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Soluzione DWDM 100G: PAM4 o Coherent?

Updated on ago 8, 2022
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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? Credo che troverete la risposta dopo aver letto questo articolo.

 

100G PAM4 QSFP28 vs. ottica coerente

I transceiver CFP/CFP2 coerenti sono diversi dai moduli PAM4 QSFP28 per alcuni aspetti. Tuttavia, presentano alcune somiglianze quando si tratta di applicazioni di rete 100G.

Che cos'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 100G PAM4 QSFP28 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

Che 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). CFP DCO (Digital Coherent Optic), CFP2 coherent ACO (Analog Coherent Optic), CFP2 coherent DCO sono i tipi comuni di transceiver che utilizzano la tecnologia coerente per ottenere una trasmissione DWDM a 100G.

  • CFP DCO: 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.

  • CFP2 ACO: 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. Pertanto, aggiunge un consumo di energia e un costo aggiuntivi alla scheda madre.

  • 100G CFP2 DCO: A differenza del CFP2 ACO, il CFP2 DCO ha un ASIC DSP 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 & 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
100G PAM4 QSFP28 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.
 

Conclusione

In sintesi, sia i moduli PAM4 che le ottiche coerenti funzionano efficacemente nella trasmissione di reti DWDM a 100G. A differenza, i transceiver ottici 100G PAM4 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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