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100Gメトロデータセンター相互接続(DCI):コヒーレントと直接検出

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Irving

翻訳者 ともや
2019年10月24日 に投稿された
2020-08-09 08:14:22
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現在、世界中で大量のデータが管理、配布、交換されているため、データセンターネットワークの数と容量が拡大しており、データセンター相互接続(DCI)の必要性が高まっています。業界では100Gの開発が急速に進んでいますが、コヒーレント検出と直接検出の2つの変調形式の選択は、今日の100G DCIネットワークを構築する際にメトロDCIインフラストラクチャ設計者が直面すべき重要な問題になっています。この記事では、これら2つの検出方法に焦点を当て比較します。

data center interconnect.png

図1:データセンター相互接続

コヒーレント検出

コヒーレント検出は、光ファイバ通信システムと光学測定およびセンサーの両方で役立つ光信号検出技術です。レシーバーでローカルオシレーターを使用して、長距離DWDMネットワークの単一波長で100ギガビット/秒の転送を可能にします。コヒーレント検出を行う機能により、光受信機は光送信機の位相を追跡して、送信信号によって運ばれる位相および周波数情報を抽出できます。

コヒーレント検出は無線通信システムから派生した概念ですが、光ファイバ通信で広く使用されており、その結果、長距離光ネットワークに大きな影響を与えています。しかし、100GメトロDCIの場合、コヒーレント検出のコストと電力消費の増加は、他の厄介な問題です。

直接検出

直接検出は、受信端末の受信時にのみ信号の振幅を検出できます。光搬送波から振幅、周波数、位相情報を抽出できるコヒーレント検出とは異なり、直接検出システムは強度変調によってのみ光波を変調できます。

通常、直接検出は、メトロネットワークの短距離およびポイントツーポイント接続に使用されます。PAM4を活用することで、直接検出は100Gbit/sを転送できるようになり、光信号対雑音比の要件に準拠しながら最大80kmの距離に到達できます。小型、簡素化された構造、および低消費の利点により、強度変調直接検出(IM/DD)通信システムは、短距離光通信の理想的なオプションになります。また、最近の技術の進歩により、メトロDCIネットワークに直接検出を適用するようになっています。

コヒーレント検出と直接検出:どちらが良いですか?

コヒーレント検出と直接検出の両方を100GデータセンターDCIに使用できるようになったので、100GメトロDCIで使用する方が適切ですか?明確にするために、以下の考慮事項について以下で説明します。

ファイバ容量: 直接検出と比較して、コヒーレント検出は光キャリアから振幅、周波数、および位相情報を抽出できるため、同じ帯域幅ではるかに高いファイバ容量を実現できます。

シンプルさ: コヒーレント検出では、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)を使用します。この信号は、直接検出の光増幅器や光分散補償器を必要とせずに、大きな色度と偏光モード分散を補償できます。コヒーレント検出は、直接検出よりも回線損傷に対してはるかに高い耐性があります。したがって、コヒーレント検出の光ネットワーク設計は簡素化され、コヒーレント検出は直接検出よりもはるかに簡単です。

コスト: コヒーレント検出ネットワークには、直接検出ネットワークが必要としないアプリケーション固有の集積回路とデジタル信号プロセッサが必要です。つまり、直接検出では、100G 光モジュール による多くのコストがなくなるため、コスト面でより魅力的です。

消費電力:コヒーレント検出DCIに(DSP)と同様に追加の光学コンポーネントが必要なため、コストが高くなるだけでなく、消費電力も高くなります。それどころか、直接検出は消費電力の多いDSPを排除するため、コヒーレント検出システムよりも消費電力が少なくなります。

距離: 技術の進歩に伴い、直接検出により100Gを転送し、最大80kmの距離に到達できます。コヒーレント検出は世界中に配備でき、伝送距離は数千キロメートルにもなります。

結論

疑いなく、コヒーレント検出は城域DCI応用において大きな需要があるが、直接検出は急速に都市域DCIの中の経済的に実行可能な方法となり、100 G直接検出DCI応用はこの市場上でのコヒーレンス検出の支配的地位に挑戦していることは否定できません。したがって、どちらかを選択するオプションに直面している間は、上記のこれらの考慮事項を最適化し、バランスを取ります。

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