Mit der Kommerzialisierung von 5G und dem Aufkommen neuer Dienste wie Cloud Computing und Big Data hat der Druck auf die Netzwerkbandbreite dramatisch zugenommen. Im Vergleich zu früheren Technologien wie 25G/100G bietet 400G die Vorteile einer größeren Bandbreite, einer geringeren Latenz und eines geringeren Stromverbrauchs. Infolgedessen ist der Einsatz eines optischen 400G-Transportnetzes (OTN) zum Trend geworden. Derzeit gibt es drei Übertragungstechnologien, nämlich Einzelträger, Doppelträger und Vierträger, um ein optisches 400G-Transportnetz (OTN) zu realisieren. Was sind die Unterschiede zwischen diesen drei Übertragungstechnologien abgesehen von der unterschiedlichen Anzahl von Trägern? Was sind die Vor- und Nachteile jedes einzelnen? Die Antwort finden Sie nach der Lektüre dieses Artikels.
AscentOptics bietet verschiedene optische 400G-Transceiver für die optische Netzwerkübertragung, wie z 400G QSFP56-DD, 400G-OSFP machen 400G QSFP112.
Single Carrier Überblick über die 400G-Technologie
Die Single-Carrier-400G-Technologie verwendet ein Modulationsformat höherer Ordnung, um 400G-Kanäle durch Single-Carrier-Modulation basierend auf 400G-PM-16QAM-, PM-32QAM- und PM-64QAM-Signalen aufzubauen. Es eignet sich für Nahbereichsanwendungen wie Metro-Netzwerke und Data Center Interconnect (DCI), die eine große Bandbreitenkapazität benötigen, aber keine Übertragung über große Entfernungen erfordern.
Hier ist ein Beispiel für die 400G PM-16QAM-Technologie. „PM“ bezieht sich auf die Trennung eines optischen 400G-Signals (448 Gbit/s) in zwei Polarisationsrichtungen (X- und Y-Richtung) und die anschließende Modulation des Signals in diese beiden Polarisationsrichtungen zur Übertragung, wie in der Abbildung unten dargestellt. Dies entspricht einer „Aufteilung“ der Daten und einer Reduzierung der Rate um die Hälfte. „QAM“ bezieht sich auf den Prozess der Trennung der X- und Y-Signale, bei dem die Rate auf die Hälfte reduziert wird, also auf 224 Gbit/s. „16“ bedeutet, dass die X- und Y-Signale in vier Signale aufgeteilt werden, wodurch sich die Rate von bisher 224 Gbit/s auf 56 Gbit/s reduziert. Einige Leute werden sich sicherlich fragen: Warum müssen wir die Baudrate reduzieren? Da 100 Gbit/s nach dem aktuellen Stand der Schaltungstechnik nahe an der Grenze des „elektronischen Engpasses“ liegen, werden Probleme wie Signalverlust, Leistungsverlust und elektromagnetische Störungen sogar schwer zu lösen, wenn wir die Rate weiter erhöhen Wenn sie gelöst werden, ist dies mit enormen Kosten verbunden.
Benefits: Im Vergleich zur Mehrträger-Lichtquellentechnologie ist die Einzelträger-400G-Technologie eine einfachere Wellenlängenmodulationslösung mit einfacherer Architektur, geringerer Größe und relativ geringerem Stromverbrauch. Darüber hinaus bietet es auch Netzwerkverwaltung. Da die Single-Carrier-400G-Technologie ein Modulationsformat höherer Ordnung verwendet, kann sie die Signalrate erhöhen und die spektrale Effizienz um mehr als 300 % verbessern, wodurch die Netzwerkkapazität erheblich erweitert wird, um eine größere Anzahl von Benutzern zu unterstützen. Darüber hinaus verfügt es über einen hohen Grad an Systemintegration, der es ermöglicht, einzelne Subsysteme zu einem Gesamtsystem zu verbinden und so für eine optimale Leistung zusammenzuarbeiten. Das bedeutet, dass Single Carrier eine wirtschaftliche und effiziente Lösung ist.
Nachteile : Gerade weil ein einzelner Träger ein Modulationsformat höherer Ordnung verwendet, ist ein höheres optisches Signal-Rausch-Verhältnis erforderlich, was die Übertragungsentfernung (weniger als 200 km) erheblich reduziert, und wenn die Technologie nicht durchbricht, wird die Anwendung in Die Fernübertragung ist nicht optimistisch. Gleichzeitig ist ein einzelner Träger anfällig für Laserphasenrauschen und nichtlineare Fasereffekte.
Überblick über die Dual Carrier 400G-Technologie
Für die Single-Carrier-400G-Technologie verwendet Dual-Carrier 400G das 2*200G-Super-Channel-Technologieschema, das hauptsächlich einen 400G-Super-Channel unter Verwendung von Modulationsformaten wie 8QAM, 16QAM und QPSK aufbaut und sich für Fern- und komplexe Metronetze eignet. Dual-Carrier 400G verwendet hauptsächlich DSP für die Signalverarbeitung, um ein optisches 400G-Signal in zwei 200G-Signale aufzuteilen, und ein 200G belegt ein Spektrum von 37.5 GHz. Dadurch benötigt 400G nur ein Spektrum von 75 GHz und erreicht eine Spektrumseffizienz von 5.33 Bit/s/Hz. Die tatsächliche Baudrate der Datenverarbeitung für das 400G-Signal (448 Gbit/s) wird wie folgt berechnet: 448 ÷ 2 (Dual-Carrier) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud.
Benefits: Dual-Carrier 400G bietet eine Verbesserung der spektralen Effizienz von über 165 %, zusammen mit höherer Systemintegration, kleinerer Größe und geringerem Stromverbrauch. Derzeit ist die Übertragungstechnologie kommerziell verfügbar und wird häufig in 400G-OTN-Anwendungen eingesetzt. Gleichzeitig kann Dual-Carrier 400G im Vergleich zu Single-Carrier 400G eine Übertragungsentfernung von 500 km erreichen, was etwas länger ist. In Kombination mit verlustarmer Glasfaser und EDFA kann die Übertragungsentfernung mehr als 1000 km erreichen und so den Anforderungen von Übertragungsanwendungen über große Entfernungen effektiv gerecht werden.
Nachteile : Obwohl Dual-Carrier 400G mit verlustarmer Glasfaser und EDFA eine Übertragungsdistanz von mehr als 1000 km erreichen kann, ist es nicht in der Lage, den Bedarf an Ultralangstreckenübertragungen über 2000 km zu decken.
Quad-Carrier-400G-Technologie
Die 400G-Technologie mit vier Trägern bezieht sich auf die Verwendung von vier Unterträgern (von denen jeder ein 100G-Signal überträgt) mithilfe der Nyquist WDM (Nyquist Wavelength Division Multiplexing) PDM-QPSK-Modulation, um 400G-Kanäle zu erstellen, die für die Übertragung von Backbone-Netzwerken über große Entfernungen geeignet sind.
Vorteile: Quad-Carrier 400G nutzt ausgereifte Technologie, die mittlerweile in großem Maßstab kommerziell verfügbar ist, mit geringen Kosten und Übertragungsentfernungen von bis zu 2,000 Kilometern.
Nachteile : Quad-Carrier 400G verlässt sich ausschließlich auf Chip-Upgrades, um die Probleme mit der Systemintegration und dem Stromverbrauch zu lösen. Die Einführung der Spektrumkomprimierungstechnologie ist für die Verbesserung der Spektrumeffizienz unerlässlich, ansonsten ist das aktuelle 100G-Chip-basierte 400G-System immer noch die Essenz des 100G-Systems.
