Coherent Optics/DWDM
새로운 서비스와 네트워크의 발전으로 인해 사업자 네트워크에 더 빠른 연결성을 요구하는 경향이 증가했습니다.
최근의 여러 혁신적인 기술은 이러한 수요에 착안하여 코어 네트워크와 백본(backbone)용으로 계획된 광 기술의 성능과 기능을 Access Edge에 적용했습니다.
DZS는 액세스 네트워크 분야를 위한 Coherent Optics와 DWDM 기술을 구현하는 여러 솔루션을 보유하고 있으며, 100G/200G/400G를 지원합니다.
Why Coherent Optics/DWDM?
100/200/400G 성능
연결 속도 및 도달 범위 10배 증가로 5G 모바일 및 10G 이상의 브로드밴드 수요를 충족할 수 있도록 에지 네트워크 혁신
개방형 광 표준
400ZR, Open ZR+ 및 OpenROADM은 광 시스템 및 네트워크를 위해 상호 운용 가능한 개방형 기술을 제공합니다
간단함과 효율성
Coherent Optics는 추가적인 증폭, 하드웨어나 사이트 없이도 탁월한 도달과 높은 속도의 액세스 및 메트로용 링크를 제공합니다
광 클라이언트 인터페이스 기술의 진보
통신 네트워크의 패킷 기반 클라이언트 기기를 위한 인터페이스 속도는 시간이 경과하며 전기 및 베이스밴드 광 연결에 대해 레인당 1Gbps 이하에서 10Gbps로, 그리고 최근에는 25Gbps로 증가했습니다.
물리적 및 기술적 제약으로 인해 개별 채널에서 더 높은 속도를 달성하기 어려운 문제를 해결하기 위해, 여러 개의 병렬 레인을 집계하여 전체 용량을 늘리는 고속 인터페이스가 개발되었습니다. 이러한 접근법을 사용하는 이더넷 기반 네트워크 인터페이스의 예로는 10기가비트 전기 레인 4개로 구성된 40G 이더넷과 25기가비트 전기 레인 4개를 사용하는 100기가비트 이더넷 레인이 있습니다.
광 인터페이스로 구현된 경우, 이러한 연결의 물리적 레이어는 독립적 광 레인이 있는 개별 채널을 사용하여 전기 레인과 같은 속도를 유지할 수도 있습니다. 이러한 접근법 중 하나는 각 방향에 대해 자체적인 레이저와 광다이오드를 보유한 별개의 광섬유 쌍을 사용하는 것입니다(일반적으로 MPO형 커넥터가 있는 다중 가닥 광 리본 케이블 사용). 이더넷 연결에 이 기술을 사용하는 트랜시버의 예에서는 40Gbase-SR4 또는 100Base-SR4가 물리적 레이어로 지정되어 있습니다.
고속 인터페이스를 구현하기 위한 유사한 방법 한 가지는 통신망에서 사용되는 기존의 단일 모듈 듀얼 광섬유 인프라를 계속 사용하되, 같은 광섬유를 공유하는 채널이나 레인의 파장을 다르게 설정하는 것입니다. 이 접근법은 일종의 저밀도 파장 분할 다중 방식(Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM)을 통해 실현되며, 간격이 약 20nm(또는 약 2.5THz)이고 하나의 광통신 시설로 모을 수 있는 여러 개의 개별 파장이 특징입니다. LAN 파장 분할 다중 방식(LAN Wavelength Division Multiplexing, LWDM)이라고 하는 이 기술은 일명 ‘O’ 대역 스펙트럼을 사용해 기존 단일 모드 광섬유의 영분산점 주변에서 파장을 그룹화하여 트랜시버 설계를 간소화하고 도달 거리가 짧은 연결의 성능을 최적화하도록 업데이트되었습니다. 이더넷 연결에 이 기술을 사용하는 트랜시버의 예에서는 40GBase-LR4, 100GBase-LR4, 100GBase-ER4 등이 물리적 레이어로 지정되어 있습니다.
혁신적인 DWDM 및 광 라인 인터페이스
고밀도 파장 분할 다중 방식(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)은 원래 롱홀(long-haul) 및 백본 네트워크용 광통신 시설 부족을 해결하기 위해 개발되었습니다. 이를 위해 DWDM은 각 광섬유에서 사용되는 개별 채널의 수를 극대화하고 광학적/전기적 변환 단계를 제거하는 광섬유 기반 증폭 기법을 지원합니다. DWDM 기술의 출현에는 ITU-T Recommendation G.694.1에 따른 ITU Spectral Grid의 표준화된 파장/채널 할당 설정이 포함되었습니다.
처음에는 191.7THz(1563.86nm) ~ 196.1THz(1528.77nm) 범위의 파장이 100GHz의 고정형 채널 분리와 함께 사용되어 “C”(또는 “기존”) 대역의 DWDM 광 시스템에 총 44개 채널을 제공했습니다. 광 스펙트럼의 이 부분은 흡수 및 산란으로 인한 손실을 최소화하여 장거리 링크의 효율성과 도달 거리를 최대화한다는 점에서 선호됩니다.
네트워크 용량에 대한 지속적인 수요로 인해, 더 좁은 50GHz 채널 간격을 사용하는 “C” 대역 스펙트럼의 밀도가 높아지면서 일반 대역 플랜에서 최대 88개의 고정 채널 옵션을 제공할 수 있게 되었습니다. 또한 보다 손실이 높은 184.3THz(1626.67nm)~190.0THz(1577.44nm) 부분에 해당하는 ‘L'(‘장파장’) 대역을 포함한 범위로까지 대역을 확장하여 인접 채널을 사용할 수도 있게 되었습니다.
보다 넓은 스펙트럼 대역폭을 필요로 하는 고용량 채널을 더 좁은 대역폭을 수용하는 다른 채널과 결합하는 경우, 고정형 그리드망 접근법에서는 반드시 모든 채널에 대역 플랜 전체에 걸쳐 사용된 가장 넓은 채널 간격을 적용해야 합니다. 이로 인해 스펙트럼 사용의 효율성이 저하되고 용량이 모두 사용되지 않을 수 있습니다.
전자 조절이 가능한 필터와 광 Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer(ROADM) 네트워크 요소와 서브그리드 채널로의 임의 조절이 가능한 트랜시버/트랜스폰더의 탄생으로 인해, 각 채널이나 통신사가 가변 대역폭과 채널 분리를 사용할 수 있는 ‘플렉스 그리드’ 네트워크 용량이 형성되었습니다.
동시 탐지와 Coherent Optics
전형적인 광통신 시스템에서는 신호 강도를 직접 측정하여 광 신호를 탐지합니다. 이를 ‘직접 탐지'(DD)라고 합니다. 이와 비슷하게, 강도가 강한 ‘켜짐’ 상태와 강도가 낮은 ‘꺼짐’ 상태를 직접 조절하여 송신기에서 전송된 정보를 인코딩하는데 이 방법을 ‘강도 조절'(IM)이라고 합니다. 두 가지를 합쳐 ‘IM-DD’로 불리는 이 접근법은 속도가 최대 25Gbps인 광 채널에 널리 사용되어 왔습니다.
단, 단일 채널의 속도가 100G 이상이라면 이러한 조절 및 탐지법은 유용한 통신 링크 간격에 적합하지 않습니다. 동기식 감지, 즉 ‘Coherent Optics’가 탄생하며 다중 편광이 존재하는 상태에서 여러 수준의 진폭과 다양한 위상 변이를 사용하여 더욱 정교한 조절을 성공적으로 감지하고 복구할 수 있게 되었습니다.
Coherent Optics 시스템은 특정한 주파수로 조절된 추가적인 레이저 발진기를 사용하여 광 간섭 측정의 원칙을 적용해, 매우 낮은 조도에서 광 신호를 효율적이고 섬세하게 저소음으로 복구할 수 있도록 합니다.
DZS는 광 기술 파트너와 손잡고 새로운 기술을 선보여 100G, 200G 및 400G의 장거리 연결에 필요한 Coherent Optics와 동기식 감지를 액세스 및 네트워크 에지 분야(실외 및 야외 공장 응용 분야에서 사용되는 장비 포함)에 제공했습니다.
개방형 광 표준
400ZR, Open ZR+ 및 OpenROADM은 광 시스템 및 네트워크를 위해 상호 운용 가능한 개방형 기술을 제공합니다
400ZR 표준
광 상호운용 포럼(OIF)을 통해 생성된 400ZR 구현 합의 규격은 Coherent Optical 시스템의 상호운용성을 지원하는 최초의 개방형 네트워크 표준 중 하나를 확립했습니다.
이 표준은 무엇보다도 대도시의 지역 네트워크와 데이터센터 상호 연결(DCI) 분야에서 널리 활용되는 비공유 ‘다크’ 광통신을 사용하는 위상을 포함하여 지점 간 링크 위상에서의 패킷 기반 이더넷 페이로드 전송 기술을 최적화하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
400ZR 인터페이스의 기술적 특성은 최대 20dBm의 손실이 가능하며 감쇠/손실이 제한된 비증폭 단일 파장 링크, 그리고 도달 범위가 80~120km이고 노이즈가 제한된 증폭형 단일 파장/다중 파장 DWDM 링크를 지원한다는 것입니다.
Coherent 기술은 같은 광통신 시설에서 조절 가능한 다중 파장을 지원하지만, 감지 민감도와 분산 공차 개선 덕분에 도달 거리가 긴 고대역폭에서도 안정적인 운영이 가능하여 단순한 단일 채널 분야에서도 유용합니다.
개방형 ZR+ 표준
OpenZR+ Multi Source Agreement(‘Open ZR+ MSA’) 그룹이 만든 OpenZR+ 기술 규격은 400ZR의 대안으로서, 역시 Coherent Optics를 기반으로 상호운용 가능한 개방형 네트워크 표준을 구현함으로써 더 높은 광 성능을 제공하고 보다 유연한 서비스 유형으로 더욱 폭넓은 분야를 지원합니다.
Open ZR+의 다중 속도 옵션을 사용하여 다양한 조절 형식(QPSK, 8QAM, 16QAM)을 선택하고, 이를 통해 100G, 200G, 300G 또는 400G 인터페이스 속도 중에서 원하는 바를 선택할 수 있습니다. 또한 이 라인 측 형식은 채널화된 운영을 지원하므로 클라이언트 페이로드 설정을 선택할 수 있으며, 속도가 100G 또는 200G인 여러 패킷 기반 이더넷 클라이언트를 각 DWDM 채널에 조합할 수도 있습니다.
Open ZR+ 준수 장치의 DSP 레이어에서는 Open ZR+ 인터페이스의 유효 마진과 SNR/손실 성능을 높이기 위해 OpenROADM 표준에서 파생된 Open Forward Error Correction(oFEC) 기술을 사용합니다. 이에 따라 여러 지역을 아우르는 분야 또는 장거리 분야용 광통신 기반 애플리케이션 시스템으로 최소 80km의 단일 거리 및 다중 거리에 해당 인터페이스를 사용할 수 있습니다.
OpenROADM 표준
Open ROADM Multi-Source Agreement(MSA) 그룹이 만든 OpenROADM 광 규격은 개방형 광 네트워크 표준 전략을 개별 인터페이스 특성에서 상호운용 가능한 개방형 광 요소가 포함된 전체 네트워크급 아키텍처에 대한 정의로 확장합니다. 이러한 광학 요소에는 네트워크 전체를 지원하며 OpenROADM 컨트롤러로 불리는 SDN 제어 시스템과 함께 양자내성암호 기술이 적용된 광전송장비(ROADM), 인라인 증폭기, 재생기, 먹스폰더, 트랜스폰더 및 관련 장착형 광 트랜시버가 포함됩니다.
OpenROADM 표준을 구현하는 네트워크가 정의된 구성 요소를 모두 구현할 필요는 없습니다(예: 단순한 지점 간 위상이 사용되는 경우 등). 이 경우 트랜스폰더가 제공하는 파장 수준(‘W’) 인터페이스의 기본 기능만 사용됩니다. 더 단순한 Open ZR+ 규격과 마찬가지로 다중 거리 증폭형 링크가 지원되며, oFEC DSP 작동이 사용되므로 단일 채널의 광 성능은 비슷합니다.
OpenROADM은 트랜스폰더에 대해 100G 이더넷 또는 OTU4 최소 클라이언트 입력(100G OTU4 DWDM 신호로 조정됨)을 지원합니다. 후속 규격에는 200G, 300G 및 400G의 네트워크 속도 지원도 추가되었습니다.
