Met de commercialisering van 5G en de opkomst van nieuwe diensten zoals cloud computing en big data is de druk op de netwerkbandbreedte enorm toegenomen. Vergeleken met eerdere technologieën zoals 25G/100G, biedt 400G de voordelen van grotere bandbreedte, lagere latentie en lager stroomverbruik. Als gevolg hiervan is de inzet van 400G optisch transportnetwerk (OTN) de trend geworden. Op dit moment zijn er drie transmissietechnologieën, namelijk single-carrier, dual-carrier en four-carrier, om een 400G optisch transportnetwerk (OTN) te realiseren. Wat zijn de verschillen tussen deze drie transmissietechnologieën naast het verschillende aantal carriers? Wat zijn de voor- en nadelen van elk? Het antwoord vind je na het lezen van dit artikel.
AscentOptics biedt verschillende 400G optische transceivers voor optische netwerktransmissie, zoals 400G QSFP56-DD, 400GOSFP en 400G QSFP112.
Enkele Carrier 400G Technologie Overzicht
Single-carrier 400G-technologie maakt gebruik van een modulatieformaat van hoge orde om 400G-kanalen te bouwen door single-carrier-modulatie op basis van 400G PM-16QAM-, PM-32QAM- en PM-64QAM-signalen. Het is geschikt voor korteafstandstoepassingen zoals metronetwerken, datacenterinterconnectie (DCI) die een grote bandbreedtecapaciteit nodig hebben maar geen transmissie over lange afstanden vereisen).
Hier is een voorbeeld van 400G PM-16QAM-technologie. PM” verwijst naar de scheiding van een 400G (448Gbit/s) optisch signaal in twee polarisatierichtingen (X- en Y-richtingen), en het vervolgens moduleren van het signaal naar deze twee polarisatierichtingen voor transmissie, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Dit komt overeen met het "splitsen" van de gegevens, waarbij de snelheid met de helft wordt verlaagd. "QAM" verwijst naar het proces van het scheiden van de X- en Y-signalen, waarna de snelheid wordt gehalveerd, dat wil zeggen 224Gbit/s. "16" betekent dat de X- en Y-signalen zijn verdeeld in vier signalen, waardoor de snelheid van de vorige 224Gbit/s naar 56Gbit/s wordt verlaagd. Sommige mensen zullen zeker vragen, waarom moeten we de baudrate verlagen? Omdat vanaf het huidige stadium van de circuittechnologie 100Gbit / s dicht bij de limiet van het "elektronische knelpunt" ligt, worden problemen als signaalverlies, vermogensdissipatie en elektromagnetische interferentie moeilijk op te lossen als we de snelheid blijven verhogen, zelfs als ze worden opgelost, vereist dit enorme kosten.
Voordelen: Vergeleken met multi-carrier lichtbrontechnologie, is single-carrier 400G-technologie een eenvoudigere oplossing voor golflengtemodulatie met een eenvoudigere architectuur, kleiner formaat en relatief lager stroomverbruik. Niet alleen dat, het biedt ook netwerkbeheer. Omdat single-carrier 400G-technologie een modulatieformaat van hogere orde gebruikt, kan het de signaalsnelheid verhogen en de spectrale efficiëntie met meer dan 300% verbeteren, waardoor de netwerkcapaciteit aanzienlijk wordt uitgebreid om een groter aantal gebruikers te ondersteunen. Bovendien heeft het een hoge mate van systeemintegratie waardoor individuele subsystemen kunnen worden verbonden tot een compleet systeem, waardoor ze met elkaar kunnen samenwerken voor optimale prestaties. Dit betekent dat een enkele drager een economische en efficiënte oplossing is.
Nadelen: juist omdat een enkele draaggolf een modulatieformaat van hogere orde gebruikt, vereist het een hogere optische signaal-ruisverhouding, waardoor de transmissieafstand aanzienlijk wordt verkleind (minder dan 200 km), en als de technologie niet doorbreekt, de toepassing in transmissie over lange afstand is niet optimistisch. Tegelijkertijd is een enkele draaggolf gevoelig voor laserfaseruis en niet-lineaire vezeleffecten.
Overzicht Dual Carrier 400G-technologie
Voor single-carrier 400G-technologie gebruikt dual-carrier 400G een 2*200G superkanaaltechnologieschema, dat voornamelijk een 400G superkanaal bouwt met behulp van modulatieformaten zoals 8QAM, 16QAM en QPSK, en is geschikt voor langeafstands- en complexe metronetwerken. Dual-carrier 400G gebruikt voornamelijk DSP voor signaalverwerking om één 400G optisch signaal te verdelen in twee 200G-signalen, en één 200G bezet een spectrum van 37.5 GHz. Hierdoor heeft 400G slechts een spectrum van 75 GHz nodig, waardoor een spectrumefficiëntie van 5.33 bit/s/Hz wordt bereikt. De daadwerkelijke baudsnelheid van gegevensverwerking voor het 400G (448 Gbit/s) signaal wordt berekend als 448 ÷ 2 (dual-carrier) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud.
Voordelen: Dual-carrier 400G biedt een spectrale efficiëntieverbetering van meer dan 165%, samen met hogere systeemintegratie, kleinere afmetingen en lager stroomverbruik. Momenteel is de transmissietechnologie in de handel verkrijgbaar en wordt deze veel gebruikt in 400G OTN-toepassingen. Tegelijkertijd kan dual-carrier 400G, vergeleken met single-carrier 400G, een transmissieafstand van 500 km bereiken, iets langer. In combinatie met verliesarme vezels en EDFA kan de transmissieafstand meer dan 1000 km bedragen, wat effectief voldoet aan de behoeften van transmissietoepassingen over lange afstanden.
Nadelen: Hoewel dual-carrier 400G met verliesarme optische vezel en EDFA een transmissieafstand van meer dan 1000 km kan bereiken, kan het niet voldoen aan de vraag naar transmissie over ultralange afstanden van meer dan 2000 km.
Quad-carrier 400G-technologie
Four-carrier 400G-technologie verwijst naar het gebruik van vier subcarriers (elk met een 100G-signaal) met behulp van Nyquist WDM (Nyquist Wavelength Division Multiplexing) PDM-QPSK-modulatie om 400G-kanalen te creëren, die geschikt zijn voor backbone-netwerktransmissie over ultralange afstanden.
voordelen: Quad-carrier 400G maakt gebruik van volwassen technologie, die nu op grote schaal commercieel beschikbaar is, met lage kosten en transmissieafstanden tot 2,000 kilometer.
Nadelen: Quad-carrier 400G vertrouwt uitsluitend op chip-upgrades om problemen met systeemintegratie en stroomverbruik op te lossen. De introductie van spectrumcompressietechnologie is essentieel om de spectrumefficiëntie te verbeteren, anders is het huidige op 100G-chip gebaseerde 400G-systeem nog steeds de essentie van het 100G-systeem.
