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Módulo óptico DWDM de última geração baseado na modulação PAM4

19 de maio de 2023

As formas de produto de próxima geração baseadas na modulação de ordem superior PAM4 são: 50G (1x50G PAM4), 100G (2x50G PAM4) e 100G (1x100G PAM4).

DWDM (Dense Wavelength Division Technology) experimentou taxas de modulação cada vez mais altas, incluindo 1.25G NRZ, 2.5G NRZ, 10G NRZ e 25G NRZ, com taxas de 50G PAM4 e 100G PAM4 usando modulação de ordem superior PAM4. Atualmente, a altamente competitiva tecnologia de modulação coerente DWDM é usada principalmente para 200G e 400G, com suporte futuro para serviços de alta largura de banda de 800G.

Os módulos ópticos PAM4 DWDM podem ser inseridos em sistemas DWDM incorporados e conectados diretamente aos roteadores ou switches apropriados do data center, eliminando a necessidade de uma plataforma conversora DWDM separada, reduzindo significativamente os custos e simplificando a implantação e a manutenção. Além disso, os módulos PAM4 podem ser adicionados às redes DWDM existentes para transmissão híbrida, juntamente com os módulos de compensação de dispersão apropriados (DCM) e sistemas de amplificação EDFA.

As formas de produto de próxima geração baseadas na modulação de ordem superior PAM4 são: 50G (1x50G PAM4), 100G (2x50G PAM4) e 100G (1x100G PAM4).

Programa 50G (1X50G PAM4)

Os módulos ópticos com esquema 50G (1X50G PAM4) são o módulo óptico 50G SFP56 DWDM (banda C, espaçamento de comprimento de onda de 50 Ghz). Este produto é embalado em SFP56, que tem o mesmo tamanho que SFP +, e pode ser atualizado diretamente para 50G sem alterar a arquitetura de implantação original. O módulo utiliza 50G PAM4 modulação no lado óptico e elétrico e emprega um laser DWDM EML no lado do transmissor, que pode atender ao requisito de distância de transmissão de pelo menos 80 km com o suporte de compensação de dispersão DCM e EDFA. A largura de banda total da fibra única suporta 96 ondas x 50G = 4800G, e sua forma de produto de temperatura de nível industrial pode atender à demanda do sistema de transmissão frontal 5G.

Esquema do módulo óptico 50G SFP56 DWDM
Figura 1: Esquema do módulo óptico 50G SFP56 DWDM

Solução 100G (2X50G PAM4)

O módulo óptico com um esquema de 100G (2X50G PAM4) é o módulo óptico 100G QSFP28 DWDM (banda C, intervalo de comprimento de onda de 50Ghz), que geralmente é chamado de 100G PAM4 QSFP28 na indústria. Sua porta óptica transporta serviço 100GE usando 2 comprimentos de onda 50G DWDM diferentes. O lado da porta elétrica usa 4X25G NRZ, enquanto o lado da porta óptica oferece duas opções: interface CS e interface LC. A interface CS emprega 2 entradas e 2 saídas, totalizando 4 fibras. Por outro lado, a opção de interface LC duplex utiliza internamente a tecnologia de multiplexação WDM, permitindo a transmissão com apenas 2 fibras. Com a adição de compensação de dispersão DCM e EDFA (amplificador de fibra dopada com érbio), ele pode atender aos requisitos de proximidade de transmissão de pelo menos 80 km e a largura de banda total de uma única fibra suporta 96 ondas x 50G = 4800G.

Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM (interface CS)
Figura 2: Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM (interface CS)
Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM (interface LC)
Figura 3: Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM (interface LC)

Solução 100G (1x100G PAM4)

Os módulos ópticos com um esquema de 100G (1x100G) são módulos ópticos 100G QSFP28 DWDM (banda C, 100GHZ). Este produto é realizado principalmente pela fonte de luz DWDM + tecnologia de modulação óptica de silício. Com a adição de DCM + EDFA, atende ao requisito de distância de transmissão de 80 km e a largura de banda total da fibra única suporta 48 ondas x 100G = 4800G.

Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM
Figura 4: Esquema do módulo óptico 100G QSFP28 DWDM

Devido às suas vantagens, os módulos ópticos PAM4 DWDM são amplamente utilizados em construções de 100G e 400G, como interconexão de data center ponto a ponto (DCI), acesso metro Ethernet 100G baseado em DWDM, links corporativos e de campus, arquiteturas de acesso móvel 5G, Para distâncias de aplicação de 80 km a 120 km em data center DCI, a tecnologia baseada em 4G/50G DWDM modulada PAM100 de alta ordem pode competir por participação de mercado com a tecnologia coerente 200G/100G DWDM, oferecendo a vantagem de baixo custo. Conforme mostrado na tabela a seguir.

Comparar itensSolução DWDM 50G PAM4 de onda duplaSolução PAM100 4G de onda únicaEsquema DP-QPSK coerente
Consumo de energia do produtoSobre o 5.5WSobre o 5.5WMaior que 20W
A embalagem do produtoQSFP28QSFP28CFP2/CFP
Intervalo DWDM50GHz100GHz50GHz
O EDFA é necessáriovocê merece...você merece...você merece...
Compensação de dispersão do DCMvocê merece...você merece...Não é necessária
Tolerância RX OSNRMuito baixo, até 2 EDFAs em cascataMuito baixo, até 2 EDFAs em cascataN EDFA alto e em cascata
Largura de banda total típica96X50G48X100G96X100G
Se é possível obter transmissão de fibra dupla de fibra únicaTransferênciasTransferênciasMuito difícil, exigindo duas fontes de luz ITLA diferentes.
A distância de transmissão80km~120km80km~100kmMuito maior que 80km
Aplicações DCI de Data CenterUsado diretamente em switches e roteadores, baixo custoUsado diretamente em switches e roteadores, baixo custoMódulos coerentes não podem ser conectados diretamente a switches e roteadores e requerem um subsistema coerente para cooperar, o que é caro
Tabela 1: Sistema PAM50 DWDM 4G VS Sistema PAM100 DWDM 4G VS Sistema Coerente 100G DWDM