За шесть лет Optical Internetworking Forum, OIF, выпустил три поколения документов о межцентровой оптике. В 400ZR одна длина волны несёт 400 Гбит/с, в 800ZR 800, а в 1600ZR, опубликованном 1 сентября 2026 года, уже 1,6 Тбит/с. Ёмкость канала выросла вчетверо.

Теперь сложим каналы. Нормативная сетка 400ZR вмещает 64 канала с шагом 75 ГГц, у 800ZR их 32 по 150 ГГц, у 1600ZR 16 по 300 ГГц. Перемножаем и получаем одно и то же: 64 × 400, 32 × 800 и 16 × 1600 дают ровно 25 600 Гбит/с. При полном заполнении каждой из этих сеток получится 25,6 Тбит/с в одном направлении. У встречного направления свой такой же поток.

Новый модуль переносит вчетверо больше данных, но и занимает вчетверо более широкий участок спектра. Выигрыш проявляется в числе модулей и портов, необходимых для той же линии. Чтобы выбрать их для своего маршрута, к скорости придётся добавить требования к волокну, усилителям и обоим концам соединения.

Волокно уже лежит

Внутри стойки короткий кабель меняют за минуту. Между двумя площадками в одном городе лежат десятки километров волокна, и новую линию так быстро не проложишь. Поэтому инженеры стараются выжать больше из каждого волокна, которое уже есть.

Такое соединение называют DCI, Data Center Interconnect. Документы OIF семейства ZR описывают для него когерентный интерфейс, который производители выпускают в виде сменных модулей QSFP-DD и OSFP. Такой модуль вставляется прямо в порт коммутатора или маршрутизатора, и межцентровая линия начинается у того же оборудования, что обслуживает серверы.

Расстояния здесь иные, чем в машинном зале. Усиленный сценарий 1600ZR описывает пролёт до 120 километров. Для сравнения, обычная оптика внутри дата-центра, о которой рассказано в статье о модулях SFP, QSFP-DD и OSFP, работает на сотнях метров или нескольких километрах.

Что лежит между двумя зданиями

Канал DCI состоит не из одного волокна. По схеме 1600ZR путь выглядит так. В варианте с интерфейсом 1.6TAUI-8 коммутатор отдаёт данные модулю по восьми электрическим линиям класса 200 Гбит/с. Модуль превращает их в оптический сигнал на одной длине волны. Мультиплексор объединяет этот сигнал с сигналами других модулей, у каждого своя длина волны. Усилитель поднимает уровень, свет проходит до 120 км волокна, на другом конце его снова усиливают, демультиплексор раздаёт каналы по своим модулям, а те возвращают данные коммутатору.

Три поколения ZR: скорость канала, шаг сетки и ёмкость в одном направлении

Открыть схему в полном размере

Технология, при которой разные длины волн идут по одному волокну тесно, с шагом в десятки или сотни гигагерц, называется DWDM, плотное спектральное уплотнение. Каждая длина волны здесь это отдельный канал со своим модулем на каждом конце.

В этой цепочке две разные стороны. Клиентская, электрическая, сторона говорит на языке Ethernet. Линейная, оптическая, сторона говорит на языке когерентной оптики. Модуль переводит с одного на другой. Число электрических линий не обязано совпадать с числом оптических каналов: восемь линий по 200 Гбит/с собираются в одну длину волны.

Как в одну длину волны помещается 1,6 Тбит/с

В оптике с прямым детектированием приёмник различает уровни интенсивности света. Когерентный приёмник смешивает пришедший сигнал со светом собственного лазера и поэтому видит не одну яркость, а сразу амплитуду и фазу волны, причём отдельно для двух поляризаций. Дальше работает DSP, цифровой сигнальный процессор: он восстанавливает символы, исправляет искажения, накопленные волокном, и вместе с прямой коррекцией ошибок, FEC, вытаскивает данные из шума.

Все три документа используют модуляцию DP-16QAM. Каждая поляризация несёт одно из 16 состояний, то есть 4 бита на символ, а две поляризации дают 8 бит. Символьная скорость 1600ZR около 236,41 гигабод. Умножаем на 8 и получаем около 1891 Гбит/с в линии.

Это больше, чем 1,6 Тбит/с клиентских данных, и разница не потеряна. Около 290 Гбит/с уходят на коррекцию ошибок и служебную разметку кадра. Так что 1,6T обозначает скорость клиента Ethernet, а не скорость сигнала в волокне. Как не путать такие уровни одного соединения, подробно объясняет статья о сравнении полосы.

Разгадка: канал стал шире

Вернёмся к загадке. Символьная скорость при переходе между поколениями удваивалась: 59,84 гигабод у 400ZR, 118,20 у 800ZR и 236,41 у 1600ZR. Чем быстрее сменяются символы, тем шире полоса частот, которую занимает сигнал. Поэтому вместе со скоростью удваивался и шаг сетки: 75, 150, 300 ГГц.

Умножим число каналов на шаг. 64 × 75, 32 × 150 и 16 × 300 дают одни и те же 4,8 ТГц спектра. Модуляция не менялась, и на каждый герц приходится примерно столько же бит. Сам OIF в документе 1600ZR пишет, что один его канал занимает полосу четырёх каналов 400ZR.

Есть и вторая деталь, которая показывает, что авторы думали о той же самой линии. Мощность передатчика 1600ZR по умолчанию составляет минус 4 дБм, и документ объясняет выбор: так сохраняется та же спектральная плотность мощности, что у минус 10 дБм для 400ZR и минус 7 дБм для 800ZR. Каждое удвоение полосы требует примерно на 3 дБ больше мощности, и усилитель в линии видит привычную картину.

Документ Дата Клиенты Символьная скорость Нормативная сетка Произведение
400ZR 3.0 08.10.2024 1 × 400GE 59,84 Гбод 64 × 75 ГГц 25,6 Тбит/с
800ZR 1.0 08.10.2024 8 × 100GE, 4 × 200GE, 2 × 400GE или 1 × 800GE 118,20 Гбод 32 × 150 ГГц 25,6 Тбит/с
1600ZR 1.0 01.09.2026 1 × 1,6T Ethernet 236,41 Гбод 16 × 300 ГГц 25,6 Тбит/с

Последний столбец показывает расчётную клиентскую полосу в одном направлении для указанных сеток. У 400ZR 3.0 также есть отдельный вариант с шагом 100 ГГц. 400ZR 3.0 и 800ZR 1.0 датированы одним днём, 8 октября 2024 года, а первая версия 400ZR вышла 10 марта 2020 года. Клиенты 800ZR перечислены в таблице 1: несколько клиентов допускаются, но только одного типа, а для 800 Гбит/с там две отдельные строки, вариант Ethernet Technology Consortium и вариант IEEE.

Загадка 120 километров

Удвоили скорость, а дальность осталась прежней: 120 км для 800ZR и для 1600ZR. Почему не меньше? Ответ в том, что ограничивает такой канал.

Бывают линии, ограниченные потерями. Свет ослабевает в волокне и на разъёмах, и как только мощность на входе приёмника падает ниже его чувствительности, связь заканчивается. Такой сценарий в 400ZR тоже есть: неусиленный канал на одной длине волны. Передатчик выдаёт от минус 9 до 0 дБм, приёмник различает сигнал от минус 20 дБм, и между ними 11 дБ бюджета. Километров в документе нет: сколько их выйдет, зависит от потерь конкретного волокна и каждого соединения.

Усиленные сценарии устроены по-другому. Усилитель возвращает свету мощность, но добавляет собственный шум. Теперь предел задаёт не уровень сигнала, а отношение сигнала к шуму, OSNR. Поэтому дальность ZR определена для конкретного тракта: один усиленный пролёт, точка-точка, с оговорённой дисперсией и шумом. Документ называет такой тракт black link: от модуля требуется работать на линии с заданными свойствами, а саму линию проектирует оператор.

Отсюда простое правило. «120 км» нельзя переносить на любое волокно той же длины и тем более получать умножением скорости на расстояние. Если в линии лишний разъём, старый участок или другой усилитель, считать надо заново.

Требования к шуму у поколений тоже записаны по-разному. Для 400ZR допуск составляет 26 дБ, для 1600ZR 30,7 дБ, но во втором документе OSNR определён иначе, без собственного шума передатчика, так что сравнивать эти числа напрямую нельзя.

Каждый проходит сам, пара может не пройти

Документ OIF называется Implementation Agreement, соглашение о реализации. Он описывает, каким должен быть модуль, чтобы модули разных производителей могли работать друг с другом. Работают ли они на деле, проверяют на испытаниях.

Одно такое испытание OIF описал подробно. На plugfest собрали десять модулей 400ZR от десяти поставщиков, результаты обезличили буквами от A до J. Каждый модуль ставили в тестер, к сигналу подмешивали управляемый шум и шаг за шагом ухудшали OSNR, пока не появлялись неисправленные ошибки. Последнее значение без ошибок записывали как требуемый OSNR приёмника.

В петле, когда модуль принимал собственный сигнал, все десять уложились в предел 26 дБ: результаты от 22,44 до 25,9 дБ. Затем проверили все 100 сочетаний передатчика и приёмника. Связь установилась во всех, но две пары разных поставщиков вышли за предел: 26,2 и 26,38 дБ.

Разница в десятые доли децибела, но вывод из неё важный. Модуль, который проходит проверку сам с собой, не гарантирует запаса в паре с модулем другой марки. Этот опыт относится к 400ZR и к условиям лаборатории; переносить его результаты на 1600ZR или на конкретную пару в поле нельзя. Зато он объясняет, почему совместимость проверяют парами.

Документ вышел, а что с модулями

Соглашение 1600ZR предусматривает клиентский интерфейс семейства 1.6TAUI-n. В качестве примера оно приводит 1.6TAUI-8: восемь линий класса 200 Гбит/с. Этот интерфейс определяет проект IEEE P802.3dj, и OIF ссылается на его черновик D3.0. Сам проект на 4 октября 2026 года ещё не стал стандартом: черновик D3.3 проходит третье повторное голосование, которое закрывается 10 октября. Подачу на утверждение в IEEE руководство проекта планировало на декабрь 2026 года. Подробнее о том, как Ethernet-интерфейсы и чипы обгоняют стандарты, рассказано в статье об Ethernet от витой пары до 1,6T.

Анонс модуля со скоростью 1,6T сам по себе не подтверждает соответствие 1600ZR 1.0. Для закупки нужны точная модель, заявленная редакция интерфейса, совместимость с портом и срок поставки. Особенно это касается изделий, представленных до выхода соглашения в сентябре 2026 года.

В документе отмечено и ограничение испытательного оборудования. Для одного из требований к приёмнику, допуска к поляризационной модовой дисперсии в 10 пс, авторы отмечают, что коммерческого эмулятора с такими параметрами нет. Речь об отсутствии коммерчески доступного эмулятора для указанной модели сильной связи мод; это не исключает специализированных лабораторных установок.

ZR+ и режимы производителей

Рядом с ZR в каталогах встречается ZR+. Это не документ OIF, а обозначение более дальнобойных режимов, которые производители добавляют в свои модули. Cisco, например, для своих модулей 800G указывает режим 800ZR до 120 км по усиленной линии и до 75 км без усилителей, а режим 800G ZR+ свыше 1000 км по усиленной линии.

Две детали здесь важны. Неусиленного сценария для 800ZR в документе OIF нет: это продуктовый режим производителя, работающий за пределами описанных в соглашении сценариев. А 1000 км относятся к конкретному режиму, линейной системе и условиям Cisco. Переносить эту цифру на любой модуль с буквами ZR+ нельзя, и уточнять надо всё: режим, скорость, коррекцию ошибок, мощность и оборудование линии.

Что выросло за шесть лет

Вернёмся к 25,6 Тбит/с. Если сетка каждого поколения вмещает то же самое, что же тогда выросло?

Выросло то, что умещается в один модуль. Чтобы заполнить нормативную сетку 400ZR, нужны 64 пары модулей и 64 порта на каждом конце. Для 1600ZR достаточно 16. Меньше модулей означает меньше портов коммутатора, меньше мультиплексорных входов и меньше точек, где что-то может отказать. Ёмкость сетки, на которую раньше требовалось 64 модуля, теперь укладывается в 16. А чтобы увеличить ёмкость самого волокна, нужны уже другие приёмы. Например, Cisco выпускает модули 800G ZR+ и для диапазона L, лежащего рядом с привычным диапазоном C, на который рассчитаны соглашения ZR.

Перед покупкой модулей для своего маршрута стоит записать:

  1. Длину и тип волокна, число соединений и пролётов, наличие усилителей и мультиплексоров.
  2. Сценарий: усиленный DWDM, неусиленный канал или режим производителя за пределами соглашения.
  3. Документ и версию: 400ZR 3.0, 800ZR 1.0, 1600ZR 1.0 или режим ZR+ конкретной модели.
  4. Клиентскую сторону: какие клиенты Ethernet нужны и поддерживает ли порт коммутатора нужный электрический интерфейс и мощность модуля.
  5. Требование к OSNR и бюджет мощности. Километров из заголовка для этого мало.
  6. С какими модулями другой стороны производитель проверял совместимость.

Подробнее о том, как модули встраиваются в порт и чем они отличаются от оптики у самого чипа, рассказывают статьи о форм-факторах, о LPO и CPO и об OCI.