Tecnología OTN(red de transporte óptico) 400G: portadora única, portadora dual y portadora quad

Con el fin de lograr una transmisión de larga distancia de 400G, se crearon tres tecnologías OTN (Red de transporte óptico) de 400G para satisfacer las necesidades: 400G de un solo operador, 400G de doble operador y 400G de cuatro operadores. Se diferencian entre sí principalmente en el número de longitudes de onda utilizadas para la transmisión. Esta publicación revelará cuáles son ellos y sus respectivos pros y contras.

Portadora única para 400G OTN

Portadora única 400G, o 400G de longitud de onda única, significa que hay una capacidad de 400G en una sola longitud de onda. El portadora única de 400G adopta formatos de modulación de alto orden como PM-16QAM (Modulación de amplitud de cuadratura de polarización multiplexada-16), PM-32QAM y PM-64QAM. Normalmente, una portadora única para la red de transporte óptico de 400G se usa solo en el acceso a la red, metro o transmisión DCI (interconexión del centro de datos).

Figura 1: Portadora única para 400G OTN

Tome PM-16QAM como ejemplo. PM se refiere a un proceso donde la señal óptica de 400G (448Gbit/s) se separa en dos señales y se modula para transmitir en dos direcciones de polarización -X e Y, que pueden reducir la velocidad de la señal original a la mitad (224Gbit/s). QAM es un proceso de separación de las señales en X e Y para reducir aún más la velocidad. 16 representa 4 bits, lo que significa que la señal en X e Y se divide respectivamente en 4 señales y, en consecuencia, la velocidad disminuirá a 1/4 en función de los 224 Gbit/s anteriores. Al usar PM-16QAM, la velocidad de la señal en este momento se convierte en 448 ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 56G Baudios.

Pregunta frecuente:

¿Por qué necesitamos reducir Baudios (la tasa de procesamiento eléctrico)?

Porque en la tecnología de circuito actual, 100 Gbit/s se ha acercado al límite del cuello de botella electrónico. Si la tasa continúa aumentando, problemas como la pérdida de señal, la disipación de energía y la interferencia electromagnética seguirán siendo una molestia, lo que, incluso si se resuelve, requerirá enormes costos.

Figura 2: PM-16QAM

Ventajas

• En comparación con el esquema de múltiples portadoras, la 400G de portadora única es una solución de asignación de longitud de onda más fácil, con una estructura más simple y un tamaño pequeño. También proporciona una fácil administración de red, bajo consumo de energía.

• Con el QAM de orden superior, la portadora única puede aumentar las velocidades de señal y la eficiencia del espectro, lo que ampliará significativamente la capacidad de la red y aumentará la cantidad de usuarios que admitirá.

• Además, con una alta integración del sistema, puede conectar los subsistemas separados en uno completo y hacer que funcionen en coordinación entre sí y lograr el mejor rendimiento general. un solo proveedor puede brindarle una solución rentable.

Desventajas

Dado que el portador único adopta QAM más avanzado, requiere una OSNR (Relación de ruido de señal óptica) más alta y reduce en gran medida la distancia de transmisión (menos de 200 km). Además, la portadora única es más susceptible al ruido de fase láser y a los efectos no lineales de la fibra. Es la mejor solución solo para algunas aplicaciones específicas que no requieren una distancia de transmisión de ultra larga distancia, pero que necesitan una gran capacidad de ancho de banda. Normalmente, el 400G de un solo operador se usa solo en acceso de red, metro o transmisión DCI (Interconexión de centros de datos).

Portadora dual para 400G OTN

Dual-carrier 400G, también llamado 400G de doble longitud de onda, ofrece una capacidad de 400G a través de dos longitudes de onda de 200G. En comparación con la solución 400G de una sola portadora, el sistema 400G de doble portadora basado en el esquema de supercanal 2 × 200G adopta formatos de modulación de orden inferior como PM-QPSK (codificación de desplazamiento de fase en cuadratura, un símbolo representa dos bits, lo que significa la velocidad se reduce a 1/2), PM-8QAM o PM-16QAM. La doble portadora se aplica en redes de metro más complejas para lograr una transmisión de larga distancia de 400G.

Figura 3: Doble portadora para 400G OTN

Ventajas

• La eficiencia del espectro del 400G de doble portadora ha aumentado en más del 165%, con una integración relativamente alta del sistema, tamaño pequeño y bajo consumo de energía. Dual-carrier 400G se considera la tecnología más utilizada para OTN 400G.

• El alcance del 400G de doble portador es más largo que el del 400G de un solo portador, que puede alcanzar hasta 500 km para uso comercial. Cuando se implementa con cable de fibra óptica de baja atenuación y EDFA (amplificadores de fibra dopada con erbio), el 400G de doble portadora puede cubrir más de 1000 km, lo que básicamente puede satisfacer la aplicación de transmisión de largo alcance 400G.

Desventajas

Incluso con EDFA y cable de fibra de atenuación más baja, el 400G de doble portadora aún no alcanza mientras lo haga el 400G de cuatro portadores, no es adecuado para la transmisión de ultra larga distancia (ULH) de más de 2.000 km.

Portador cuádruple para 400G OTN

400G de cuatro portadores se refiere a una solución que puede proporcionar capacidad de 400G a través de cuatro longitudes de onda de 100G. Se logra mediante la construcción de un supercanal 400G basado en 100G PM-QPSK con cuatro operadores, adecuado para transmisión de ultra larga distancia (ULH) de más de 2000 km.

Figura 4: Portador cuádruple para 400G OTN

Ventajas

• El quad-carrier 400G adopta la tecnología madura de transmisión 100G que ha sido ampliamente utilizada para fines comerciales.

• Puede lograr una transmisión de ultra larga distancia de más de 2000 km a un costo relativamente bajo.

Desventajas

El sistema quad-carrier 400G tiene sentido solo cuando se introduce la tecnología de compresión de espectro para mejorar la eficiencia del espectro, y el chip 100G se actualiza para resolver los problemas de integración y consumo de energía. De lo contrario, un sistema 400G construido en el chip 100G actual es esencialmente un sistema 100G.

Conclusión

En la actualidad, la transmisión de larga distancia de 400G se realiza principalmente por una sola portadora, doble portadora y cuádruple portadora. El soporte único 400G con PM-16QAM/32QAM/64QAM tiene una transmisión limitada, que solo puede cubrir una distancia de menos de 200 km. Mediante el uso de EDFA y fibra G.652 ordinaria, la doble portadora 400G con PM-16QAM es la solución ideal para la transmisión MAN, y la doble portadora 400G con PM-QPSK es apta para la transmisión de largo recorrido medio. El esquema quad-carrier 4x100G es esencialmente tecnología 100G, que tiene la misma distancia de transmisión que 100G y es apropiada para la transmisión ULH. A medida que el tráfico de datos global sigue aumentando, no hay fin para las demandas de ancho de banda. Si bien puede llevar tiempo transitar a 400G, puede obtener información sobre el mercado actual y el futuro de 400G Ethernet para hacer los preparativos primero.

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