PAM4 與相干光學器件：哪個更適合100G DWDM？

更新於 2023年12月19日 by

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隨着對5G、雲計算和存儲網絡等高速網絡應用的需求不斷增加，光傳輸網絡也在迅速發展。100G DWDM解決方案逐漸改進並趨於成熟。在100G DWDM網絡傳輸中，100G PAM4模塊和CFP2相干模塊是最受歡迎的選擇。直接調製和相干技術可以輕鬆將傳輸距離擴展到80km，甚至對於城域網和DWDM網絡可以達到1000km。那麼，這兩種技術之間有什麼區別呢？哪一種更適合100G DWDM傳輸呢？相信在閱讀本文後您將找到答案。

100G PAM4 QSFP28 VS 相干光學

在某些方面，相干CFP/CFP2光模組與PAM4 QSFP28模塊不同。然而，在100G網絡應用方面它們確實有一些相似之處。

什麼是 PAM4 模塊？

QSFP28 PAM4是一種用四個不同的信號電平對兩位數據進行編碼的技術。在此之前，40G和100G長距離傳輸採用傳統的二進制NRZ調製格式。PAM4 模塊通過四種模式對兩個數據位進行編碼，使連接帶寬加倍，每個信號電平代表2位邏輯信息。它在多階調製中發揮着關鍵作用，使PAM4成為100G DWDM解決方案中最高效和最具成本效益的推動者。

T通常，PAM4技術的常見類型包括50G（1*50G PAM4）、200G（4*50G PAM4）和400G（8*50G/4*100G PAM4）。100G PAM4 QSFP28 光模組採用PAM4調製技術實現高速信號傳輸，適用於大型數據中心、校園和企業網絡中的100G構建。 100G PAM4 Signaling Technology

圖1：100G PAM4信號技術

什麼是相干技術和光學？

相干技術利用光的振幅、相位和偏振來聚焦更多數據在正在傳輸的波上。因此，通過採用數字信號處理器（DSP），可以在單個波長上實現更高的比特率。CFP DCO（數字相干光學），CFP2 ACO（模擬相干光學），CFP2 DCO（數字相干光學）、CFP2相干DCO是使用相干技術實現100G DWDM傳輸的常見光模組類型。

CFP DCO：它具有集成的數字信號處理芯片（DSP），這意味着可以在沒有獨立DSP和色散補償模塊（DCM）的情況下提高放大和接收靈敏度。此外，CFP DCO還配備了電子色散補償（EDC），可實現超過100km的數據傳輸。
CFP2 ACO： CFP2 ACO的寬度是CFP的一半。由於當今的CFP2 DWDM收發器是模擬的，因此它需要主板上專用的DSP。因此，在某種程度上為主板增加了額外的功耗和成本。
100G CFP2 DCO：與CFP2 ACO不同，CFP2 DCO集成了DSP ASIC，但價格也更昂貴。此外，它可以滿足使用不帶DSP的CFP2的供應商的需求，並支持更好的波長利用率。

圖 2：DWDM 解決方案中相干光學工作原理

PAM4和相干光學的優缺點

下表詳細描述了在100G DWDM網絡應用中，QSFP28 PAM4和相干模塊的優缺點

	優勢	缺點
100G PAM4 QSFP28	簡單且成本效益高：可直接用於嵌入式DWDM網絡的交換機中。	需額外的放大器：針對超過5km的傳輸，需要額外的放大器、DWDM復用器和色散補償器。
100G PAM4 QSFP28	更高的帶寬和較低的功耗：通過使用四種模式編碼兩個數據位，PAM4模塊將連接的帶寬提高一倍，並降低功耗。	噪音干擾：會產生更高的信噪比（SNR）。
相干光學：	配備內置DSP芯片和電子色散補償（EDC）以提高放大和接收靈敏度。	更高的功耗，項目成本更高。
相干光學：	非常適用於 1000公里長距離傳輸	高要求：鏈路兩端需要來自同一供應商的兩個DSP。在某些情況下，線卡必須相同。

結論

總的來說，無論是PAM4模塊還是相干光學在100G DWDM網絡傳輸中都能有效發揮作用。不同的是，100G PAM4光模組在成本效益上更為優越，適用於80km以內的傳輸，而100G相干光學則更適用於超過100km的傳輸，但在設備方面也存在一些限制。數據中心和企業可以根據它們的具體要求選擇任何組合的光模組。