100G 장비 기술 현황 및 미래 동향

장기간에 걸쳐 유선 및 무선 광대역 접속 사용자는 HDTV, 3DTV, 사물 인터넷, 클라우드 컴퓨팅 및 기타 새로운 광대역 애플리케이션의 급속한 성장을 지속할 것이며, 단일 사용자 대역폭 수요는 기하급수적으로 증가하고 전송 대역폭은 계속해서 성장할 것이며, 사업자는 대역폭 증가와 수입 증가라는 상황에 직면하게 될 것입니다. 미래의 백본 네트워크도 엄청난 장기 전송 압력에 직면하게 될 것입니다.  100G DWDM  대용량 전송은 통신 사업자 전송의 압력을 완화하는 효과적인 수단입니다.

100G 소스는 100GE 비즈니스이며, 2010년 IEEE802.3ba 100GE 완전 사양이 발표되었습니다. 2009년 말, ITU-T 100GE 비즈니스 호스팅은 100G 상호 운용성을 달성하기 위해 OTU4 OIF 표준 비즈니스 모듈을 정의하고 상호 운용 가능한 인터페이스 사양을 포함한 100G 관련 표준이 발표되었으며, 2011년 국제 주류 장비 제조업체는 100G DWDM 백본 전송 솔루션을 도입했습니다. 트렁크 전송 대역폭 압박을 해결하기 위해 세계 유수 통신사들은 100G 상용화 프로세스를 적극적으로 추진하고 있습니다. 2011년 차이나텔레콤은 국내 100G DWDM 장비 테스트를 기반으로 100G DWDM 장비 연구 및 테스트를 시작했으며, 올해 차이나텔레콤과 차이나모바일이 100G DWDM 100G 상용화를 시작하여 최종 네트워크 구축을 시작할 것으로 예상됩니다. 본 논문에서는 100G 장치 기술 의 현황을 검토하고  , 100G 장비 기술  의 미래 동향을 살펴본다  .

100G 장치 기술의 현 상태

표준 지연은 많은 40G 솔루션의 문제점으로, 40G 제품 체인의 건전한 발전에 심각한 영향을 미칩니다. IEEE, ITU-T, OIF 표준 기구가 거의 동시에 100G 표준을 개발하고 발표하면서 100G 시장은 업계의 긍정적인 전망에 만장일치로 도달했으며, 일반적으로 100G는 10년 이상 사용할 수 있는 장수명 제품으로 여겨집니다.

장거리 대용량 전송 지원

100G는 혁신적인 광 코히어런트 수신기 기술과 복잡한 전기 처리 기술을 사용하여 전송 성능을 크게 향상시켰습니다. 광 수신기 색분산(CD) 허용 오차는 5000ps/nm이고, 편광 모드 분산(PMD) 허용 오차는 90ns 이상이며, 광섬유 선로의 분산 보상 장치를 생략할 수 있습니다. 엔지니어링 단계에서 광섬유의 색분산과 편광 모드 분산을 거의 고려하지 않아도 됩니다. CD 및 PMD 10G 및 40G DWDM 장거리 전송 시스템은 대규모 상용화의 주요 제한 요소입니다. 100G DWDM 장비는 엔지니어링 설계, 운영 및 유지보수를 간소화할 수 있습니다.

약 7%의 중복 하드 디시전 오류 정정 코덱(HD-FEC)을 사용하는 10G/40G DWDM 시스템은 상용 오류 정정 용량 한계인 약 4E-3에 불과하며, 약 20%의 중복 HD-FEC를 사용하면 최대 8E-3의 오류 정정 용량을 달성할 수 있습니다. 세계 유수의 장비 제조업체들이 개발한 100G DWDM 시스템은 첨단 소프트 디시전 순방향 오류 정정(SD-FEC) 기술을 적용하여 오류 정정 용량이 2E-2에 근접하며, 7% 중복 HD-FEC보다 거의 한 자릿수 향상되었습니다. 시스템 OSNR 허용 오차는 약 2dB로, 해당 전송 용량은 약 60% 증가했습니다. 무선 중계 전송 거리는 1,500km(20×22dB) 이상이며, 전송 용량은 10G DWDM 시스템에 근접합니다.

100G 기기 기술 동향 진화

광대역 사업자들은 백본 전송 대역폭 압박을 해결하기 위해 100G 상용 테스트 장비와 보급을 적극 추진하고 있으며, 대규모 상용 100G 장비 경험을 축적하고 있습니다. 100G 장비는 기본적으로 상용 배치 요구 사항을 충족할 수 있지만, 출하되는 전송 용량, 장비의 전력 소모, 장비의 평화 유지 능력에는 여전히 개선의 여지가 있습니다.

장비의 기술적 성능을 더욱 향상시킵니다.

100G HD-FEC 시스템의 전송 용량은 강력하지 않으며, 특히 광섬유 링크에서 감쇠가 크고 스팬이 길며, 무선 중계 전송 거리도 300-400km에 달하는 광대한 지역을 효과적으로 커버할 수 없습니다. SD-FEC 100G 장거리 전송 시스템은 반드시 상용 기술을 지원해야 합니다.

100G 시스템 핵심 통합 고속 ADC + 코히어런트 처리 알고리즘 + SD-FEC ASIC 칩은 지속적으로 개선되고 있습니다. 코히어런트 처리 알고리즘의 효율성을 최적화하는 새로운 기능 모듈을 추가하여 성능을 향상시키고 칩 크기를 줄였습니다. 또한, 비즈니스 보호 스위칭 시간 단축을 위한 알고리즘 개선 등 엔지니어링 애플리케이션 수요를 더욱 효과적으로 충족하기 위해 필요한 추가 기능을 제공합니다.

광 소자의 집적도를 더욱 향상시킵니다. 기존 PM-QPSK 광 변조기와 광 복조기를 통합한 후, 송신단 구동부를 광 변조기와 더욱 통합하고, 광 수신단을 광 부품으로 구성하여 집적도와 성능을 향상시킬 수 있습니다. 고속 회로, 전원 공급 장치 등의 100G 회선 측 모듈 설계를 개선하여 수신기의 OSNR 허용 오차를 개선합니다.

주요 장치의 전력 소모를 줄입니다.

현재 대규모 상용  10G/40G 장비의 경우 , 코어 광 모듈 단위 면적당 전력 소모량은 1~1.5W/인치²이며, 100G 클라이언트 측  CFP 모듈의  전력 소모량은 약 2W/인치²인 반면, 100G 회선 측 MSA 168핀 모듈의 전력 소모량은 3W/인치²입니다. 전력 소모량이 크면 에너지 낭비일 뿐만 아니라, 더 큰 라디에이터와 팬이 필요하고, 장치의 집적도가 낮아집니다. 칩 다이 온도가 너무 높으면 장비의 수명과 신뢰성에 심각한 영향을 미칩니다. 따라서 100G 장비의 전력 소모량을 줄이는 것은 이 문제를 더욱 해결해야 합니다.

100G 코히어런트 프로세싱 코어에는 고속 ADC와 DSP ASIC 칩이 포함되어 있으며, 가장 진보된 40nm 공정으로, 가까운 미래에 최적화 알고리즘을 통해 논리 유닛의 개수를 줄여 전력 소모를 줄일 것으로 기대됩니다.

100G 시스템 장비 테스트, 모니터링, 운영 및 유지관리를 개선하기 위해

광통신 시스템이 저속에서 고속으로 진화함에 따라 테스트 수단도 점점 더 좋아져야 하지만, 현실적으로 신호 전송 속도의 향상으로 인해 100G 테스트 방법/표준이 아직 초안되지 않아 테스트의 난이도가 크게 증가했으며, 새로운 테스트 계측기가 시기적절하게 후속되지 못하고 있습니다. 이는  주로 다음과 같은 문제에서 나타납니다 .

a . 100G 송신기, 수신기는 표준 및 계측 장비의 부족을 나타냅니다.

b.  실험실에 100G 지터 테스트 장비가 없음

c.  100G OTN 미터는 새로운 FEC 코딩의 오류 정정 기능을 검증할 수 없습니다.

d.  OSNR의 작업 ROMS 100G가 효과적으로 모니터링되지 않는 등의 문제.

100G는 장수명 제품 세대로서, 장비 및 운영 수단과 유지관리 모니터링에 대한 완벽한 시험은 앞으로 해결해야 할 문제입니다. 광통신 분야의 공동 노력으로 100G DWDM 기술은 기본적으로 성숙되었고, 주류  광 네트워크 장비 제조업체는  시기적절하게 100G 장거리 광전송 솔루션을 출시했으며, 국내외 통신사도 상용 시험에 박차를 가하고 있어 100G DWDM 시대를 열 것으로 예상됩니다.

100G  DWDM 장비는  향후 100G 장비의 대규모 상용화를 시작할 것이며, 시스템 성능, 전력 소비 및 시험 운영 및 유지 관리에 대한 기술적 수단을 더욱 개선하고 운영자의 TCO를 낮추려는 요구를 더 잘 충족시킬 것입니다.