เทคโนโลยีสามประการเพื่อให้ได้อัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นสำหรับโมดูลออปติคัล

ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของคลาวด์คอมพิวติ้งและข้อมูลขนาดใหญ่ ศูนย์ข้อมูลและผู้ให้บริการโทรคมนาคมจึงมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นเรื่อยๆ สำหรับอัตราการส่งข้อมูลของโมดูลออปติคอล- ตั้งแต่ปี 1998 เป็นต้นมา โมดูลออปติคอลได้รับการอัปเกรดอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้อัตราที่สูงขึ้นและแพ็คเกจที่เล็กลง โดยทั่วไปโมดูลออปติคัลใช้โซลูชันทางเทคนิค เช่น การเพิ่มจำนวนความยาวคลื่น การเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณการส่งสัญญาณ และการเพิ่มอัตราช่องสัญญาณเดียวเพื่อให้ได้อัตราการส่งผ่านที่สูงขึ้นสำหรับโมดูลออปติคัล บทความนี้จะแนะนำวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคทั้งสามนี้โดยย่อ

1. เพิ่มจำนวนความยาวคลื่น

หลักการของการเพิ่มจำนวนความยาวคลื่นเพื่อให้ได้อัตราการส่งผ่านที่สูงขึ้นของโมดูลออปติคัลจะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการแบ่งมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น (WDM) สัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะถูกเชื่อมต่อกับเส้นใยนำแสงผ่านตัวรวมสัญญาณเพื่อส่งสัญญาณ จากนั้นสัญญาณแสงจะถูกสลายเป็นสัญญาณคลื่นแสงหลายคลื่นดั้งเดิมโดยอุปกรณ์แยกสัญญาณ ซึ่งโดยปกติจะเรียกว่าเทคโนโลยี WDM

เทคโนโลยี WDM ช่วยให้ส่งสัญญาณแสงหลายสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้บนใยแก้วนำแสงเดียวกัน ดังนั้นจึงบรรลุมัลติเพล็กซ์และปรับปรุงความสามารถในการส่งผ่านและอัตราของใยแก้วนำแสง เมื่อจำนวนความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น แต่ละความยาวคลื่นสามารถส่งสตรีมข้อมูลที่เป็นอิสระได้ เพื่อให้สามารถส่งสตรีมข้อมูลหลายรายการบนไฟเบอร์ออปติกเดียวกันได้ จึงเป็นการเพิ่มความสามารถในการรับส่งข้อมูลโดยรวม วิธีการนี้สามารถเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลของโมดูลออปติคัลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนอื่นๆ ของโมดูลออปติคัล

ด้วยเทคโนโลยี WDM สัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันสามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้อย่างอิสระ และจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถบรรลุเป้าหมายของอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นของโมดูลออปติคัลได้ และยังสามารถปรับปรุงอัตราการใช้และประสิทธิภาพการส่งผ่านของใยแก้วนำแสงได้อีกด้วย

โมดูลออปติคัลจะใช้เทคโนโลยี CWDM, LWDM และ SWDM ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับช่วงความยาวคลื่น

(1) เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นหยาบ CWDM ช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 1270nm-1610nm ช่วงความยาวคลื่นคือ 20nm และความยาวคลื่น 8 ถึง 16 สามารถมัลติเพล็กซ์บนใยแก้วนำแสงเดียวกัน โมดูลออปติคอลตัวแทนประกอบด้วย QSFP+ LR4 และ QSFP28 CWDM4

(2) เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นละเอียด LWDM ช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 1269nm ถึง 1332nm ซึ่งอยู่ในวง O ช่วงความยาวคลื่นคือ 4nm และความยาวคลื่นในการทำงานคือ 1295nm, 1300nm, 1304nm และ 1309nm โมดูลออปติคัลที่เป็นตัวแทน ได้แก่ QSFP28 LR4, QSFP28 ER4 และ QSFP28 ZR4

(3) เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นสั้น SWDM ช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 850 ถึง 950 นาโนเมตร ช่วงเวลาของแบนด์คือ 30 นาโนเมตร และหน้าต่างสี่แบนด์คือ 850 นาโนเมตร 880 นาโนเมตร 910 นาโนเมตร และ 940 นาโนเมตร โมดูลออปติคัลที่เป็นตัวแทนคือ 40G SWDM4 แบบหลายโหมดและ 100G SWDM4

2. เพิ่มจำนวนช่องส่งสัญญาณ

โดยการเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณในการส่งสัญญาณ จะใช้หลายช่องสัญญาณที่มีความยาวคลื่นเท่ากันในการส่งสัญญาณ ซึ่งเรียกว่าเทคโนโลยีออปติคัลแบบขนาน ความยาวคลื่นในการทำงานคือ 850nm และ 1310nm ซึ่งเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับ 4*25G, 4*50G และ 8*50G โมดูลออปติคอลที่เป็นตัวแทน ได้แก่ QSFP+ SR4, QSFP28 SR4 และ QSFP-DD SR4

3. เพิ่มอัตราช่องสัญญาณเดียว

NRZ (การมอดูเลตแบบไม่กลับเป็นศูนย์) และ PAM4 (การมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์ 4 ระดับ) เป็นเทคโนโลยีการมอดูเลตทั่วไปสองเทคโนโลยีที่ใช้เพื่อเพิ่มอัตราช่องสัญญาณเดียวของโมดูลออปติคัล

เทคโนโลยี NRZ เป็นวิธีการมอดูเลตแบบไบนารีทั่วไปที่ส่งพัลส์ของแอมพลิจูดคงที่ในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกาเพื่อแสดงบิตข้อมูล อัตราการส่งข้อมูลของเทคโนโลยี NRZ มีจำกัด เนื่องจากสามารถส่งได้เพียงหนึ่งบิตต่อหน่วยเวลาเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี NRZ ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารด้วยแสงหลายระบบ

เทคโนโลยี PAM4 เข้ารหัสข้อมูลโดยส่ง 4 พัลส์ที่มีแอมพลิจูดต่างกันในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการมอดูเลตแบบไบนารี่แบบดั้งเดิม PAM4 สามารถส่งบิตต่อหน่วยเวลาได้มากขึ้น ส่งผลให้อัตราการส่งข้อมูลของช่องสัญญาณเดียวเพิ่มขึ้น เทคโนโลยี PAM4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารด้วยแสงความเร็วสูงและการเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูล

ในฐานะเทคโนโลยีการส่งสัญญาณเชื่อมต่อโครงข่ายความเร็วสูงรุ่นต่อไป PAM4 มีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นต่อช่องสัญญาณต่อหน่วยเวลาโดยมีระดับสัญญาณมากขึ้น ในขณะที่มั่นใจได้ว่าจำนวนช่องสัญญาณในปัจจุบันและอุปกรณ์ออปติคัลที่มีอยู่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อัตราอินเทอร์เฟซเครือข่ายสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของเดิมโดยการอัพเกรดชิปไฟฟ้าภายในของโมดูลออปติคัล โมดูลออปติคัลที่เป็นตัวแทนประกอบด้วย 50G SFP56-DD SR (1*50G PAM4), 200G QSFP56 FR4 (4*50G PAM4) และ 400G QSFP-DD SR8 (8*50G PAM4)

เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณ NRZ แบบเดิม สัญญาณ PAM4 จะมีระดับสัญญาณเพิ่มอีก 2 ระดับสำหรับการส่งสัญญาณ ในช่วงสัญลักษณ์เดียวกัน อัตราบิตของสัญญาณ PAM4 จะเป็นสองเท่าของสัญญาณ NRZ

เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโมดูลออปติคอล, โปรดติดต่อเราตอนนี้.