100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術(shù)

  100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術(shù)

  通過(guò)使用標準的光模塊(例如CFP和QSFP28)，數據中心內的100G傳輸成為可能。盡管它們非常適合在機架和數據中心內傳輸100G流量，但是當需要長(cháng)距離傳輸100G流量時(shí)(例如，不同數據中心之間的長(cháng)距離連接(例如超過(guò)40km))，這將成為一個(gè)問(wèn)題。這就需要100G DWDM光模塊。

  由于DWDM SFP收發(fā)器被廣泛用于10G網(wǎng)絡(luò )容量的擴展，因此DWDM技術(shù)在業(yè)界并不是新事物。在功能方面，100G DWDM與它的前身非常相似。但是，在100G網(wǎng)絡(luò )中它通常用于實(shí)現更長(cháng)距離的傳輸。

  PAM4和相干是兩個(gè)行業(yè)領(lǐng)先的解決方案，可提供更大的帶寬和傳輸距離。在比較100G DWDM PAM4與相干光模塊時(shí)，它取決于網(wǎng)絡(luò )需要哪些功能并從中受益。在本文中，我們將分析這兩種選擇，以幫助企業(yè)做出明智的決定。

  PAM4光模塊

  創(chuàng )建脈沖幅度調制(或PAM4光器件)是為了響應短距離鏈路對光模塊的需求。它使用四個(gè)不同的脈沖幅度來(lái)傳達信息。每個(gè)幅度都有兩位，這使數據速率加倍，并使PAM4的帶寬效率是傳統二進(jìn)制模型的兩倍。

  PAM4的優(yōu)勢

  在PAM4之前，二進(jìn)制NRZ調制格式用于100G長(cháng)距離和40G數據傳輸網(wǎng)絡(luò )。PAM4帶有四個(gè)不同的碼型，用于對兩個(gè)數據位進(jìn)行編碼，因此，采用這種調制格式，連接的帶寬可以增加一倍。如今，單波長(cháng)PAM4調制技術(shù)正在被使用，因為它被認為是100G數據傳輸的最有效和最具成本效益的推動(dòng)力。

  PAM4光模塊可以直接用于嵌入式DWDM網(wǎng)絡(luò )的交換機中。這對于愿意構建嵌入式DWDM數據網(wǎng)絡(luò )的客戶(hù)是一種經(jīng)濟高效且簡(jiǎn)單的解決方案。

  PAM4的缺點(diǎn)

  它的缺點(diǎn)之一是PAM4光模塊傳輸超過(guò)5km需要放大器。在這種情況下，需要一個(gè)單獨的DWDM多路復用器，該多路復用器需配備色散補償和一個(gè)放大器來(lái)連接數據中心。另外，如果將PAM4光模塊與現有DWDM網(wǎng)絡(luò )配合使用，則必須先準備DCM和放大器，以免日后出現問(wèn)題。

  另一個(gè)缺點(diǎn)是PAM4容易受到噪聲干擾。其額外的電壓電平要求減小的電平間隔，從而導致需要更高的信噪比，這也是為什么PAM4在短距離光學(xué)系統中效果最好的原因。

  案例一：5km以下的應用

  案例二：5km以上的應用

  相干光模塊

  相干光通信是采用本振光進(jìn)行相干檢測的光傳輸，它采用數字信號處理器(DSP)。它具有達到甚至超過(guò)100吉比特的傳輸速率的能力，僅需要一對光纖就可以傳輸太比特的數據，通常用于長(cháng)距離應用。

  相干優(yōu)勢

  相干光模塊主要優(yōu)點(diǎn)是內置的DSP芯片和電子色散補償(EDC)，這是PAM4所沒(méi)有的。這種芯片不需要單獨的DSP和色散補償模塊，而是使用EDC來(lái)提高放大率。

  相干光學(xué)器件的傳輸距離可達1000km，無(wú)需第三方系統即可進(jìn)行長(cháng)距離支持。使用無(wú)線(xiàn)電通信中的技術(shù)，相干光學(xué)可以提高接收器靈敏度，同時(shí)保持選擇性調諧，這樣可以使通道間距接近但仍保持分離。

  相干劣勢

  盡管CFP和CFP2數字相干光學(xué)器件可以快速高效地工作，但與其他封裝相比，它們使用的功率更大且成本更高，這些缺點(diǎn)可能會(huì )影響總運營(yíng)成本，這給在經(jīng)濟預算內需要優(yōu)質(zhì)100G DWDM可插拔光模塊的企業(yè)帶來(lái)了挑戰。

  相干光模塊的另一個(gè)缺點(diǎn)是，在鏈路的兩端，將需要兩個(gè)來(lái)自同一供應商的DSP。不同的DSP不能一起工作，在某些情況下，線(xiàn)卡也必須相同。

  總結

  綜上所述，在80km以?xún)瓤蛇x擇100G PAM4光模塊，超過(guò)80km可選擇100G相干光模塊，數據中心也可以根據其特定要求以任意組合使用光模塊。流行的DWDM技術(shù)已擴展到200G線(xiàn)速，有助于保持數據通信網(wǎng)絡(luò )的復雜性和成本因素。與無(wú)源多路復用器啟用多通道CWDM/ DWDM網(wǎng)絡(luò )的10G以下服務(wù)相比，DWDM將成為100G系統的主要多路復用器。