ثلاث تقنيات لتحقيق معدلات نقل أعلى للوحدات الضوئية

مع الارتفاع السريع للحوسبة السحابية والبيانات الضخمة، أصبحت مراكز البيانات ومشغلي الاتصالات لديها متطلبات أعلى وأعلى لمعدل نقل البيانات.الوحدات البصرية. منذ عام 1998، تم ترقية الوحدات البصرية بشكل مستمر نحو معدلات أعلى وحزم أصغر. تستخدم الوحدات الضوئية عمومًا حلولًا تقنية مثل زيادة عدد الأطوال الموجية، وزيادة عدد قنوات نقل الإشارة، وزيادة معدل القناة الواحدة لتحقيق معدلات نقل أعلى للوحدات الضوئية. تقدم هذه المقالة بإيجاز هذه الحلول التقنية الثلاثة.

1. زيادة عدد الأطوال الموجية

يعتمد مبدأ زيادة عدد الأطوال الموجية لتحقيق معدل إرسال أعلى للوحدة الضوئية على تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM). تقترن الإشارات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة بألياف ضوئية من خلال مجمع للإرسال، ثم تتحلل الإشارة الضوئية إلى إشارات الموجات الضوئية المتعددة الأصلية بواسطة أداة إزالة تعدد الإرسال، والتي تسمى عادةً تقنية WDM.

تسمح تقنية WDM بإرسال إشارات ضوئية متعددة بأطوال موجية مختلفة على نفس الألياف الضوئية، وبالتالي تحقيق تعدد الإرسال وتحسين قدرة الإرسال ومعدل الألياف الضوئية. عند زيادة عدد الأطوال الموجية، يمكن لكل طول موجي أن يحمل دفق بيانات مستقل، بحيث يمكن نقل تدفقات بيانات متعددة على نفس الألياف الضوئية، وبالتالي زيادة سعة النقل الإجمالية. يمكن لهذه الطريقة زيادة معدل نقل الوحدة الضوئية بشكل فعال دون تغيير الأجزاء الأخرى من الوحدة الضوئية.

من خلال تقنية WDM، يمكن نقل الإشارات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة بشكل مستقل في الألياف الضوئية، ولن تتداخل مع بعضها البعض. بهذه الطريقة، يمكن تحقيق هدف معدل نقل أعلى للوحدة الضوئية، ويمكن أيضًا تحسين معدل الاستخدام وكفاءة الإرسال للألياف الضوئية.

اعتمادًا على الفاصل الزمني للطول الموجي، ستستخدم الوحدات الضوئية تقنيات CWDM وLWDM وSWDM.

(1) تكنولوجيا تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن CWDM، يتراوح نطاق الطول الموجي بين 1270 نانومتر - 1610 نانومتر، والفاصل الزمني لطول الموجة هو 20 نانومتر، ويمكن مضاعفة أطوال الموجات من 8 إلى 16 على نفس الألياف الضوئية. تشمل الوحدات الضوئية التمثيلية QSFP+ LR4 وQSFP28 CWDM4.

(2) تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الدقيق LWDM، يتراوح نطاق الطول الموجي بين 1269 نانومتر و1332 نانومتر، وينتمي إلى النطاق O، وفاصل الطول الموجي 4 نانومتر، وأطوال موجات التشغيل هي 1295 نانومتر، و1300 نانومتر، و1304 نانومتر، و1309 نانومتر. تشمل الوحدات الضوئية التمثيلية QSFP28 LR4، وQSFP28 ER4، وQSFP28 ZR4.

(3) تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي القصير SWDM، يتراوح نطاق الطول الموجي بين 850 و950 نانومتر، والفاصل الزمني للنطاق 30 نانومتر، ونوافذ النطاق الأربعة هي 850 نانومتر، و880 نانومتر، و910 نانومتر، و940 نانومتر. الوحدات البصرية التمثيلية هي 40G SWDM4 متعددة الأوضاع و100G SWDM4.

2. زيادة عدد قنوات نقل الإشارة

ومن خلال زيادة عدد قنوات نقل الإشارة، يتم استخدام قنوات متعددة بنفس الطول الموجي لنقل الإشارات، وهو ما يسمى بالتقنية الضوئية المتوازية. أطوال موجات التشغيل هي 850 نانومتر و1310 نانومتر، وهو حل فعال من حيث التكلفة لـ 4*25G، 4*50G و8*50G. تشمل الوحدات الضوئية التمثيلية QSFP+ SR4، وQSFP28 SR4، وQSFP-DD SR4.

3. زيادة معدل القناة الواحدة

يعد NRZ (تعديل عدم العودة إلى الصفر) و PAM4 (تعديل سعة النبض ذو 4 مستويات) من تقنيات التعديل الشائعة المستخدمة لزيادة معدل القناة الواحدة للوحدات الضوئية.

تقنية NRZ هي طريقة تعديل ثنائية شائعة ترسل نبضة ذات سعة ثابتة في كل دورة ساعة لتمثيل بت البيانات. معدل الإرسال لتقنية NRZ محدود لأنه يمكنه إرسال بت واحد فقط لكل وحدة زمنية. ومع ذلك، لا تزال تقنية NRZ مستخدمة على نطاق واسع في العديد من أنظمة الاتصالات البصرية.

تقوم تقنية PAM4 بتشفير البيانات عن طريق إرسال 4 نبضات بسعات مختلفة في كل دورة على مدار الساعة. بالمقارنة مع طريقة التعديل الثنائي التقليدية، يمكن لـ PAM4 إرسال المزيد من البتات لكل وحدة زمنية، وبالتالي زيادة معدل الإرسال لقناة واحدة. تم استخدام تقنية PAM4 على نطاق واسع في الاتصالات البصرية عالية السرعة والربط البيني لمراكز البيانات.

باعتبارها الجيل التالي من تكنولوجيا نقل ربط الإشارة عالي السرعة، تحقق PAM4 معدل إرسال أعلى لكل قناة لكل وحدة زمنية مع مستويات إشارة أكبر. مع ضمان بقاء العدد الحالي من القنوات والأجهزة البصرية الموجودة دون تغيير، يمكن زيادة معدل واجهة الشبكة إلى ضعف المعدل الأصلي عن طريق ترقية الشريحة الكهربائية الداخلية للوحدة الضوئية. تشتمل الوحدات الضوئية التمثيلية على 50G SFP56-DD SR (1*50G PAM4)، و200G QSFP56 FR4 (4*50G PAM4)، و400G QSFP-DD SR8 (8*50G PAM4).

بالمقارنة مع إشارة NRZ التقليدية، تحتوي إشارة PAM4 على إشارتين إضافيتين لنقل الإشارة. وفي نفس فترة الرمز، يكون معدل البت لإشارة PAM4 ضعف معدل إشارة NRZ.

لمعرفة المزيد عنالوحدات البصرية، لو سمحتاتصل بناالآن.