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Optisches DWDM-Modul der nächsten Generation basierend auf PAM4-Modulation

19. Mai 2023

Die Produktformen der nächsten Generation, die auf PAM4-Modulation höherer Ordnung basieren, sind: 50G (1x50G PAM4), 100G (2x50G PAM4) und 100G (1x100G PAM4).

DWDM (Dense Wavelength Division Technology) hat immer höhere Modulationsraten erfahren, darunter 1.25G NRZ, 2.5G NRZ, 10G NRZ und 25G NRZ, wobei 50G PAM4- und 100G PAM4-Raten die Modulation höherer Ordnung PAM4 verwenden. Derzeit wird die äußerst wettbewerbsfähige kohärente DWDM-Modulationstechnologie hauptsächlich für 200G und 400G verwendet, mit zukünftiger Unterstützung für 800G-Dienste mit hoher Bandbreite.

Optische DWDM-Module von PAM4 können in eingebettete DWDM-Systeme eingefügt und direkt an die entsprechenden Router oder Switches im Rechenzentrum angeschlossen werden, wodurch die Notwendigkeit einer separaten DWDM-Konverterplattform entfällt, die Kosten erheblich gesenkt und Bereitstellung und Wartung vereinfacht werden. Darüber hinaus können PAM4-Module zusammen mit den entsprechenden Dispersionskompensationsmodulen (DCM) und EDFA-Verstärkungssystemen zu bestehenden DWDM-Netzwerken für die Hybridübertragung hinzugefügt werden.

Die Produktformen der nächsten Generation, die auf PAM4-Modulation höherer Ordnung basieren, sind: 50G (1x50G PAM4), 100G (2x50G PAM4) und 100G (1x100G PAM4).

50G (1X50G PAM4) Programm

Optische Module mit 50G-Schema (1X50G PAM4) sind das optische 50G-SFP56-DWDM-Modul (C-Band, 50 GHz Wellenlängenabstand). Dieses Produkt ist in SFP56 verpackt, das die gleiche Größe hat wie SFP +und kann direkt auf 50G aktualisiert werden, ohne die ursprüngliche Bereitstellungsarchitektur zu ändern. Das Modul nutzt 50G PAM4 Modulation sowohl auf der optischen als auch auf der elektrischen Seite und verwendet auf der Senderseite einen DWDM-EML-Laser, der mit Unterstützung von DCM-Dispersionskompensation und EDFA die Anforderung einer Übertragungsentfernung von mindestens 80 km erfüllen kann. Die Gesamtbandbreite einer einzelnen Faser unterstützt 96 Wellen x 50G = 4800G, und ihre industrietaugliche Temperaturproduktform kann den Bedarf eines 5G-Frontübertragungssystems decken.

Schematische Darstellung des optischen 50G-SFP56-DWDM-Moduls
Abbildung 1: Schematische Darstellung des optischen 50G-SFP56-DWDM-Moduls

100G (2X50G PAM4) Lösung

Das optische Modul mit einem 100G-Schema (2X50G PAM4) ist das optische 100G-QSFP28-DWDM-Modul (C-Band, 50-GHz-Wellenlängenintervall), das in der Branche üblicherweise als 100G PAM4 QSFP28 bezeichnet wird. Sein optischer Port überträgt 100GE-Dienste mit zwei verschiedenen 2G-DWDM-Wellenlängen. Die elektrische Portseite nutzt 50X4G NRZ, während die optische Portseite zwei Optionen bietet: CS-Schnittstelle und LC-Schnittstelle. Die CS-Schnittstelle verfügt über 25 Eingänge und 2 Ausgänge mit insgesamt 2 Fasern. Andererseits nutzt die Duplex-LC-Schnittstellenoption intern die WDM-Multiplexing-Technologie und ermöglicht die Übertragung mit nur 4 Fasern. Mit der Hinzufügung von DCM-Dispersionskompensation und EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) ​​kann es die Anforderungen an die Übertragungsnähe von mindestens 2 km erfüllen, und die Gesamtbandbreite einer einzelnen Faser unterstützt 80 Wellen x 96 G = 50 G.

Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls (CS-Schnittstelle).
Abbildung 2: Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls (CS-Schnittstelle).
Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls (LC-Schnittstelle).
Abbildung 3: Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls (LC-Schnittstelle).

100G (1x100G PAM4) Lösung

Bei den optischen Modulen mit einem 100G-Schema (1x100G) handelt es sich um optische 100G-QSFP28-DWDM-Module (C-Band, 100 GHz). Dieses Produkt wird hauptsächlich durch DWDM-Lichtquelle + optische Silizium-Modulationstechnologie realisiert. Durch die Hinzufügung von DCM + EDFA wird die Anforderung einer Übertragungsentfernung von 80 km erfüllt, und die Gesamtbandbreite einer einzelnen Glasfaser unterstützt 48 Wellen x 100 G = 4800 G.

Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls
Abbildung 4: Schematische Darstellung des optischen 100G-QSFP28-DWDM-Moduls

Aufgrund ihrer Vorteile werden optische PAM4-DWDM-Module häufig in 100G- und 400G-Konstruktionen eingesetzt, wie z. B. Punkt-zu-Punkt-Datencenter-Verbindungen (DCI), DWDM-basierter 100G-Ethernet-Metro-Zugang, Campus- und Unternehmensverbindungen, 5G-Mobilzugangsarchitekturen, usw. Bei Anwendungsentfernungen von 80 km bis 120 km im Rechenzentrums-DCI kann die hochrangige PAM4-modulierte 50G/100G-DWDM-basierte Technologie mit der kohärenten 200G/100G-DWDM-Technologie um Marktanteile konkurrieren und bietet den Vorteil niedriger Kosten. Wie in der folgenden Tabelle gezeigt.

Artikel vergleichenDual-Wave-50G-PAM4-DWDM-LösungSingle-Wave-100G-PAM4-LösungKohärentes DP-QPSK-Schema
ProduktstromverbrauchÜber 5.5WÜber 5.5WMehr als 20 W
Produkt VerpackungQSFP28QSFP28CFP2/CFP
DWDM-Intervall50GHz100GHz50GHz
Ist EDFA erforderlich?NeedNeedNeed
DCM-DispersionskompensationNeedNeedNicht erforderlich
RX OSNR-ToleranzSehr niedrig, bis zu 2 EDFAs in KaskadeSehr niedrig, bis zu 2 EDFAs in KaskadeHoher, kaskadierbarer N EDFA
Typische Gesamtbandbreite96X50G48X100G96X100G
Ob es möglich ist, eine Einzelfaser-Doppelfaserübertragung zu erreichenEinfachEinfachSehr schwierig, da zwei verschiedene ITLA-Lichtquellen erforderlich sind.
Übertragungsreichweite80 km ~ 120 km80 km ~ 100 kmViel größer als 80 km
DCI-Anwendungen für RechenzentrenDirekter Einsatz in Switches und Routern, geringe KostenDirekter Einsatz in Switches und Routern, geringe KostenKohärente Module können nicht direkt an Switches und Router angeschlossen werden und erfordern für die Zusammenarbeit ein kohärentes Subsystem, was kostspielig ist
Tabelle 1: 50G PAM4 DWDM-System vs. 100G PAM4 DWDM-System vs. 100G DWDM kohärentes System