400G OTN光伝送技術：シングル/デュアル/クワッドチャネル
400G長距離（LH）伝送を実現するために、3つの400G OTN（Optical Transport Network）テクノロジーがニーズを満たすようになりました：シングルキャリア400G、デュアルキャリア400G、およびクアッドキャリア400G。これらは主に、伝送に使用される波長の数が異なります。この投稿では、彼らとそれぞれの長所と短所を明らかにします。
400G OTNのシングルキャリア
シングルキャリア400G、または単一波長400Gは、単一波長で400Gの容量があることを意味します。シングルキャリア400Gは、PM-16QAM（Polarization-Multiplexed-16 Quadrature Amplitude Modulation）、PM-32QAM、PM-64QAMなどの高次変調フォーマットを採用しています。
例としてPM-16QAMを取り上げます。PMは、400G（448Gbit/s）光信号を2つの信号に分離し、2つの偏光方向-XおよびYで送信するように変調するプロセスを指します。これにより、元の信号レートを半分（224Gbit/s）に削減できます。QAMは、XとYの信号を分離して、さらにレートを下げるプロセスです。16は4ビットを表します。これは、XおよびYの信号がそれぞれ4つの信号に分割され、それに応じてレートが以前の224Gbit/sに基づいて1/4に減少することを意味します。PM-16QAMを使用すると、この時点での信号レートは448÷2（PM）÷4（16QAM）= 56Gボーになります。ボー（電気処理の速度）を削減する必要があるのはなぜですか？現在の回路技術では、100Gbit/sが電子ボトルネックの限界に近づいているためです。レートが増加し続けると、信号損失、電力消費、電磁干渉などの問題が面倒なままになり、解決したとしても多大なコストが必要になります。
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長所：マルチキャリア方式と比較して、シングルキャリア400Gは、構造がよりシンプルでサイズが小さい、より簡単な波長割り当てソリューションです。また、簡単なネットワーク管理、低消費電力を提供します。高次QAMを使用すると、シングルキャリアは信号速度とスペクトル効率を向上させ、ネットワーク容量を大幅に拡大し、サポートするユーザー数を増やすことができます。また、高度なシステム統合により、個別のサブシステムを完全なシステムに接続し、相互に連携して動作させ、全体的なパフォーマンスを最大限に高めることができます。シングルキャリアは、費用対効果の高いソリューションを提供できます。
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短所：シングルキャリアはより高度なQAMを採用するため、より高いOSNR（光信号ノイズ比）が必要であり、伝送距離が大幅に短縮されます（200km未満）。また、シングルキャリアは、レーザーの位相ノイズやファイバーの非線形効果の影響を受けやすくなっています。超長距離伝送距離を必要とせず、大きな帯域幅容量を必要とする特定のアプリケーションにのみ最適なソリューションです。通常、シングルキャリア400Gは、ネットワークアクセス、メトロ、またはDCI（データセンター相互接続）送信でのみ使用されます。
400G OTNのデュアルキャリア
デュアル波長400Gとも呼ばれるデュアルキャリア400Gは、2つの200G波長で400Gの容量を提供します。シングルキャリア400Gソリューションと比較して、2x200Gスーパーチャネル方式に基づくデュアルキャリア400Gシステムは、PM-QPSK（直交位相シフトキーイング、シンボルは2ビットを表し、レートが1/2に減少することを意味します）、PM-8QAM、PM-16QAMなどの低次変調フォーマットを採用しています。デュアルキャリアは、より複雑なメトロネットワークに適用され、400Gの長距離伝送を実現します。
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長所：デュアルキャリア400Gのスペクトル効率は165％以上向上し、比較的高いシステム統合、小型、低消費電力を実現しています。デュアルキャリア400Gは、400G OTNで最も一般的に使用される技術と見なされています。デュアルキャリア400Gのスパンは、シングルキャリア400Gよりも長く、商業用途で最大500kmに達する可能性があります。 低減衰光ファイバケーブルとEDFA（エルビウムドープファイバアンプ）で展開すると、デュアルキャリア400Gは1000 km以上をカバーでき、基本的に400Gの長距離伝送アプリケーションを満たすことができます。
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短所：EDFAと低減衰ファイバーケーブルを使用しても、デュアルキャリア400Gはクアッドキャリア400Gが到達する限り到達できず、2,000kmを超える超長距離（ULH）伝送には適していません。
400G OTN用のクアッドキャリア
クアッドキャリア400Gは、4つの100G波長で400Gの容量を提供するソリューションを指します。これは、4つのキャリアを備えた100G PM-QPSKに基づいて400Gスーパーチャネルを構築することにより実現されます。
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長所：クアッドキャリア400Gは、商業目的で広く使用されている成熟した100G伝送技術を採用しています。比較的低コストで2000km以上の超長距離伝送を実現できます。
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短所：クアッドキャリア400Gシステムは、スペクトル圧縮技術を導入してスペクトル効率を改善し、100Gチップをアップグレードして統合と電力消費の問題を解決する場合にのみ意味があります。それ以外の場合、現在の100Gチップ上に構築された400Gシステムは、本質的に100Gシステムです。
結論
現在、400G長距離伝送は、主にシングルキャリア、デュアルキャリア、およびクアッドキャリアによって実現されています。PM-16QAM/32QAM/64QAMを備えたシングルキャリア400Gは、伝送が制限されており、200km未満の距離しかカバーできません。EDFAと通常のG.652ファイバーを使用することにより、PM-16QAMを備えたデュアルキャリア400GはMAN伝送に理想的なソリューションであり、PM-QPSKを備えたデュアルキャリア400Gは中距離伝送に適しています。クアッドキャリア4x100Gスキームは、基本的に100Gテクノロジーであり、100Gと同じ伝送距離を持ち、ULH伝送に適しています。グローバルなデータトラフィックが増え続けているため、帯域幅の需要に終わりはありません。400Gへの移行には時間がかかる場合がありますが、 400Gイーサネット市場の現在と将来 について学び、最初に準備を行うことができます。
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