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基于PAM4调制的下一代DWDM光模块

2023 年 5 月 19 日

基于PAM4高阶调制的下一代产品形态有: 50G(1x50G PAM4), 100G (2x50G PAM4) 和 100G (1x100G PAM4)。

DWDM(密集波分技术)经历了越来越高的调制速率,包括1.25G NRZ、2.5G NRZ、10G NRZ和25G NRZ,其中50G PAM4和100G PAM4速率使用更高阶调制PAM4。 目前竞争激烈的DWDM相干调制技术主要用于200G和400G,未来将支持800G高带宽业务。

PAM4 DWDM 光模块可以插入嵌入式 DWDM 系统并直接插入相应的数据中心路由器或交换机,无需单独的 DWDM 转换器平台,显着降低成本并简化部署和维护。 此外,可将 PAM4 模块添加到现有的 DWDM 网络中以进行混合传输,以及适当的色散补偿模块 (DCM) 和 EDFA 放大系统。

基于PAM4高阶调制的下一代产品形态有:50G(1x50G PAM4)、100G(2x50G PAM4)和100G(1x100G PAM4)。

50G (1X50G PAM4) 方案

采用50G(1X50G PAM4)方案的光模块是50G SFP56 DWDM光模块(C波段,50Ghz波长间隔)。本产品采用SFP56封装,尺寸与 SFP +,无需改变原有部署架构,可直接升级至50G。该模块采用50G PAM4 光端和电端均进行调制,发射端采用DWDM EML激光器,在DCM色散补偿和EDFA的支持下,可满足至少80km的传输距离要求。 单纤总带宽支持96波×50G=4800G,其工业级温度产品形态可满足5G前传系统需求。

50G SFP56 DWDM光模块原理图
图1:50G SFP56 DWDM光模块原理图

100G(2X50G PAM4)解决方案

采用100G(2X50G PAM4)方案的光模块为100G QSFP28 DWDM光模块(C波段,50Ghz波长间隔),业界通常称为100G PAM4 QSFP28。 其光口承载100GE业务,使用2个不同的50G DWDM波长。 电口侧采用4X25G NRZ,光口侧提供CS接口和LC接口两种选择。 CS接口采用2进2出,共4根光纤。 另一方面,双工 LC 接口选项内部使用 WDM 复用技术,只需 2 根光纤即可传输。 加上DCM色散补偿和EDFA(掺铒光纤放大器),至少可以满足80km的近距离传输要求,单根光纤总带宽支持96波×50G=4800G。

100G QSFP28 DWDM光模块(CS接口)原理图
图2:100G QSFP28 DWDM光模块(CS接口)原理图
100G QSFP28 DWDM光模块(LC接口)原理图
图3:100G QSFP28 DWDM光模块(LC接口)原理图

100G (1x100G PAM4) 解决方案

100G(1x100G)方案的光模块为100G QSFP28 DWDM光模块(C-band,100GHZ)。 本产品主要采用DWDM光源+硅光调制技术实现。 加上DCM+EDFA,满足80km传输距离要求,单纤总带宽支持48波×100G=4800G。

100G QSFP28 DWDM光模块原理图
图4:100G QSFP28 DWDM光模块原理图

PAM4 DWDM光模块因其优势广泛应用于100G和400G建设,例如点对点数据中心互连(DCI)、基于DWDM的100G以太网城域接入、园区和企业链路、5G移动接入架构、等。对于数据中心DCI中80km到120km的应用距离,基于高阶PAM4调制的50G/100G DWDM技术可以与相干的200G/100G DWDM技术竞争市场份额,具有成本低的优势。 如下表所示。

比较项目双波50G PAM4 DWDM解决方案单波100G PAM4方案相干DP-QPSK方案
产品耗电量关于5.5W关于5.5W大于20W
产品包装QSFP28QSFP28CFP2/CFP
DWDM间隔50GHz100GHz50GHz
是否需要EDFA需求需求需求
DCM色散补偿需求需求不需要
RX OSNR 容差非常低,级联最多 2 个 EDFA非常低,级联最多 2 个 EDFA高、可级联的 N EDFA
典型总带宽96X50G48X100G96X100G
是否可以实现单纤双纤传输便于便于非常困难,需要两种不同的 ITLA 光源。
传输距离80公里~120公里80公里~100公里远大于80公里
数据中心 DCI 应用直接用于交换机和路由器,成本低直接用于交换机和路由器,成本低相干模块不能直接插在交换机和路由器上,需要有相干子系统配合,成本高
表 1:50G PAM4 DWDM 系统 VS 100G PAM4 DWDM 系统 VS 100G DWDM 相干系统