100G DWDM光模块中的PAM4与相干技术

易飞扬

通过使用标准的光模块（例如CFP和QSFP28），数据中心内的100G传输成为可能。尽管它们非常适合在机架和数据中心内传输100G流量，但是当需要长距离传输100G流量时（例如，不同数据中心之间的长距离连接（例如超过40km）），这将成为一个问题，这就需要100G DWDM光模块。

由于DWDM SFP收发器被广泛用于10G网络容量的扩展，因此DWDM技术在业界并不是新事物。在功能方面，100G DWDM与它的前身非常相似。但是，在100G网络中它通常用于实现更长距离的传输。

PAM4和相干是两个行业领先的解决方案，可提供更大的带宽和传输距离。在比较100G DWDM PAM4与相干光模块时，它取决于网络需要哪些功能并从中受益。在本文中，大家将分析这两种选择，以帮助企业做出明智的决定。

PAM4光模块

创建脉冲幅度调制（或PAM4光器件）是为了响应短距离链路对光模块的需求。它使用四个不同的脉冲幅度来传达信息。每个幅度都有两位，这使数据速率加倍，并使PAM4的带宽效率是传统二进制模型的两倍。

PAM4优势

在PAM4之前，二进制NRZ调制格式用于100G长距离和40G数据传输网络。PAM4带有四个不同的码型，用于对两个数据位进行编码，因此，采用这种调制格式，连接的带宽可以增加一倍。如今，单波长PAM4调制技术正在被使用，因为它被认为是100G数据传输的最有效和最具成本效益的推动力。

PAM4光模块可以直接用于嵌入式DWDM网络的交换机中。这对于愿意构建嵌入式DWDM数据网络的客户是一种经济高效且简单的解决方案。

PAM4缺点

它的缺点之一是PAM4光模块传输超过5km需要放大器。在这种情况下，需要一个单独的DWDM多路复用器，该多路复用器需配备色散补偿和一个放大器来连接数据中心。另外，如果将PAM4光模块与现有DWDM网络配合使用，则必须先准备DCM和放大器，以免日后出现问题。

另一个缺点是PAM4容易受到噪声干扰。其额外的电压电平要求减小的电平间隔，从而导致需要更高的信噪比，这也是为什么PAM4在短距离光学系统中效果最好的原因。

案例一：5km以下的应用

案例二：5km以上的应用

相干光模块

相干光通信是采用本振光进行相干检测的光传输，它采用数字信号处理器（DSP）。它具有达到甚至超过100吉比特的传输速率的能力，仅需要一对光纤就可以传输太比特的数据，通常用于长距离应用。

相干优势

相干光模块主要优点是内置的DSP芯片和电子色散补偿（EDC），这是PAM4所没有的。这种芯片不需要单独的DSP和色散补偿模块，而是使用EDC来提高放大率。

相干光学器件的传输距离可达1000km，无需第三方系统即可进行长距离支撑。使用无线电通信中的技术，相干光学可以提高接收器灵敏度，同时保持选择性调谐，这样可以使通道间距接近但仍保持分离。

相干劣势

尽管CFP和CFP2数字相干光学器件可以快速高效地工作，但与其他封装相比，它们使用的功率更大且成本更高，这些缺点可能会影响总运营成本，这给在经济预算内需要优质100G DWDM可插拔光模块的企业带来了挑战。

相干光模块的另一个缺点是，在链路的两端，将需要两个来自同一供应商的DSP。不同的DSP不能一起工作，在某些情况下，线卡也必须相同。

总结

综上所述，在80km以内可选择100G PAM4光模块，超过80km可选择100G相干光模块，数据中心也可以根据其特定要求以任意组合使用光模块。流行的DWDM技术已扩展到200G速率，有助于保持数据通信网络的复杂性和降低成本。与无源复用器启用多通道CWDM/ DWDM网络的10G以下服务相比，DWDM将成为100G系统的主要复用器。