Com a comercialização do 5G e o surgimento de novos serviços, como computação em nuvem e big data, a pressão sobre a largura de banda da rede aumentou drasticamente. Em comparação com tecnologias anteriores, como 25G/100G, o 400G oferece as vantagens de maior largura de banda, menor latência e menor consumo de energia. Como resultado, a implantação da rede de transporte óptico 400G (OTN) tornou-se a tendência. Atualmente, existem três tecnologias de transmissão, a saber, portadora única, portadora dupla e quatro portadoras, para realizar uma rede de transporte óptico (OTN) 400G, quais são as diferenças entre essas três tecnologias de transmissão além do número diferente de portadoras? Quais são as vantagens e desvantagens de cada um? Você encontrará a resposta depois de ler este artigo.
AscentOptics fornece vários transceptores ópticos 400G para transmissão de rede óptica, como 400G QSFP56-DD, OSFP 400G e 400G QSFP112.
Individual portador Visão geral da tecnologia 400G
A tecnologia 400G de portadora única usa um formato de modulação de alta ordem para construir canais de 400G por modulação de portadora única baseada em sinais PM-400QAM, PM-16QAM e PM-32QAM de 64G. É adequado para aplicações de curto alcance, como redes metropolitanas, interconexão de data center (DCI) que precisam de grande capacidade de largura de banda, mas não requerem transmissão de longa distância).
Aqui está um exemplo da tecnologia 400G PM-16QAM. PM” refere-se à separação de um sinal óptico de 400G (448Gbit/s) em duas direções de polarização (direções X e Y) e, em seguida, modulação do sinal para essas duas direções de polarização para transmissão, conforme mostrado na figura abaixo. Isso equivale a “dividir” os dados, reduzindo a taxa pela metade. “QAM” refere-se ao processo de separação dos sinais X e Y, momento em que a taxa é reduzida pela metade, ou seja, 224Gbit/s. “16” significa que os sinais X e Y são divididos em quatro sinais, reduzindo a taxa dos anteriores 224 Gbit/s para 56 Gbit/s. Algumas pessoas certamente perguntarão: por que precisamos reduzir a taxa de transmissão? Como a partir do estágio atual da tecnologia de circuitos, 100Gbit/s está próximo do limite do “gargalo eletrônico”, se continuarmos a aumentar a taxa, problemas como perda de sinal, dissipação de energia e interferência eletromagnética tornam-se difíceis de resolver, mesmo se eles são resolvidos, isso requer um custo enorme.
Benefícios: em comparação com a tecnologia de fonte de luz multiportadora, a tecnologia 400G de portadora única é uma solução de modulação de comprimento de onda mais simples com uma arquitetura mais simples, tamanho menor e consumo de energia relativamente menor. Além disso, também fornece gerenciamento de rede. Como a tecnologia 400G de portadora única usa um formato de modulação de ordem superior, ela pode aumentar a taxa de sinal e melhorar a eficiência espectral em mais de 300%, expandindo bastante a capacidade da rede para suportar um número maior de usuários. Além disso, possui um alto grau de integração do sistema que permite que subsistemas individuais sejam conectados em um sistema completo, permitindo que trabalhem em conjunto para um desempenho ideal. Isso significa que a transportadora única é uma solução econômica e eficiente.
Desvantagens : precisamente porque a portadora única usa um formato de modulação de ordem superior, requer uma relação sinal-ruído óptica mais alta, o que reduz muito a distância de transmissão (menos de 200 km) e, se a tecnologia não avançar, a aplicação em transmissão de longa distância não é otimista. Ao mesmo tempo, a portadora única é suscetível ao ruído de fase do laser e aos efeitos não lineares da fibra.
Visão geral da tecnologia Dual Carrier 400G
Para a tecnologia 400G de portadora única, o 400G de portadora dupla adota o esquema de tecnologia de supercanal 2*200G, que constrói principalmente um supercanal 400G usando formatos de modulação como 8QAM, 16QAM e QPSK, e é adequado para redes metropolitanas complexas e de longa distância. O 400G de portadora dupla usa principalmente DSP para processamento de sinal para dividir um sinal óptico de 400G em dois sinais de 200G, e um 200G ocupa um espectro de 37.5 GHz. Isso permite que o 400G precise apenas de um espectro de 75 GHz, alcançando uma eficiência de espectro de 5.33 bits/s/Hz. A taxa de baud de processamento de dados real para o sinal de 400G(448 Gbit/s) é calculada como 448 ÷ 2 (portadora dupla) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud.
Benefícios: Dual-carrier 400G oferece uma melhoria de eficiência espectral de mais de 165%, juntamente com maior integração do sistema, tamanho menor e menor consumo de energia. Atualmente, a tecnologia de transmissão está disponível comercialmente e é amplamente utilizada em aplicações 400G OTN. Ao mesmo tempo, em comparação com o 400G de portadora única, o 400G de portadora dupla pode atingir uma distância de transmissão de 500 km, um pouco mais longa. Quando combinado com fibra de baixa perda e EDFA, a distância de transmissão pode atingir mais de 1000 km, atendendo efetivamente às necessidades de aplicações de transmissão de longa distância.
Desvantagens : Embora o 400G de portadora dupla com fibra óptica de baixa perda e EDFA possa atingir uma distância de transmissão de mais de 1000 km, ele não consegue atender à demanda de transmissão de distância ultralonga superior a 2000 km.
Tecnologia 400G de quatro operadoras
A tecnologia 400G de quatro portadoras refere-se ao uso de quatro subportadoras (cada uma carregando um sinal de 100G) usando a modulação PDM-QPSK Nyquist WDM (Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Nyquist) para criar canais 400G, que são adequados para transmissão de rede backbone de distância ultralonga.
Vantagens: Quad-carrier 400G utiliza tecnologia madura, que já está disponível comercialmente em larga escala, com baixo custo e distâncias de transmissão de até 2,000 quilômetros.
Desvantagens : Quad-carrier 400G depende exclusivamente de atualizações de chip para resolver os problemas de integração do sistema e consumo de energia. A introdução da tecnologia de compressão de espectro é essencial para melhorar a eficiência do espectro, caso contrário, o atual sistema 100G baseado em chip 400G ainda é a essência do sistema 100G.
