eléctrica recibida de los fotodetectores en señales de voltaje utilizables. Están diseñados para operar con los niveles de señal muy bajos típicos de los sistemas de comunicación óptica.

  • Fotodetector x4: los fotodetectores convierten las señales ópticas entrantes en señales eléctricas. Operan junto con los TIA para recuperar los datos transmitidos desde el medio óptico.

Una arquitectura de 4 x 200 G emplea cuatro carriles ópticos para lograr una velocidad total de transmisión de datos de 800 Gbps. Cada carril óptico maneja 200 Gbps, mientras que el DSP de la caja de cambios realiza la conversión de carril entre la interfaz eléctrica de 8x100G del lado del host y la interfaz óptica de 4x200G del lado de la red.

Figura 3: Arquitectura del transceptor 800G de segunda generación Second-Generation 800G Transceiver Architecture