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(biāo)準(zhǔn)的光模塊(例如CFP和QSFP28)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的100G傳輸成為可能。盡管它們非常適合在機(jī)架和數(shù)據(jù)中心內(nèi)傳輸100G流量，但是當(dāng)需要長(zhǎng)距離傳輸100G流量時(shí)(例如，不同數(shù)據(jù)中心之間的長(zhǎng)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(kuò)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(xiàn)更長(zhǎng)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(diào)制(或PAM4光器件)是為了響應(yīng)短距離鏈路對(duì)光模塊的需求。它使用四個(gè)不同的脈沖幅度來(lái)傳達(dá)信息。每個(gè)幅度都有兩位，這使數(shù)據(jù)速率加倍，并使PAM4的帶寬效率是傳統(tǒng)二進(jìn)制模型的兩倍。

  PAM4的優(yōu)勢(shì)

  在PAM4之前，二進(jìn)制NRZ調(diào)制格式用于100G長(zhǎng)距離和40G數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。PAM4帶有四個(gè)不同的碼型，用于對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼，因此，采用這種調(diào)制格式，連接的帶寬可以增加一倍。如今，單波長(zhǎng)PAM4調(diào)制技術(shù)正在被使用，因?yàn)樗徽J(rèn)為是100G數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钣行Ш妥罹叱杀拘б娴耐苿?dòng)力。

  PAM4光模塊可以直接用于嵌入式DWDM網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)中。這對(duì)于愿意構(gòu)建嵌入式DWDM數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的客戶是一種經(jīng)濟(jì)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(dú)的DWDM多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器需配備色散補(bǔ)償和一個(gè)放大器來(lái)連接數(shù)據(jù)中心。另外，如果將PAM4光模塊與現(xiàn)有DWDM網(wǎng)絡(luò)配合使用，則必須先準(zhǔn)備DCM和放大器，以免日后出現(xiàn)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(dǎo)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(tǒng)中效果最好的原因。

  案例一：5km以下的應(yīng)用

  案例二：5km以上的應(yīng)用

  相干光模塊

  相干光通信是采用本振光進(jìn)行相干檢測(cè)的光傳輸，它采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。它具有達(dá)到甚至超過(guò)100吉比特的傳輸速率的能力，僅需要一對(duì)光纖就可以傳輸太比特的數(shù)據(jù)，通常用于長(zhǎng)距離應(yīng)用。

  相干優(yōu)勢(shì)

  相干光模塊主要優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)置的DSP芯片和電子色散補(bǔ)償(EDC)，這是PAM4所沒(méi)有的。這種芯片不需要單獨(dú)的DSP和色散補(bǔ)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(dá)1000km，無(wú)需第三方系統(tǒng)即可進(jìn)行長(zhǎng)距離支持。使用無(wú)線電通信中的技術(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(diào)諧，這樣可以使通道間距接近但仍保持分離。

  相干劣勢(shì)

  盡管CFP和CFP2數(shù)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(yùn)營(yíng)成本，這給在經(jīng)濟(jì)預(yù)算內(nèi)需要優(yōu)質(zhì)100G DWDM可插拔光模塊的企業(yè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

  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(yīng)商的DSP。不同的DSP不能一起工作，在某些情況下，線卡也必須相同。

  總結(jié)

  綜上所述，在80km以內(nèi)可選擇100G PAM4光模塊，超過(guò)80km可選擇100G相干光模塊，數(shù)據(jù)中心也可以根據(jù)其特定要求以任意組合使用光模塊。流行的DWDM技術(shù)已擴(kuò)展到200G線速，有助于保持?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本因素。與無(wú)源多路復(fù)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(tǒng)的主要多路復(fù)用器。