PAM4 与相干光学器件：哪个更适合100G DWDM？

随着对5G、云计算和存储网络等高速网络应用的需求不断增加，光传输网络也在迅速发展。100G DWDM解决方案逐渐改进并趋于成熟。在100G DWDM网络传输中，100G PAM4模块和CFP2相干模块是最受欢迎的选择。直接调制和相干技术可以轻松将传输距离扩展到80km，甚至对于城域网和DWDM网络可以达到1000km。那么，这两种技术之间有什么区别呢？哪一种更适合100G DWDM传输呢？相信在阅读本文后您将找到答案。

100G PAM4 QSFP28 VS 相干光学

在某些方面，相干CFP/CFP2光模块与PAM4 QSFP28模块不同。然而，在100G网络应用方面它们确实有一些相似之处。

什么是 PAM4 模块？

QSFP28 PAM4是一种用四个不同的信号电平对两位数据进行编码的技术。在此之前，40G和100G长距离传输采用传统的二进制NRZ调制格式。PAM4 模块通过四种模式对两个数据位进行编码，使连接带宽加倍，每个信号电平代表2位逻辑信息。它在多阶调制中发挥着关键作用，使PAM4成为100G DWDM解决方案中最高效和最具成本效益的推动者。

T通常，PAM4技术的常见类型包括50G（1*50G PAM4）、200G（4*50G PAM4）和400G（8*50G/4*100G PAM4）。100G PAM4 QSFP28 光模块 采用PAM4调制技术实现高速信号传输，适用于大型数据中心、校园和企业网络中的100G构建。

图1：100G PAM4信号技术

什么是相干技术和光学？

相干技术利用光的振幅、相位和偏振来聚焦更多数据在正在传输的波上。因此，通过采用数字信号处理器（DSP），可以在单个波长上实现更高的比特率。CFP DCO（数字相干光学），CFP2 ACO（模拟相干光学），CFP2 DCO（数字相干光学）、CFP2相干DCO是使用相干技术实现100G DWDM传输的常见光模块类型。

• CFP DCO：它具有集成的数字信号处理芯片（DSP），这意味着可以在没有独立DSP和色散补偿模块（DCM）的情况下提高放大和接收灵敏度。此外，CFP DCO还配备了电子色散补偿（EDC），可实现超过100km的数据传输。

• CFP2 ACO： CFP2 ACO的宽度是CFP的一半。由于当今的CFP2 DWDM收发器是模拟的，因此它需要主板上专用的DSP。因此，在某种程度上为主板增加了额外的功耗和成本。

• 100G CFP2 DCO： 与CFP2 ACO不同，CFP2 DCO集成了DSP ASIC，但价格也更昂贵。此外，它可以满足使用不带DSP的CFP2的供应商的需求，并支持更好的波长利用率。

  

图 2：DWDM 解决方案中相干光学工作原理

PAM4和相干光学的优缺点

下表详细描述了在100G DWDM网络应用中，QSFP28 PAM4和相干模块的优缺点

	优势	缺点
100G PAM4 QSFP28	简单且成本效益高：可直接用于嵌入式DWDM网络的交换机中。	需额外的放大器：针对超过5km的传输，需要额外的放大器、DWDM复用器和色散补偿器。
	更高的带宽和较低的功耗： 通过使用四种模式编码两个数据位，PAM4模块将连接的带宽提高一倍，并降低功耗。	噪音干扰： 会产生更高的信噪比（SNR）。
相干光学：	配备内置DSP芯片 和电子色散补偿（EDC）以提高放大和接收灵敏度。	更高的功耗，项目成本更高。
	非常适用于 1000公里长距离传输	高要求： 链路两端需要来自同一供应商的两个DSP。在某些情况下，线卡必须相同。

结论

总的来说，无论是PAM4模块还是相干光学在100G DWDM网络传输中都能有效发挥作用。不同的是，100G PAM4光模块在成本效益上更为优越，适用于80km以内的传输，而100G相干光学则更适用于超过100km的传输，但在设备方面也存在一些限制。数据中心和企业可以根据它们的具体要求选择任何组合的光模块。