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PAM4 o ottica coerente: Quale è meglio per il DWDM 100G?

Aggiornato il 07 Feb 2023 by
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Con la crescente domanda di applicazioni di rete ad alta velocità come il 5G, il cloud computing e le reti di archiviazione, anche le reti di trasmissione ottica si stanno evolvendo rapidamente. Le soluzioni DWDM 100G sono gradualmente migliorate e maturate. I moduli 100G PAM4 e i moduli coerenti CFP2 sono i più diffusi per le trasmissioni di rete 100G DWDM. La modulazione diretta e la tecnologia coerente possono facilmente estendere la distanza di trasmissione fino a 80 km o addirittura 1000 km per le reti metro e DWDM. Qual è quindi la differenza tra queste due tecnologie? Quale delle due è più adatta per la trasmissione DWDM a 100G? Questo articolo cerca di fornire alcune risposte a queste domande.

 

QSFP28 PAM4 100G vs. ottica coerente

I transceiver CFP/CFP2 coerenti sono diversi dai moduli QSFP28 PAM4 sotto alcuni aspetti. Presentano tuttavie alcune somiglianze quando si tratta di applicazioni di rete 100G.

Cosa è il modulo PAM4?

QSFP28 PAM4 è una tecnologia che codifica due bit di dati con quattro livelli di segnale distinti. In precedenza per le trasmissioni a lungo raggio 40G e 100G veniva utilizzato il tradizionale formato di modulazione NRZ binario. Con quattro schemi per codificare due bit di dati, i moduli PAM4 raddoppiano la larghezza di banda della connessione con ogni livello di segnale che rappresenta 2 bit di informazioni logiche. Svolge un ruolo chiave nella modulazione multi-ordine e rende il PAM4 il più efficiente ed economico fattore abilitante delle soluzioni DWDM a 100G.

In genere, i tipi più comuni di tecnologia PAM4 sono 50G(1*50G PAM4), 200G(4*50G PAM4) e 400G(8*50G/4*100G PAM4). I transceiver QSFP28 PAM4 100G adottano la tecnologia di modulazione PAM4 per ottenere la trasmissione di segnali ad alta velocità e la costruzione di 100G nei grandi data center, nei campus e nelle reti aziendali.100G PAM4 Signaling Technology

Figura 1: Tecnologia di segnalazione 100G PAM4

Cosa sono la tecnologia e l'ottica coerenti?

La tecnologia coerente utilizza l'ampiezza, la fase e la polarizzazione della luce per concentrare una maggiore quantità di dati sull'onda trasmessa. In questo modo è possibile ottenere bitrate molto più elevati su una singola lunghezza d'onda grazie all'adozione del DSP (Digital Signal Processor). DCO (Digital Coherent Optic) CFP, ACO (Analog Coherent Optic) coerente CFP2 e DCO coerente CFP2 sono i tipi comuni di transceiver che utilizzano la tecnologia coerente per ottenere una trasmissione DWDM 100G.

  • DCO CFP: È dotato di un chip di elaborazione digitale del segnale (DSP) integrato, che consente di migliorare l'amplificazione e la sensibilità di ricezione senza un DSP separato e un modulo di compensazione della dispersione (DCM). Inoltre, il DCO CFP è anche dotato di compensazione elettronica della dispersione (EDC), che può realizzare una trasmissione dati oltre i 100 km.

  • ACO CFP2: La larghezza di CFP2 ACO è la metà di quella di CFP. Richiede un DSP dedicato sulla scheda host perché gli attuali transceiver CFP2 DWDM sono analogici. Aggiunge pertanto un consumo di energia e un costo aggiuntivi alla scheda madre.

  • DCO CFP2 100G: A differenza di ACO CFP2, il DCO CFP2 ha un DSP ASIC integrato, ma è anche più costoso. Inoltre, è in grado di soddisfare i requisiti dei fornitori che utilizzano CFP2 senza DSP e di supportare un migliore utilizzo della lunghezza d'onda.Coherent Optics Working Principle in DWDM Solution

Figura 2: Principio di funzionamento dell'ottica coerente nella soluzione DWDM

Vantaggi e svantaggi di PAM4 e ottica coerente

Il seguente grafico descrive in dettaglio i vantaggi e gli svantaggi dei moduli QSFP28 PAM4 e coerenti nelle applicazioni di rete DWDM 100G.

  Vantaggi Svantaggi
QSFP28 PAM4 100G Semplicità ed efficienza dei costi: Può essere utilizzato direttamente nello switch di una rete DWDM integrata. Amplificatori aggiuntivi, multiplexer DWDM e compensatori di dispersione sono necessari per la trasmissione su 5 km.
Maggiore larghezza di banda e minori consumi: Con quattro pattern per codificare due bit di dati, i moduli PAM4 raddoppiano l'ampiezza di banda della connessione con un consumo inferiore. Disturbo del rumore: Verrà prodotto un rapporto segnale/rumore (SNR) più elevato.
Ottica coerente Chip DSP incorporato e compensazione elettronica della dispersione (EDC) per migliorare l'amplificazione e la sensibilità in ricezione. Consumo di energia più elevato e più costoso per il progetto.
Ideale per la trasmissione a lunga distanza con una portata di 1000 km. Requisiti elevati: Sono necessari due DSP dello stesso fornitore su entrambe le estremità del collegamento. In alcuni casi, le schede di linea devono essere identiche.
 

Conclusioni

In sintesi, sia i moduli PAM4 che le ottiche coerenti funzionano efficacemente nella trasmissione di reti DWDM 100G. A differenza, i transceiver ottici PAM4 100G sono più efficienti dal punto di vista dei costi e adatti per la trasmissione al di sotto degli 80 km, mentre le ottiche coerenti 100G sono la scelta migliore per la trasmissione oltre i 100 km, ma hanno anche limitazioni sulle apparecchiature. I data center e le aziende possono scegliere qualsiasi combinazione di moduli ottici in base ai loro requisiti specifici.

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