dwdm密集波分技术经历了越来越高的调制速率,包括1.25g nrz,2.5g nrz,10g nrz以及25g nrz,采用高阶调制pam4的有50g pam4和100g pam4两种速率;以及当前非常具有竞争力的dwdm相干调制技术,主要面向200g和400g,以及未来的800g高带宽业务。
pam4 dwdm光模块可插入嵌入式dwdm,可直接插入适当的数据中心路由器或交换机,无需单独的dwdm转换器平台,显著降低成本并简化部署和维护。此外,通过适当的色散补偿模块 (dcm) 和edfa放大系统,可以将pam4模块添加到现有的dwdm网络中以实现混合传输。
基于pam4高阶调制的下一代产品形态有:50g(1x50g pam4)、100g(2x50g pam4)和100g(1x100g pam4)。
50g(1x50g pam4)方案
采用50g(1x50g pam4)方案的光模块有 (c-band,50ghz波长间隔)。该产品采用sfp56封装,和sfp 保持一致大小,可不改变原来的部署架构,直接升级至50g。光口侧和电口侧均采用50g pam4调制,发射端采用dwdm eml激光器,在dcm色散补偿和edfa的加持下,可以满足至少80km传输近距离要求。单纤总带宽支持96波x50g=4800g,其工业级温度产品形态可以满足5g前传系统的需求。
图1:50g sfp56 dwdm光模块原理图
100g(2x50g pam4)方案
采用100g(2x50g pam4)方案的光模块有100g qsfp28 dwdm光模块(c-band,50ghz波长间隔),业内通常把该产品叫做100g pam4 qsfp28,其光口由2路不同的50g dwdm波长承载了100ge的业务。电口侧采用4x25g nrz,而光口侧有两种方案:cs接口和lc接口。cs接口采用2进2出,共4根光纤;双工lc接口方案内部采用wdm复用技术,仅用2根光纤即可实现传输。在dcm色散补偿和edfa的加持下,可以满足至少80km传输近距离要求,单纤总带宽支持96波x50g=4800g。
图2:100g qsfp28 dwdm光模块(cs接口)原理图
图3:100g qsfp28 dwdm光模块(lc接口)原理图
100g(1x100g pam4)方案
采用100g(1x100g)方案的光模块有100g qsfp28 dwdm光模块(c-band,100ghz)。该产品主要采用dwdm光源 硅光调制技术实现。在dcm edfa的加持下,满足80km传输,单纤总带宽支持48波x100g=4800g。
图4:100g qsfp28 dwdm光模块原理图
pam4 dwdm光模块凭借其优势,通常用于100g和400g建设,例如点对点数据中心互连 (dci)、基于dwdm的100g以太网城域接入、园区和企业链路、5g移动接入建筑学等。针对数据中心dci 80km~120km应用距离,基于高阶pam4调制50g/100g dwdm技术以低成本的优势,可以与相干200g/100g dwdm技术竞争市场份额。如下表所示:
比较项目 | 双波50g pam4 dwdm方案 | 单波100g pam4方案 | 相干dp-qpsk方案 |
产品功耗 | 5.5w左右 | 5.5w左右 | 大于20w |
产品封装 | qsfp28 | qsfp28 | cfp2/cfp |
dwdm间隔 | 50ghz | 100ghz | 50ghz |
edfa是否需要 | 需要 | 需要 | 需要 |
dcm色散补偿 | 需要 | 需要 | 不需要 |
rx osnr容限 | 非常低,最多级联2个edfa | 非常低,最多级联2个edfa | 高,可级联n个edfa |
典型总带宽 | 96x50g | 48x100g | 96x100g |
是否可以实现单纤双纤传输 | 容易 | 容易 | 非常困难,需要两个不同itla光源。 |
传输距离 | 80km~120km | 80km~100km | 远大于80km |
数据中心dci应用 | 直接用于交换机和路由器,成本低 | 直接用于交换机和路由器,成本低 | 相干模块无法直接插入交换机和路由器,需要相干子系统配合,成本高 |
表1:50g pam4 dwdm系统 vs 100g pam4 dwdm系统 vs 100g dwdm相干系统