Atteindre 100 Gb/s avec O

Sep 11, 2023

La migration vers le 400 Gb/s et le 800 Gb/s est l'un des sujets les plus brûlants des télécoms à l'heure actuelle. Cependant, la plupart des opérateurs sont encore largement alimentés par la technologie 10 Gb/s ou 25 Gb/s, en particulier dans les réseaux d'accès et les liaisons montantes des stations de base LTE/5G. Pour s'assurer que les réseaux sont préparés pour la prochaine vague de transmission, les opérateurs doivent construire des systèmes de multiplexage des ondes qui permettront aux connexions de migrer vers 100 Gb/s.

Ici, deux spécialistes des réseaux de télécommunications de Salumanus expliquent quels appareils utiliser pour faire fonctionner l'Ethernet N × 100 Gb/s dans l'infrastructure urbaine ou d'accès utilisant la transmission en bande O.

Les transmissions Ethernet 100 Go sont de plus en plus populaires dans des applications telles que les réseaux 5G et les centres de données. Une façon de s'assurer que les opérateurs peuvent migrer avec succès vers l'Ethernet 100 Go consiste à utiliser la transmission en bande O. La bande O, ou bande d'origine, était la principale bande utilisée dans les télécommunications, en raison de sa dispersion chromatique nulle. Avec sa largeur de spectre comprise entre 1260 nm et 1360 nm, la bande O a servi de base à la création de lasers et de détecteurs.

Au fil du temps, la bande C est devenue le choix préféré des opérateurs en raison du taux d'atténuation élevé de la bande O dans les applications longue distance. Cependant, l'augmentation des débits binaires a forcé d'autres changements. La transmission 100G dans la bande C ne pouvait fonctionner que sur des distances de 2 à 3 kilomètres (km) pour la modulation NRZ/PAM4. Pour envoyer les données plus loin, les opérateurs doivent compenser la dispersion chromatique ou utiliser des optiques cohérentes plus coûteuses.

Il existe plusieurs façons d'exécuter des liens 100 Gb/s. La solution de transmission 100 Gb/s la plus classique utilise des modules gris LR4 ou ER4. La limitation de cette technologie est le nombre de transmissions parallèles qui peuvent être exécutées. Nous pouvons exécuter un maximum d'une transmission de 100 Gb/s sur une fibre.

La deuxième option consiste à exécuter N x 100 Gb/s en utilisant un système DWDM basé sur des émetteurs-récepteurs utilisant la technologie PAM4. De par le fonctionnement des modules, la solution DWDM nécessite, outre les multiplexeurs, l'utilisation de compensateurs de dispersion chromatique et d'amplificateurs optiques, ce qui augmente effectivement les dépenses d'investissement (CAPEX).

La troisième méthode est l'utilisation de la modulation cohérente, qui nous permet de mettre en œuvre des connexions sans avoir besoin d'utiliser des compensateurs. Du fait de la consommation électrique des modules cohérents actuellement disponibles, cette solution nécessite l'utilisation d'une architecture classique avec transpondeurs, car les modules de cohérence 100G se présentent sous la forme d'interfaces CFP/CFP2.

GBC Photonics propose une autre solution qui permet aux opérateurs de faire tourner N x 100 Gb/s. Cette solution est basée sur une grille de 200 GHz dans la bande O et permet aux utilisateurs de travailler jusqu'à 30 km de distance. Les opérations en bande O permettent d'éliminer les compensateurs de dispersion chromatique. D'après le tableau de dispersion chromatique (Figure 1), pour la fibre la plus répandue (G.652) la dispersion est quasiment égale à 0 vers 1300 nm. Grâce à l'utilisation d'un réseau 200 GHz, nous pouvons créer jusqu'à 16 canaux de transmission indépendants.

L'un des plus grands avantages des solutions en bande O est l'utilisation de la modulation PAM4 et Direct Detect, qui permet l'utilisation de modules GBC Photonics pour la transmission sur une et deux fibres. Le processeur breveté nCP4™ basé sur la plate-forme PH18 Silicon Photonics Tower Semiconductor a été utilisé pour mettre en œuvre la modulation PAM4 correcte. Le processeur nCP4™ permet aux opérateurs de convertir N lignes électriques avec un flux de 56 bauds en N lignes optiques à une vitesse pouvant atteindre 800 Gb/s. L'intégration de plusieurs éléments optoélectroniques offre de meilleurs paramètres par rapport au collage classique d'éléments discrets.

La solution PH18 Silicon Photonics Tower Semiconductor est une tendance de développement technologique parallèle alignée sur la technologie du phosphure d'indium. De plus, l'amélioration de la sensibilité de réception a été obtenue en utilisant la diode de réception APD. Par conséquent, le principal avantage de la combinaison de la modulation PAM4 et de la modulation Direct Detect est la possibilité de mettre en œuvre des modules dans des applications à fibre simple et double.

Pour exécuter plusieurs transmissions sur la même paire de fibres optiques, les opérateurs de réseau doivent utiliser des multiplexeurs. En utilisant la bande O dans ce cas, seule la distance entre les canaux et leur nombre changent.

Les multiplexeurs en bande O de GBC Photonics permettent aux opérateurs d'exploiter 16 canaux avec un espacement des canaux égal à 200 GHz. Chaque port transporte un canal spécifique, dont la largeur est de ± 0,12 nm à partir de la longueur d'onde centrale. GBC Photonics a également développé une version légèrement moins chère à 8 canaux. Il utilise les mêmes modules, tandis que le multiplexeur lui-même a la moitié du nombre de canaux avec un espacement de 400 GHz, réduisant ainsi le coût.

Les multiplexeurs eux-mêmes sont des dispositifs 100 % passifs, ne nécessitant aucune alimentation ou connexion logicielle. En reliant deux multiplexeurs, grâce à une cascade spéciale de filtres sur chaque canal, on a la même atténuation, qui est d'environ 4 dB. Dans le cas des technologies WDM en bande O, cette atténuation est le paramètre le plus important car elle limite la distance à laquelle nous pouvons exécuter la transmission.

Chaque module optique a son propre budget de puissance, qui est la différence entre la puissance du signal transmis et la sensibilité de la diode réceptrice. Les modules en bande O ont un budget de puissance de 15 dB. Sur cette base, nous pouvons calculer que le module lui-même peut fournir des services jusqu'à 30 km. Cependant, lors de la construction d'un système de multiplication d'ondes, dans les calculs, nous devons tenir compte de l'atténuation de tous les éléments passifs, tels que la ligne de fibre optique et les multiplexeurs. Dans ce cas, nous pouvons exécuter des services à une distance allant jusqu'à 25 km.

Les systèmes de multiplexage par répartition en longueur d'onde peuvent réaliser des transmissions en utilisant un ou une paire d'emplacements de bord de connexion de fibre. Le système duplex utilise la même longueur d'onde pour l'émission et la réception, portée par des fibres différentes. Cependant, dans le cas de la mise en oeuvre d'un tel système utilisant une seule fibre optique, on utilise deux longueurs d'onde différentes, une pour l'émission et une pour la réception. De cette façon, le nombre de services que nous pouvons exécuter est réduit de moitié.

Grâce à la technologie O-band, nous pouvons augmenter les capacités d'une paire de fibres optiques en exécutant jusqu'à 16 x 100 GbE sur celles-ci. Ce système sur eux. Ce système peut fournir des services jusqu'à 25 km. L'ensemble de la solution est entièrement passif et ne nécessite pas de compensateurs de dispersion chromatique. Les modules optiques peuvent également être installés directement dans des périphériques réseau tels que des routeurs ou des commutateurs.

Par rapport aux solutions DWDM, nous éliminons les amplificateurs 10 ~ 20W et un châssis 40 ~ 150W de chaque côté de la ligne de transmission. De plus, par rapport à la technologie cohérente, nous éliminons le besoin d'utiliser des transpondeurs/muxpondeurs et des optiques grises pour établir des connexions entre les périphériques réseau. Une telle procédure permet aux opérateurs de réduire la consommation d'électricité jusqu'à 80 %.

Les solutions O-band offrent une méthode simple et économique pour migrer vers 100 Gb/s et sont dédiées à l'accès et au réseau de liaison montante de la station de base mobile. L'utilisation de multiplexeurs et de modules basés sur la bande O permet aux opérateurs de couvrir des distances allant jusqu'à 30 km, tout en conservant leur infrastructure passive requise pour une gestion plus facile et une consommation d'énergie réduite.

Cet article a été écrit par Jakub Kolasiak et Michal Owca, chefs de produit pour les départements du système de transmission et des émetteurs-récepteurs optiques pour Salumanus. Pour plus d'informations, rendez-vous ici.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de janvier 2023 du magazine Photonics & Imaging Technology.

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