100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術

  100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術

  通過使用標準的光模塊(例如CFP和QSFP28)，數(shù)據(jù)中心內的100G傳輸成為可能。盡管它們非常適合在機架和數(shù)據(jù)中心內傳輸100G流量，但是當需要長距離傳輸100G流量時(例如，不同數(shù)據(jù)中心之間的長距離連接(例如超過40km))，這將成為一個問題。這就需要100G DWDM光模塊。

  由于DWDM SFP收發(fā)器被廣泛用于10G網絡容量的擴展，因此DWDM技術在業(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網絡中它通常用于實現(xiàn)更長距離的傳輸。

  PAM4和相干是兩個行業(yè)領先的解決方案，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，它取決于網絡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。它使用四個不同的脈沖幅度來傳達信息。每個幅度都有兩位，這使數(shù)據(jù)速率加倍，并使PAM4的帶寬效率是傳統(tǒng)二進制模型的兩倍。

  PAM4的優(yōu)勢

  在PAM4之前，二進制NRZ調制格式用于100G長距離和40G數(shù)據(jù)傳輸網絡。PAM4帶有四個不同的碼型，用于對兩個數(shù)據(jù)位進行編碼，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PAM4調制技術正在被使用，因為它被認為是100G數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钣行Ш妥罹叱杀拘б娴耐苿恿Α?

  PAM4光模塊可以直接用于嵌入式DWDM網絡的交換機中。這對于愿意構建嵌入式DWDM數(shù)據(jù)網絡的客戶是一種經濟高效且簡單的解決方案。

  PAM4的缺點

  它的缺點之一是PAM4光模塊傳輸超過5km需要放大器。在這種情況下，需要一個單獨的DWDM多路復用器，該多路復用器需配備色散補償和一個放大器來連接數(shù)據(jù)中心。另外，如果將PAM4光模塊與現(xiàn)有DWDM網絡配合使用，則必須先準備DCM和放大器，以免日后出現(xiàn)問題。

  另一個缺點是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在短距離光學系統(tǒng)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行相干檢測的光傳輸，它采用數(shù)字信號處理器(DSP)。它具有達到甚至超過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(shù)據(jù)，通常用于長距離應用。

  相干優(yōu)勢

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

  相干光學器件的傳輸距離可達1000km，無需第三方系統(tǒng)即可進行長距離支持。使用無線電通信中的技術，相干光學可以提高接收器靈敏度，同時保持選擇性調諧，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(shù)字相干光學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，這些缺點可能會影響總運營成本，這給在經濟預算內需要優(yōu)質100G DWDM可插拔光模塊的企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。

  相干光模塊的另一個缺點是，在鏈路的兩端，將需要兩個來自同一供應商的DSP。不同的DSP不能一起工作，在某些情況下，線卡也必須相同。

  總結

  綜上所述，在80km以內可選擇100G PAM4光模塊，超過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技術已擴展到200G線速，有助于保持數(shù)據(jù)通信網絡的復雜性和成本因素。與無源多路復用器啟用多通道CWDM/ DWDM網絡的10G以下服務相比，DWDM將成為100G系統(tǒng)的主要多路復用器。