基于PAM4调制的下一代DWDM光模块

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)。

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50G SFP56 DWDM光模块 (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。

50G SFP56 DWDM光模块原理图

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。

100G QSFP28 DWDM光模块(CS接口)原理图

图2:100G QSFP28 DWDM光模块(CS接口)原理图

100G QSFP28 DWDM光模块(LC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。

100G QSFP28 DWDM光模块原理图

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

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