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Aug 03, 2023

Lograr 100 Gb/s usando O

La migración a 400 Gb/s y 800 Gb/s es uno de los temas más candentes en las telecomunicaciones en la actualidad. Sin embargo, la mayoría de los operadores todavía funcionan en gran medida con tecnología de 10 Gb/s o 25 Gb/s, especialmente en el acceso.

La migración a 400 Gb/s y 800 Gb/s es uno de los temas más candentes en las telecomunicaciones en la actualidad. Sin embargo, la mayoría de los operadores todavía funcionan en gran medida con tecnología de 10 Gb/s o 25 Gb/s, especialmente en redes de acceso y enlaces ascendentes de estaciones base LTE/5G. Para garantizar que las redes estén preparadas para la próxima ola de transmisión, los operadores deben construir sistemas de multiplexación de ondas que permitan que las conexiones migren a 100 Gb/s.

Aquí, dos especialistas en redes de telecomunicaciones de Salumanus explican qué dispositivos utilizar para ejecutar Ethernet N × 100 Gb/s en la infraestructura urbana o de acceso mediante transmisión en banda O.

Las transmisiones Ethernet de 100 Gb son cada vez más populares en aplicaciones como redes 5G y centros de datos. Una forma de garantizar que los operadores puedan migrar exitosamente a Ethernet de 100 Gb es mediante el uso de transmisión en banda O. La banda O, o banda original, era la principal banda utilizada en telecomunicaciones, debido a su nula dispersión cromática. Con su ancho de espectro entre 1260 nm y 1360 nm, la banda O fue la base para la creación de láseres y detectores.

Con el tiempo, la banda C se convirtió en la opción preferida de los operadores debido a la alta tasa de atenuación de la banda O en aplicaciones de larga distancia. Sin embargo, el aumento de las tasas de bits obligó a realizar más cambios. La transmisión de 100G en la banda C solo podría funcionar en distancias de 2 a 3 kilómetros (km) para la modulación NRZ/PAM4. Para enviar los datos más lejos, los operadores deben compensar la dispersión cromática o utilizar ópticas coherentes más caras.

Hay varias formas de ejecutar enlaces de 100 Gb/s. La solución de transmisión de 100 Gb/s más convencional utiliza módulos grises LR4 o ER4. La limitación de esta tecnología es la cantidad de transmisiones paralelas que se pueden ejecutar. Podemos ejecutar un máximo de una transmisión de 100 Gb/s en una fibra.

La segunda opción es ejecutar N x 100 Gb/s utilizando un sistema DWDM basado en transceptores que utilizan tecnología PAM4. Debido al funcionamiento de los módulos, la solución DWDM requiere, además de multiplexores, el uso de compensadores de dispersión cromática y amplificadores ópticos, lo que aumenta efectivamente el gasto de capital (CAPEX).

El tercer método es el uso de modulación coherente, que nos permite implementar conexiones sin necesidad de utilizar compensadores. Debido al consumo de energía de los módulos coherentes disponibles actualmente, esta solución requiere el uso de una arquitectura clásica con transpondedores, porque los módulos de coherencia de 100 G tienen la forma de interfaces CFP/CFP2.

GBC Photonics ofrece otra solución que permite a los operadores ejecutar N x 100 Gb/s. Esta solución se basa en una red de 200 GHz en la banda O y permite a los usuarios trabajar a una distancia de hasta 30 km. Las operaciones en la banda O permiten la eliminación de compensadores de dispersión cromática. Según el gráfico de dispersión cromática (Figura 1), para la fibra más popular (G.652) la dispersión es casi igual a 0 alrededor de 1300 nm. Gracias al uso de una red de 200 GHz, podemos crear hasta 16 canales de transmisión independientes.

Una de las mayores ventajas de las soluciones de banda O es el uso de PAM4 y modulación Direct Detect, que permite el uso de módulos GBC Photonics para transmisión en una y dos fibras. Se utilizó el procesador patentado nCP4™ basado en la plataforma PH18 Silicon Photonics Tower Semiconductor para implementar la modulación PAM4 correcta. El procesador nCP4™ permite a los operadores convertir N líneas eléctricas con un flujo de 56 baudios en N líneas ópticas a una velocidad de hasta 800 Gb/s. La integración de varios elementos optoelectrónicos ofrece mejores parámetros en comparación con la unión convencional de elementos discretos.

La solución PH18 Silicon Photonics Tower Semiconductor es una tendencia de desarrollo tecnológico paralelo alineada con la tecnología de fosfuro de indio. Además, la mejora de la sensibilidad de recepción se obtuvo utilizando el diodo receptor APD. Como resultado, la principal ventaja de combinar PAM4 y la modulación Direct Detect es la capacidad de implementar módulos en aplicaciones de fibra simple y doble.

Para ejecutar varias transmisiones en el mismo par de fibras ópticas, los operadores de red necesitan utilizar multiplexores. Usando la banda O en este caso, solo cambia la distancia entre los canales y su número.

Los multiplexores de banda O de GBC Photonics permiten a los operadores ejecutar 16 canales con una separación entre canales igual a 200 GHz. Cada puerto transporta un canal específico, cuyo ancho es de ± 0,12 nm desde la longitud de onda central. GBC Photonics también ha desarrollado una versión de 8 canales ligeramente más económica. Utiliza los mismos módulos, mientras que el multiplexor tiene la mitad de canales con una separación de 400 GHz, lo que reduce el coste.

Los multiplexores en sí son dispositivos 100 por ciento pasivos, que no requieren alimentación ni conexión de software. Al conectar dos multiplexores, gracias a una cascada especial de filtros en cada canal, tenemos la misma atenuación, que es de unos 4 dB. En el caso de las tecnologías WDM en banda O, esta atenuación es el parámetro más importante ya que limita la distancia a la que podemos ejecutar la transmisión.

Cada módulo óptico tiene su propio presupuesto de energía, que es la diferencia entre la potencia de la señal transmitida y la sensibilidad del diodo receptor. Los módulos de banda O tienen un presupuesto de energía de 15 dB. En base a esto, podemos calcular que el módulo en sí puede brindar servicios de hasta 30 km. Sin embargo, a la hora de construir un sistema de multiplicación de ondas, en los cálculos debemos tener en cuenta la atenuación de todos los elementos pasivos, como la línea de fibra óptica y los multiplexores. En este caso podremos realizar servicios a una distancia de hasta 25 km.

Los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda pueden realizar transmisiones utilizando una o un par de ubicaciones de borde de conexión de fibra. El sistema dúplex utiliza la misma longitud de onda para transmitir y recibir, transmitida por diferentes fibras. Sin embargo, en el caso de implementar un sistema de este tipo utilizando una fibra óptica, utilizamos dos longitudes de onda diferentes, una para transmisión y otra para recepción. De esta forma, el número de servicios que podemos ejecutar se reduce a la mitad.

Gracias a la tecnología de banda O, podemos aumentar las capacidades de un par de fibras ópticas ejecutando hasta 16 x 100 GbE en ellas. Este sistema en ellos. Este sistema puede prestar servicios hasta 25 km. Toda la solución es totalmente pasiva y no requiere compensadores de dispersión cromática. Los módulos ópticos también se pueden instalar directamente en dispositivos de red como enrutadores o conmutadores.

En comparación con las soluciones DWDM, eliminamos amplificadores de 10 ~ 20 W y un chasis de 40 ~ 150 W a cada lado de la línea de transmisión. Además, en comparación con la tecnología coherente, eliminamos la necesidad de utilizar transpondedores/muxpondedores y ópticas grises para realizar conexiones entre dispositivos de red. Este procedimiento permite a los operadores reducir el consumo de electricidad hasta en un 80 por ciento.

Las soluciones de banda O proporcionan un método fácil y económico para migrar a 100 Gb/s y están dedicadas al acceso y a la red de enlace ascendente de estaciones base móviles. El uso de multiplexores y módulos basados ​​en banda O permite a los operadores cubrir distancias de hasta 30 km, manteniendo al mismo tiempo la infraestructura pasiva requerida para una gestión más sencilla y un menor consumo de energía.

Este artículo fue escrito por Jakub Kolasiak y Michal Owca, gerentes de producto de los departamentos de sistemas de transmisión y transceptores ópticos de Salumanus. Para mas informacion, visite aqui .

Este artículo apareció por primera vez en la edición de enero de 2023 de la revista Photonics & Imaging Technology.

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