Использование Tunable DWDM трансиверов

Системы спектрального уплотнения DWDM являются на сегодняшний день наиболее популярными при построении современных Metro- и Long Haut – сетей. Первоначально DWDM системы строились на основе простейших компонентов:

• не перестраиваемые (fixed) оптические DWDM трансиверы;
• пассивные оптические мультиплексоры на основе тонкопленочных фильтров (TFF).

В качестве передатчиков в fixed трансиверах используется EML-лазер, в роли приемников выступают PiN и APD PiN фотодетекторы. В дальнейшем спрос на емкие и протяженные системы передачи увеличивался, при этом увеличивалась потребность не только канальной емкости систем передачи (количество передаваемых каналов), но и повышалась сложность и разветвленность.

Ярким примером эволюции сетей может стать бурная популярность дезагрегированных WDM-систем. Подобные системы совмещают в себе высокую пропускную способность и сложную перенастраиваемую инфраструктуру. В наше время явными минусами использования не перестраиваемых трансиверов в DWDM системах любой сложности стали:

1. Сложность при масштабировании или реновации сетей;
2. Большой объем подменного склада на случай аварий;
3. Использование устаревающей 100 ГГц частотной сетки.

Во многом эти минусы обусловлены невозможностью изменения длины волны излучения каждого конкретного трансивера, так как EML-лазер не обладает возможностью изменения длины волны генерируемого оптического сигнала.

В конце 2013 года были представлены DWDM трансиверы с функцией настройки длины волны излучения (tunable трансиверы). Первоначально функцию настройки длины волны поддерживали только трансиверы форм фактора XFP, но к 2015 году были представлены и SFP+ трансиверы.

На данный момент функцией настройки длины волны излучения трансивера обладают следующие форм-факторы DWDM трансиверов:

1. SFP+, XFP (8,5-11,3 Gbitps);
2. CFP (40, 100 Gbitps);
3. QSFP28 (100 Gbitps);
4. CFP 2 (200 Gbitps).

В рамках этого текста будут рассматриваться только DWDM модули форм-факторов SFP+ и XFP, так как высокоскоростные трансиверы не являются такими массовыми на данный момент, как 10 GE.

Основные характеристики перенастраиваемых DWDM модулей

Перенастраиваемые DWDM трансиверы внешне выглядят как обычные съемные оптические модули форм факторов SFP+ или XFP. Основным отличием от обычных DWDM трансиверов является то, что в качестве передатчика используется ILMZ-лазер (integrated laser Mach-Zehnder), излучающий оптический сигнал в С-диапазоне (1528,77 – 1563,86 нм) с разнесением несущих длин волн 50 ГГц. В качестве приемника в перестраиваемых используются PiN и APD PiN фотодетекторы.

По оптическим компонентам перестраиваемые модули отличаются от обычных только использованием ILMZ-лазера вместо EML-лазера, это значит, что tunable трансиверы полностью совместимы с обычными DWDM модулями и могут без каких-либо проблем использоваться в системах DWDM как со 100 ГГц, так и с 50 ГГц частотной сеткой.

Перестраиваемые DWDM модули так же, как обычные 10 GE поддерживают функции «горячей замены» и Digital Diagnostics Monitoring (DDM). DWDM tunable трансиверы поддерживают все современные протоколы передачи: 10GigabitEthrnet, SDH, SONET, OTN, FiberChannel. Дальность работы зачастую составляет ⩽80 км (оптический бюджет ~23-24 дБ), реже встречаются модели с дистанцией передачи ⩽40 км (оптический бюджет ~14 дБ).

Для настройки длины волны передачи трансивера можно использовать два способа:

1. Встроенную функцию настройки длины волны. На данный момент подобным функционалом обладают некоторые модели активного сетевого оборудования производителей: Cisco, Juniper, Huawei, Extrime, Arista.
2. При помощи внешней отладочной платы со специализированным программным обеспечением (программатор). Данный способ настройки в значительной степени уступает в удобстве первому. Для настройки длины волны оптический трансивер необходимо извлечь из активного сетевого оборудования. Это влечет за собой не только прерывание предоставления услуги, но и необходимость присутствия на узле связи квалифицированного технического персонала способного произвести все необходимые операции для изменения длины волны передачи модуля.

Преимущества перенастраиваемых трансиверов

Стандартные DWDM модулей на текущий момент имеют максимальную популярность в купе с доступностью. Стоимость не перестраиваемых 10 GE модулей за последние 5 – 7 лет снизилась практически в 6 раз. Также цена fixed DWDM трансиверов значительно ниже (примерно в 5 раз) аналогичных по характеристикам tunable DWDM модулей, при этом последние имеют ряд значительных преимуществ:

1. Снижение стоимости подменного склада. Для обеспечения резерва нет необходимости держать на складе DWDM трансиверы со всеми используемыми длинами волн. Достаточно одного или нескольких перестраиваемых в зависимости от размеров эксплуатируемой DWDM системы.
2. Гибкость сети при масштабировании и реструктуризации. При проектировании разветвленной оптической сети DWDM сложно заранее спрогнозировать ее развитие и загруженность, по тем или иным направлениям. Включение в проект небольшого количества перенастраиваемых трансиверов в значительной степени упрощает развитие или перестроение этой DWDM системы в дальнейшем, так как перенастраиваемые оптические модули можно будет использовать именно на том участке, на котором это требуется на данный момент.
3. Готовность к переходу на DWDM 50 ГГц. Современные высокоскоростные оптические трансиверы (100 GE, 200 GE), рассчитанные для передачи информации на большие расстояния, в качестве передатчиков используют DWDM лазеры с разнесением несущих 50 ГГц. И постепенная замена используемых не перенастраиваемых DWDM трансиверов на tunable модули может в дальнейшем упростить не только расширение емкости системы, но и интеграцию в систему высокоскоростных каналов передачи данных.

В заключение хочется отметить, что tunable DWDM модули не заменят классические не перестраиваемые, но образуют и плотно займут свою нишу в качестве подменного фонда и модулей расширения существующих сетей.