Trois technologies pour atteindre des taux de transmission plus élevés pour les modules optiques

Avec l'essor rapide du cloud computing et du big data, les centres de données et les opérateurs de télécommunications ont des exigences de plus en plus élevées en matière de taux de transmission des données.modules optiques. Depuis 1998, les modules optiques ont été continuellement mis à niveau vers des tarifs plus élevés et des boîtiers plus petits. Les modules optiques utilisent généralement des solutions techniques telles que l'augmentation du nombre de longueurs d'onde, l'augmentation du nombre de canaux de transmission du signal et l'augmentation du débit monocanal pour obtenir des débits de transmission plus élevés pour les modules optiques. Cet article présente brièvement ces trois solutions techniques.

1. Augmentez le nombre de longueurs d'onde

Le principe d'augmenter le nombre de longueurs d'onde pour obtenir un taux de transmission plus élevé du module optique est basé sur la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM). Des signaux optiques de différentes longueurs d'onde sont couplés à une fibre optique via un combineur pour la transmission, puis le signal optique est décomposé en signaux d'ondes optiques multiples d'origine par un démultiplexeur, généralement appelé technologie WDM.

La technologie WDM permet de transmettre plusieurs signaux optiques de différentes longueurs d'onde sur la même fibre optique, réalisant ainsi le multiplexage et améliorant la capacité et le débit de transmission de la fibre optique. Lorsque le nombre de longueurs d'onde augmente, chaque longueur d'onde peut transporter un flux de données indépendant, de sorte que plusieurs flux de données puissent être transmis sur la même fibre optique, augmentant ainsi la capacité de transmission globale. Ce procédé peut augmenter efficacement le taux de transmission du module optique sans modifier les autres parties du module optique.

Grâce à la technologie WDM, des signaux optiques de différentes longueurs d'onde peuvent être transmis indépendamment dans la fibre optique et n'interféreront pas les uns avec les autres. De cette manière, l'objectif d'un taux de transmission plus élevé du module optique peut être atteint, et le taux d'utilisation et l'efficacité de transmission de la fibre optique peuvent également être améliorés.

En fonction de l'intervalle de longueur d'onde, les modules optiques utiliseront les technologies CWDM, LWDM et SWDM.

(1) Technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde grossière CWDM, la plage de longueurs d'onde est comprise entre 1270 nm et 1610 nm, l'intervalle de longueur d'onde est de 20 nm et 8 à 16 longueurs d'onde peuvent être multiplexées sur la même fibre optique. Les modules optiques représentatifs incluent QSFP+ LR4 et QSFP28 CWDM4.

(2) Technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde fine LWDM, la plage de longueurs d'onde est comprise entre 1269 nm et 1332 nm, appartenant à la bande O, l'intervalle de longueur d'onde est de 4 nm et les longueurs d'onde de fonctionnement sont de 1295 nm, 1300 nm, 1304 nm et 1309 nm. Les modules optiques représentatifs incluent QSFP28 LR4, QSFP28 ER4 et QSFP28 ZR4.

(3) Technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde courte SWDM, la plage de longueurs d'onde est comprise entre 850 et 950 nm, l'intervalle de bande est de 30 nm et les quatre fenêtres de bande sont de 850 nm, 880 nm, 910 nm et 940 nm. Les modules optiques représentatifs sont les SWDM4 40G multimodes et SWDM4 100G.

2. Augmenter le nombre de canaux de transmission du signal

En augmentant le nombre de canaux de transmission de signaux, plusieurs canaux de même longueur d'onde sont utilisés pour transmettre des signaux, ce que l'on appelle la technologie optique parallèle. Les longueurs d'onde de fonctionnement sont de 850 nm et 1 310 nm, ce qui constitue une solution rentable pour 4*25G, 4*50G et 8*50G. Les modules optiques représentatifs incluent QSFP+ SR4, QSFP28 SR4 et QSFP-DD SR4.

3. Augmenter le tarif monocanal

NRZ (modulation sans retour à zéro) et PAM4 (modulation d'amplitude d'impulsion à 4 niveaux) sont deux technologies de modulation courantes utilisées pour augmenter le débit monocanal des modules optiques.

La technologie NRZ est une méthode de modulation binaire courante qui envoie une impulsion d'amplitude fixe à chaque cycle d'horloge pour représenter le bit de données. Le débit de transmission de la technologie NRZ est limité car elle ne peut transmettre qu'un seul bit par unité de temps. Cependant, la technologie NRZ est encore largement utilisée dans de nombreux systèmes de communication optique.

La technologie PAM4 code les données en envoyant 4 impulsions d'amplitudes différentes à chaque cycle d'horloge. Par rapport à la méthode de modulation binaire traditionnelle, PAM4 peut transmettre plus de bits par unité de temps, augmentant ainsi le taux de transmission d'un seul canal. La technologie PAM4 a été largement utilisée dans les communications optiques à haut débit et l'interconnexion des centres de données.

En tant que nouvelle génération de technologie de transmission d'interconnexion de signaux à grande vitesse, PAM4 atteint un taux de transmission plus élevé par canal et par unité de temps grâce à ses niveaux de signal plus élevés. Tout en garantissant que le nombre actuel de canaux et de dispositifs optiques existants reste inchangé, le débit d'interface réseau peut être augmenté jusqu'à deux fois par rapport à l'original en mettant à niveau la puce électrique interne du module optique. Les modules optiques représentatifs incluent 50G SFP56-DD SR (1*50G PAM4), 200G QSFP56 FR4 (4*50G PAM4) et 400G QSFP-DD SR8 (8*50G PAM4).

Par rapport au signal NRZ traditionnel, le signal PAM4 dispose de deux signaux de niveau supplémentaires pour la transmission du signal. Dans la même période symbole, le débit du signal PAM4 est le double de celui du signal NRZ.

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