ด้วยการใช้งาน 5G เชิงพาณิชย์และการเกิดขึ้นของบริการใหม่ๆ เช่น การประมวลผลแบบคลาวด์และข้อมูลขนาดใหญ่ แรงกดดันต่อแบนด์วิธของเครือข่ายจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีรุ่นก่อนหน้าอย่างเช่น 25G/100G แล้ว 400G มอบข้อดีของแบนด์วิธที่ใหญ่กว่า เวลาแฝงที่ต่ำกว่า และการใช้พลังงานที่ต่ำกว่า ด้วยเหตุนี้ การใช้งานเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง 400G (OTN) จึงกลายเป็นเทรนด์ ในปัจจุบัน มีเทคโนโลยีการส่งข้อมูลสามประเภท ได้แก่ single-carrier, dual-carrier และ Four-carrier เพื่อสร้างเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง 400G (OTN) อะไรคือความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีการส่งสัญญาณทั้งสามนี้นอกเหนือจากจำนวนผู้ให้บริการที่แตกต่างกัน? ข้อดีและข้อเสียของแต่ละคนคืออะไร? คุณจะพบคำตอบหลังจากอ่านบทความนี้
AscentOptics ให้บริการเครื่องรับส่งสัญญาณออปติคัล 400G สำหรับการส่งผ่านเครือข่ายออปติคอล เช่น 400G QSFP56-DD, OSFP 400G และ 400G QSFP112.
เดียว พาหะ ภาพรวมเทคโนโลยี 400G
เทคโนโลยี Single-Carrier 400G ใช้รูปแบบการมอดูเลตลำดับสูงเพื่อสร้างแชนเนล 400G โดยการมอดูเลตแบบพาหะเดี่ยวตามสัญญาณ 400G PM-16QAM, PM-32QAM และ PM-64QAM เหมาะสำหรับการใช้งานระยะสั้น เช่น เครือข่ายเมืองใหญ่ การเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูล (DCI) ที่ต้องการความจุแบนด์วิธสูง แต่ไม่ต้องการการส่งข้อมูลทางไกล)
นี่คือตัวอย่างของเทคโนโลยี 400G PM-16QAM PM” หมายถึงการแยกสัญญาณแสง 400G (448Gbit/s) ออกเป็นสองทิศทางของโพลาไรเซชัน (ทิศทาง X และ Y) จากนั้นมอดูเลตสัญญาณไปยังทิศทางโพลาไรซ์ทั้งสองนี้สำหรับการส่ง ดังแสดงในรูปด้านล่าง สิ่งนี้เทียบเท่ากับการ "แยก" ข้อมูลโดยลดอัตราลงครึ่งหนึ่ง “QAM” หมายถึงกระบวนการแยกสัญญาณ X และ Y ซึ่ง ณ จุดนั้นอัตราจะลดลงครึ่งหนึ่ง นั่นคือ 224Gbit/s “16” หมายความว่าสัญญาณ X และ Y ถูกแบ่งออกเป็นสี่สัญญาณ ลดอัตราจาก 224Gbit/s ก่อนหน้านี้เป็น 56Gbit/s คงมีคนถามว่าทำไมต้องลด baud rate ? เนื่องจากจากเทคโนโลยีวงจรปัจจุบัน 100Gbit / s ใกล้ถึงขีดจำกัดของ "คอขวดอิเล็กทรอนิกส์" หากเราเพิ่มอัตราต่อไป ปัญหาต่างๆ เช่น สัญญาณขาดหาย การกระจายพลังงาน และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้ากลายเป็นเรื่องยากที่จะแก้ไข แม้ว่า หากจะแก้ไขก็ต้องใช้ต้นทุนมหาศาล
ประโยชน์: เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแหล่งกำเนิดแสงแบบหลายพาหะ เทคโนโลยี 400G แบบพาหะเดียวเป็นโซลูชันการมอดูเลตความยาวคลื่นที่ง่ายกว่าด้วยสถาปัตยกรรมที่เรียบง่ายกว่า ขนาดที่เล็กลง และการใช้พลังงานค่อนข้างต่ำ ไม่เพียงเท่านั้น มันยังให้ การจัดการเครือข่าย เนื่องจากเทคโนโลยี 400G ของผู้ให้บริการรายเดียวใช้รูปแบบการมอดูเลตลำดับที่สูงกว่า จึงสามารถเพิ่มอัตราสัญญาณและปรับปรุงประสิทธิภาพของสเปกตรัมได้มากกว่า 300% ซึ่งจะเป็นการขยายความจุของเครือข่ายอย่างมากเพื่อรองรับผู้ใช้จำนวนมากขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการรวมระบบในระดับสูงที่ช่วยให้ระบบย่อยแต่ละระบบเชื่อมต่อกันเป็นระบบที่สมบูรณ์ ทำให้สามารถทำงานร่วมกันเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งหมายความว่าผู้ให้บริการรายเดียวเป็นโซลูชันที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพ
ข้อเสีย: เนื่องจากผู้ให้บริการรายเดียวใช้รูปแบบการมอดูเลตลำดับที่สูงกว่า จึงต้องการอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนแบบออพติคอลที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยลดระยะการส่งข้อมูลได้อย่างมาก (น้อยกว่า 200 กม.) และหากเทคโนโลยีไม่ทะลุทะลวง แอปพลิเคชันใน การส่งทางไกลไม่ดี ในเวลาเดียวกัน พาหะเดี่ยวมีความไวต่อสัญญาณรบกวนของเฟสเลเซอร์และเอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นของไฟเบอร์
ภาพรวมเทคโนโลยี Dual Carrier 400G
สำหรับเทคโนโลยี 400G ผู้ให้บริการรายเดียว ผู้ให้บริการคู่ 400G ใช้รูปแบบเทคโนโลยีซูเปอร์แชนเนล 2*200G ซึ่งส่วนใหญ่สร้างซูเปอร์แชนเนล 400G โดยใช้รูปแบบการมอดูเลต เช่น 8QAM, 16QAM และ QPSK และเหมาะสำหรับเครือข่ายทางไกลและรถไฟใต้ดินที่ซับซ้อน ผู้ให้บริการดูอัล 400G ส่วนใหญ่ใช้ DSP สำหรับการประมวลผลสัญญาณเพื่อแบ่งสัญญาณออปติคัล 400G หนึ่งสัญญาณเป็นสัญญาณ 200G สองสัญญาณ และ 200G หนึ่งเครื่องใช้สเปกตรัม 37.5GHz สิ่งนี้ทำให้ 400G ต้องการเพียงสเปกตรัม 75GHz เท่านั้น จึงบรรลุประสิทธิภาพสเปกตรัมที่ 5.33 บิต/วินาที/เฮิรตซ์ อัตราบอดของการประมวลผลข้อมูลจริงสำหรับสัญญาณ 400G(448 Gbit/s) คำนวณเป็น 448 ÷ 2 (dual-carrier) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud
ประโยชน์: Dual-carrier 400G มีการปรับปรุงประสิทธิภาพของสเปกตรัมมากกว่า 165% พร้อมกับการรวมระบบที่สูงขึ้น ขนาดที่เล็กลง และการใช้พลังงานที่น้อยลง ปัจจุบันเทคโนโลยีการส่งสัญญาณมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์และใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชัน 400G OTN ในขณะเดียวกัน เมื่อเทียบกับผู้ให้บริการรายเดียว 400G ผู้ให้บริการรายเดียว 400G สามารถรับส่งข้อมูลได้ไกลถึง 500 กม. ซึ่งนานกว่าเล็กน้อย เมื่อรวมกับเส้นใยการสูญเสียต่ำและ EDFA ระยะการส่งสัญญาณสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 1000 กม. ซึ่งตอบสนองความต้องการในการใช้งานการส่งสัญญาณทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อเสีย: แม้ว่า dual-carrier 400G ที่มีใยแก้วนำแสงการสูญเสียต่ำและ EDFA จะสามารถเข้าถึงระยะการส่งสัญญาณได้มากกว่า 1000 กม. แต่ก็ไม่สามารถตอบสนองความต้องการสำหรับการส่งสัญญาณทางไกลพิเศษที่เกิน 2000 กม.
เทคโนโลยี Quad-Carrier 400G
เทคโนโลยี 400G สี่พาหะหมายถึงการใช้ subcarrier สี่ตัว (แต่ละตัวมีสัญญาณ 100G) โดยใช้ Nyquist WDM (Nyquist Wavelength Division Multiplexing) การมอดูเลต PDM-QPSK เพื่อสร้างช่อง 400G ซึ่งเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณเครือข่ายหลักระยะไกลพิเศษ
ข้อดี: Quad-carrier 400G ใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว ซึ่งขณะนี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในปริมาณมาก ด้วยต้นทุนที่ต่ำและระยะการส่งข้อมูลสูงสุด 2,000 กิโลเมตร
ข้อเสีย: Quad-carrier 400G ใช้เพียงการอัพเกรดชิปเพื่อแก้ปัญหาการรวมระบบและการใช้พลังงาน การแนะนำเทคโนโลยีการบีบอัดสเปกตรัมเป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของสเปกตรัม มิฉะนั้นระบบ 100G ที่ใช้ชิป 400G ในปัจจุบันยังคงเป็นหัวใจสำคัญของระบบ 100G
