Con la commercializzazione del 5G e l'emergere di nuovi servizi come il cloud computing e i big data, la pressione sulla larghezza di banda della rete è aumentata notevolmente. Rispetto alle tecnologie precedenti come 25G/100G, 400G offre i vantaggi di una maggiore larghezza di banda, minore latenza e minore consumo energetico. Di conseguenza, l'implementazione della rete di trasporto ottico 400G (OTN) è diventata la tendenza. Attualmente esistono tre tecnologie di trasmissione, ovvero single-carrier, dual-carrier e four-carrier, per realizzare una rete di trasporto ottico (OTN) 400G, quali sono le differenze tra queste tre tecnologie di trasmissione oltre al diverso numero di portanti? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno? Troverai la risposta dopo aver letto questo articolo.
AscentOptics fornisce vari ricetrasmettitori ottici 400G per la trasmissione di rete ottica, come ad esempio 400GQSFP56-DD, OSFP 400G ed 400G QSFP112.
Singolo Vettore Panoramica della tecnologia 400G
La tecnologia 400G a portante singola utilizza un formato di modulazione di ordine elevato per creare canali 400G mediante modulazione a portante singola basata su segnali 400G PM-16QAM, PM-32QAM e PM-64QAM. È adatto per applicazioni a corto raggio come reti metropolitane, data center interconnect (DCI) che richiedono una grande capacità di larghezza di banda ma non richiedono la trasmissione a lunga distanza).
Ecco un esempio della tecnologia 400G PM-16QAM. PM” si riferisce alla separazione di un segnale ottico da 400 G (448 Gbit/s) in due direzioni di polarizzazione (direzioni X e Y), e quindi alla modulazione del segnale in queste due direzioni di polarizzazione per la trasmissione, come mostrato nella figura seguente. Ciò equivale a "suddividere" i dati, dimezzando il tasso. "QAM" si riferisce al processo di separazione dei segnali X e Y, a quel punto la velocità viene ridotta della metà, ovvero 224 Gbit/s. "16" significa che i segnali X e Y sono divisi in quattro segnali, riducendo la velocità dai precedenti 224 Gbit/s a 56 Gbit/s. Alcune persone chiederanno sicuramente, perché dobbiamo ridurre il baud rate? Poiché dall'attuale stadio della tecnologia dei circuiti, 100 Gbit / s è vicino al limite del "collo di bottiglia elettronico", se continuiamo ad aumentare la velocità, problemi come la perdita di segnale, la dissipazione di potenza e l'interferenza elettromagnetica diventano difficili da risolvere, anche se vengono risolti, richiede un costo enorme.
Benefici: Rispetto alla tecnologia della sorgente luminosa multiportante, la tecnologia 400G a portante singola è una soluzione di modulazione della lunghezza d'onda più semplice con un'architettura più semplice, dimensioni ridotte e un consumo energetico relativamente inferiore. Non solo, fornisce anche la gestione della rete. Poiché la tecnologia 400G a portante singola utilizza un formato di modulazione di ordine superiore, può aumentare la velocità del segnale e migliorare l'efficienza spettrale di oltre il 300%, espandendo così notevolmente la capacità della rete per supportare un numero maggiore di utenti. Inoltre, ha un alto grado di integrazione del sistema che consente ai singoli sottosistemi di essere collegati in un sistema completo, consentendo loro di lavorare insieme per prestazioni ottimali. Ciò significa che il vettore singolo è una soluzione economica ed efficiente.
Svantaggi: proprio perché la singola portante utilizza un formato di modulazione di ordine superiore, richiede un rapporto segnale/rumore ottico più elevato, che riduce notevolmente la distanza di trasmissione (meno di 200 km), e se la tecnologia non sfonda, l'applicazione in la trasmissione a lunga distanza non è ottimista. Allo stesso tempo, la singola portante è suscettibile al rumore di fase del laser e agli effetti non lineari della fibra.
Panoramica della tecnologia Dual Carrier 400G
Per la tecnologia 400G a portante singola, il 400G a portante doppia adotta lo schema tecnologico super canale 2*200G, che costruisce principalmente un super canale 400G utilizzando formati di modulazione come 8QAM, 16QAM e QPSK ed è adatto per reti metropolitane complesse e a lunga distanza. Dual-carrier 400G utilizza principalmente DSP per l'elaborazione del segnale per dividere un segnale ottico 400G in due segnali 200G e un 200G occupa uno spettro di 37.5 GHz. Ciò consente a 400G di necessitare solo di uno spettro di 75 GHz, ottenendo un'efficienza dello spettro di 5.33 bit/s/Hz. La velocità di trasmissione dati effettiva per il segnale 400G (448 Gbit/s) è calcolata come 448 ÷ 2 (dual-carrier) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud.
Benefici: Dual-carrier 400G offre un miglioramento dell'efficienza spettrale di oltre il 165%, insieme a una maggiore integrazione del sistema, dimensioni ridotte e un minore consumo energetico. Attualmente, la tecnologia di trasmissione è disponibile in commercio e ampiamente utilizzata nelle applicazioni 400G OTN. Allo stesso tempo, rispetto al 400G a vettore singolo, il 400G a doppio vettore può raggiungere una distanza di trasmissione di 500 km, leggermente più lunga. Se combinata con fibra a bassa perdita ed EDFA, la distanza di trasmissione può raggiungere più di 1000 km, soddisfacendo efficacemente le esigenze delle applicazioni di trasmissione a lunga distanza.
Svantaggi: Sebbene il dual-carrier 400G con fibra ottica a bassa perdita ed EDFA possa raggiungere una distanza di trasmissione superiore a 1000 km, non è in grado di soddisfare la domanda di trasmissione a distanza ultra lunga superiore a 2000 km.
Tecnologia quad-carrier 400G
La tecnologia 400G a quattro portanti si riferisce all'uso di quattro sottoportanti (ciascuna che trasporta un segnale 100G) utilizzando la modulazione PDM-QPSK Nyquist WDM (Nyquist Wavelength Division Multiplexing) per creare canali 400G, adatti per la trasmissione di reti dorsali a lunghissima distanza.
Vantaggi: Quad-carrier 400G utilizza una tecnologia matura, che ora è commercialmente disponibile su larga scala, con costi contenuti e distanze di trasmissione fino a 2,000 chilometri.
Svantaggi: Quad-carrier 400G si affida esclusivamente agli aggiornamenti del chip per risolvere i problemi di integrazione del sistema e di consumo energetico. L'introduzione della tecnologia di compressione dello spettro è essenziale per migliorare l'efficienza dello spettro, altrimenti l'attuale sistema 100G basato su chip 400G è ancora l'essenza del sistema 100G.
