Drie technologieën om hogere transmissiesnelheden voor optische modules te bereiken

Met de snelle opkomst van cloud computing en big data stellen datacenters en telecomoperatoren steeds hogere eisen aan de transmissiesnelheidoptische modules. Sinds 1998 zijn optische modules voortdurend geüpgraded naar hogere tarieven en kleinere pakketten. Optische modules gebruiken over het algemeen technische oplossingen zoals het vergroten van het aantal golflengten, het vergroten van het aantal signaaltransmissiekanalen en het verhogen van de enkelkanaalssnelheid om hogere transmissiesnelheden voor optische modules te bereiken. In dit artikel worden deze drie technische oplossingen kort geïntroduceerd.

1. Vergroot het aantal golflengten

Het principe van het vergroten van het aantal golflengten om een ​​hogere transmissiesnelheid van de optische module te bereiken is gebaseerd op de golflengteverdelingsmultiplextechnologie (WDM). Optische signalen met verschillende golflengten worden via een combiner aan een optische vezel gekoppeld voor transmissie, en vervolgens wordt het optische signaal door een demultiplexer, die gewoonlijk WDM-technologie wordt genoemd, ontleed in de oorspronkelijke meervoudige optische golfsignalen.

WDM-technologie maakt het mogelijk meerdere optische signalen van verschillende golflengten op dezelfde optische vezel te verzenden, waardoor multiplexing wordt bereikt en de transmissiecapaciteit en -snelheid van de optische vezel wordt verbeterd. Wanneer het aantal golflengten wordt vergroot, kan elke golflengte een onafhankelijke datastroom transporteren, zodat meerdere datastromen op dezelfde optische vezel kunnen worden verzonden, waardoor de algehele transmissiecapaciteit wordt vergroot. Deze methode kan de transmissiesnelheid van de optische module effectief verhogen zonder andere delen van de optische module te veranderen.

Dankzij de WDM-technologie kunnen optische signalen van verschillende golflengten onafhankelijk in de optische vezel worden verzonden, zonder dat ze met elkaar interfereren. Op deze manier kan het doel van een hogere transmissiesnelheid van de optische module worden bereikt, en kunnen ook de benuttingsgraad en transmissie-efficiëntie van de optische vezel worden verbeterd.

Afhankelijk van het golflengte-interval zullen optische modules CWDM-, LWDM- en SWDM-technologieën gebruiken.

(1) CWDM-multiplextechnologie met grove golflengteverdeling, het golflengtebereik ligt tussen 1270 nm-1610 nm, het golflengte-interval is 20 nm en 8 tot 16 golflengten kunnen op dezelfde optische vezel worden gemultiplext. Representatieve optische modules zijn onder meer QSFP+ LR4 en QSFP28 CWDM4.

(2) LWDM-multiplextechnologie met fijne golflengteverdeling, het golflengtebereik ligt tussen 1269 nm en 1332 nm, behorend tot de O-band, het golflengte-interval is 4 nm en de bedrijfsgolflengten zijn 1295 nm, 1300 nm, 1304 nm en 1309 nm. Representatieve optische modules zijn onder meer QSFP28 LR4, QSFP28 ER4 en QSFP28 ZR4.

(3) SWDM-multiplextechnologie met korte golflengteverdeling, het golflengtebereik ligt tussen 850 en 950 nm, het bandinterval is 30 nm en de vier bandvensters zijn 850 nm, 880 nm, 910 nm en 940 nm. De representatieve optische modules zijn multi-mode 40G SWDM4 en 100G SWDM4.

2. Verhoog het aantal signaaloverdrachtkanalen

Door het aantal signaaltransmissiekanalen te vergroten, worden meerdere kanalen met dezelfde golflengte gebruikt om signalen te verzenden, wat parallelle optische technologie wordt genoemd. De operationele golflengten zijn 850 nm en 1310 nm, wat een kosteneffectieve oplossing is voor 4*25G, 4*50G en 8*50G. Representatieve optische modules zijn onder meer QSFP+ SR4, QSFP28 SR4 en QSFP-DD SR4.

3. Verhoog de eenkanaalssnelheid

NRZ (non-return-to-zero modulation) en PAM4 (pulsamplitudemodulatie met 4 niveaus) zijn twee veelgebruikte modulatietechnologieën die worden gebruikt om de enkelkanaalssnelheid van optische modules te verhogen.

NRZ-technologie is een gebruikelijke binaire modulatiemethode die in elke klokcyclus een puls met een vaste amplitude verzendt om de databit weer te geven. De transmissiesnelheid van NRZ-technologie is beperkt omdat deze slechts één bit per tijdseenheid kan verzenden. NRZ-technologie wordt echter nog steeds veel gebruikt in veel optische communicatiesystemen.

PAM4-technologie codeert gegevens door in elke klokcyclus vier pulsen met verschillende amplitudes te verzenden. Vergeleken met de traditionele binaire modulatiemethode kan PAM4 meer bits per tijdseenheid verzenden, waardoor de transmissiesnelheid van een enkel kanaal wordt verhoogd. PAM4-technologie wordt op grote schaal gebruikt in snelle optische communicatie en datacenterinterconnectie.

Als de volgende generatie high-speed signaalinterconnectietransmissietechnologie bereikt PAM4 een hogere transmissiesnelheid per kanaal per tijdseenheid met zijn hogere signaalniveaus. Terwijl ervoor wordt gezorgd dat het huidige aantal kanalen en bestaande optische apparaten onveranderd blijven, kan de netwerkinterfacesnelheid worden verhoogd tot tweemaal het origineel door de interne elektrische chip van de optische module te upgraden. Representatieve optische modules omvatten 50G SFP56-DD SR (1*50G PAM4), 200G QSFP56 FR4 (4*50G PAM4) en 400G QSFP-DD SR8 (8*50G PAM4).

Vergeleken met het traditionele NRZ-signaal heeft het PAM4-signaal nog twee niveausignalen voor signaaloverdracht. In dezelfde symboolperiode is de bitsnelheid van het PAM4-signaal tweemaal zo groot als die van het NRZ-signaal.

Voor meer informatie overoptische modules, Alsjeblieftneem contact met ons opnu.