تفاوت بین تک کریر، دو کریر و چهار کریر چیست؟

با تجاری سازی 5G و ظهور خدمات جدیدی مانند محاسبات ابری و کلان داده، فشار بر پهنای باند شبکه به طور چشمگیری افزایش یافته است. در مقایسه با فناوری‌های قبلی مانند 25G/100G، 400G مزایای پهنای باند بیشتر، تأخیر کمتر و مصرف انرژی کمتر را ارائه می‌دهد. در نتیجه، استقرار شبکه حمل و نقل نوری 400G (OTN) به روند تبدیل شده است. در حال حاضر، سه فناوری انتقال، یعنی تک حامل، دو حامل و چهار حامل، برای تحقق یک شبکه حمل و نقل نوری 400G (OTN) وجود دارد، چه تفاوت هایی بین این سه فناوری انتقال به جز تعداد حامل های مختلف وجود دارد؟ مزایا و معایب هر یک چیست؟ پس از خواندن این مقاله پاسخ آن را خواهید یافت.

AscentOptics انواع فرستنده و گیرنده های نوری 400G را برای انتقال شبکه نوری فراهم می کند، مانند 400G QSFP56-DD, 400G OSFP و 400G QSFP112.

تنها حامل مروری بر فناوری 400G

فناوری Single-carrier 400G از فرمت مدولاسیون مرتبه بالا برای ساخت کانال های 400G توسط مدولاسیون تک حامل بر اساس سیگنال های 400G PM-16QAM، PM-32QAM و PM-64QAM استفاده می کند. برای کاربردهای کوتاه برد مانند شبکه های مترو، اتصال به مرکز داده (DCI) که به ظرفیت پهنای باند زیاد نیاز دارند اما نیازی به انتقال از راه دور ندارند، مناسب است.

در اینجا یک نمونه از فناوری 400G PM-16QAM آورده شده است. PM” به جداسازی یک سیگنال نوری 400G (448Gbit/s) به دو جهت قطبش (جهت X و Y) و سپس تعدیل سیگنال به این دو جهت قطبش برای انتقال، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، اشاره دارد. این معادل "تقسیم" داده ها، کاهش نرخ به نصف است. "QAM" به فرآیند جداسازی سیگنال‌های X و Y اشاره دارد که در آن زمان نرخ به نصف کاهش می‌یابد، یعنی 224 گیگابیت بر ثانیه. "16" به این معنی است که سیگنال‌های X و Y به چهار سیگنال تقسیم می‌شوند و نرخ را از 224 گیگابیت بر ثانیه قبلی به 56 گیگابیت بر ثانیه کاهش می‌دهند. برخی افراد مطمئناً خواهند پرسید که چرا باید نرخ باود را کاهش دهیم؟ از آنجایی که از مرحله فعلی فناوری مدار، 100 گیگابیت بر ثانیه به مرز "گلوگاه الکترونیکی" نزدیک شده است، اگر به افزایش نرخ ادامه دهیم، حل مسائلی مانند از دست دادن سیگنال، اتلاف توان و تداخل الکترومغناطیسی دشوار می شود، حتی اگر آنها حل شوند، هزینه زیادی می طلبد.

مزایا: در مقایسه با فناوری منبع نور چند حامل، فناوری تک حامل 400G یک راه حل مدولاسیون طول موج ساده تر با معماری ساده تر، اندازه کوچکتر و مصرف انرژی نسبتاً کمتر است. نه تنها این، بلکه مدیریت شبکه را نیز فراهم می کند. از آنجایی که فناوری تک حامل 400G از فرمت مدولاسیون مرتبه بالاتر استفاده می کند، می تواند نرخ سیگنال را افزایش دهد و همچنین بازده طیفی را تا بیش از 300 درصد بهبود بخشد، بنابراین ظرفیت شبکه را به میزان زیادی برای پشتیبانی از تعداد بیشتری از کاربران افزایش می دهد. علاوه بر این، دارای درجه بالایی از یکپارچگی سیستم است که به زیرسیستم های جداگانه اجازه می دهد تا به یک سیستم کامل متصل شوند و آنها را قادر می سازد برای عملکرد بهینه با یکدیگر کار کنند. این به این معنی است که تک حامل یک راه حل اقتصادی و کارآمد است.

معایب: دقیقاً به این دلیل که یک حامل از یک فرمت مدولاسیون مرتبه بالاتر استفاده می کند، به نسبت سیگنال به نویز نوری بالاتری نیاز دارد که فاصله انتقال را به شدت کاهش می دهد (کمتر از 200 کیلومتر) و اگر فناوری شکست نخورد، برنامه کاربردی در انتقال از راه دور خوشبینانه نیست. در عین حال، تک حامل به نویز فاز لیزر و اثرات غیرخطی فیبر حساس است.

بررسی اجمالی فناوری Dual Carrier 400G

برای فناوری تک حامل 400G، دو حامل 400G از طرح فناوری سوپر کانال 2*200G استفاده می‌کند که عمدتاً یک سوپر کانال 400G را با استفاده از فرمت‌های مدولاسیون مانند 8QAM، 16QAM و QPSK می‌سازد و برای شبکه‌های مترو از راه دور و پیچیده مناسب است. دو حامل 400G عمدتاً از DSP برای پردازش سیگنال برای تقسیم یک سیگنال نوری 400G به دو سیگنال 200G استفاده می کند و یک سیگنال 200G طیفی 37.5GHz را اشغال می کند. این به 400G اجازه می دهد تا تنها به طیف 75 گیگاهرتز نیاز داشته باشد و بازدهی طیف 5.33bit/s/Hz را بدست آورد. نرخ باود پردازش داده واقعی برای سیگنال 400G (448 گیگابیت بر ثانیه) به صورت 448 ÷ 2 (دو حامل) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud محاسبه می شود.

مزایا: دو حامل 400G بهبود راندمان طیفی بیش از 165٪ را همراه با یکپارچگی سیستم بالاتر، اندازه کوچکتر و مصرف انرژی کمتر ارائه می دهد. در حال حاضر، فناوری انتقال به صورت تجاری در دسترس است و به طور گسترده در برنامه های OTN 400G استفاده می شود. در عین حال، در مقایسه با 400G تک حامل، 400G حامل دوگانه می تواند به فاصله انتقال 500 کیلومتر، کمی بیشتر، دست یابد. هنگامی که با فیبر کم تلفات و EDFA ترکیب می شود، فاصله انتقال می تواند به بیش از 1000 کیلومتر برسد که به طور موثر نیازهای برنامه های انتقال از راه دور را برآورده می کند.

معایب: اگرچه حامل دوگانه 400G با فیبر نوری کم تلفات و EDFA می تواند به مسافت انتقال بیش از 1000 کیلومتر برسد، اما نمی تواند تقاضا برای انتقال مسافت بسیار طولانی بیش از 2000 کیلومتر را برآورده کند.

فناوری چهار حامل 400G

فناوری چهار حامل 400G به استفاده از چهار حامل فرعی (هر کدام یک سیگنال 100G را حمل می کند) با استفاده از مدولاسیون PDM-QPSK Nyquist WDM (Nyquist Wavelength Division Multiplexing) برای ایجاد کانال های 400G، که برای انتقال شبکه ستون فقرات در فواصل طولانی مناسب هستند، اشاره دارد.

مزایای: چهار حامل 400G از فناوری بالغی استفاده می کند که اکنون به صورت تجاری در مقیاس بزرگ با هزینه کم و فواصل انتقال تا 2,000 کیلومتر در دسترس است.

معایب: چهار حامل 400G برای حل مشکلات یکپارچه سازی سیستم و مصرف انرژی صرفاً به ارتقاء تراشه متکی است. معرفی فناوری فشرده‌سازی طیف برای بهبود کارایی طیف ضروری است، در غیر این صورت سیستم 100G مبتنی بر تراشه 400G کنونی هنوز جوهره سیستم 100G است.