في عصر 400G لمراكز البيانات ، هناك طريقتان رئيسيتان للتعديل ، PAM4 المطبقة على التوصيلات الداخلية للتيار المستمر والطرق المتماسكة لـ DCI أو الوصلات البينية الطرفية.
PAM4 هو تعديل شدة يتم فيه تمثيل معدل البت عن طريق تشغيل الليزر و off. على عكس NRZ مع تعديل السعة من المستوى 2 ، فإن PAM4 هو تعديل سعة النبضة من المستوى 4 ، حيث يمثل 4 أربع حالات اتساع مختلفة. إنها تتوافق مع أربع حالات ، 00 ، 01 ، 11 ، و 10 على التوالي ، وكل رمز يمثل 2 بت من المعلومات. نتيجة لذلك ، يمكن أن يحمل PAM4 100 جيجابت في الثانية من البيانات بسرعة 53 جيجابت بالباود.
ومع ذلك ، فإن الوحدة النمطية مع تعديل PAM4 التي تحقق 400 جيجابت في الثانية تتطلب أربعة أطوال موجية مستقلة وأشعة ليزر ومعدِّلات ومستقبلات منفصلة. نظرًا لاستخدام المغيرات المباشرة ، تكون مسافة الإرسال قصيرة بشكل أساسي. ومع ذلك ، في هذا السيناريو ، تكون موارد الألياف وفيرة ، وتحمل كل ليف قناة واحدة ، حتى لو لم تكن الأطوال الموجية المتعددة مشكلة. هذا هو السبب في استخدام PAM4 للتوصيلات الداخلية للتيار المستمر عند 400G.
في سيناريو التوصيل البيني لمسافات طويلة DCI ، يبدو أن PAM4 غارقة بعض الشيء ، كيف يمكن حلها؟ التعديل المتماسك المستند إلى بروتوكول 400ZR بمعدل باود يبلغ حوالي 60 جيجابت في الثانية يعمل في تعديل 16QAM ثنائي الاستقطاب (DP-16QAM) (يتم ترميز الإشارات الضوئية في كل من الطور والسعة) يدعم أطوال موجية مفردة تحمل 400 جيجابت في الثانية أو أعلى.
يضع هذا بالطبع متطلبات أداء أعلى على وحدة الليزر الضوئية ، مما يتطلب أشعة ليزر ذات عرض خطي ضيق للغاية ومعدلات I / Q وأجهزة استقبال متماسكة. مقارنة بالتعديل المباشر الذي تستخدمه PAM4 ، يمكنها الإرسال إلى أبعد من ذلك بكثير.
لذا ، بحلول عصر 800G أو حتى 1.2T / 1.6T ، من هي أكثر هذه التقنيات تنافسية في سيناريوهات تطبيق مركز البيانات؟
مع تطور التكنولوجيا ، يمكن لجهاز الإرسال والاستقبال PAM4 100G أيضًا الوصول إلى مسافات أطول (جهاز الإرسال والاستقبال ColorZ 100G من Inphi). في عصر 800G ، ستصبح الفجوة التكنولوجية بين PAM4 والمتماسك أصغر. وتحديد ما إذا كانت التكنولوجيا قادرة على المنافسة هو مجرد مسألة النظر في التكلفة واستهلاك الطاقة. دعونا نلقي نظرة على هذين الجانبين.
أسهل طريقة لمضاعفة معدل البيانات مع الحفاظ على ثابت معدل البث بالباود هي نسخ الجهاز. يمكن لـ PAM4 ، على سبيل المثال ، استخدام أربعة أو ثمانية أطوال موجية 100G / 200G ، ويمكن أن يستخدم التعديل المتماسك طولين موجيين 400G.
هناك طريقة أخرى تتمثل في زيادة معدل البث بالباود ، مثل مضاعفته إلى حوالي 110 جيجباود. لا يزال PAM4 يتطلب أطوال موجية متعددة ، وفي حالة الوحدات المتماسكة ، يكون التعديل هو نفسه. لكن مضاعفة معدل البث بالباود سيؤدي إلى زيادة التكلفة. بالنسبة لتقنيات التماسك ، يعتمد ذلك على ما إذا كان مُعدِّل الذكاء ومستقبله قد تم تنفيذهما باستخدام InP أو فوتونات السيليكون.
بالنسبة لـ PAM4 ، يمكن استخدام تعديل EML غير المباشر ، وهو ليزر به فوسفيد الإنديوم المدمج (InP). أو مصفوفة متكاملة باستخدام مُعدِّلات الفوتون السيليكوني ومجموعة ليزر InP. ومع ذلك ، بالنسبة لكل من تقنيات PAM4 والتقنيات المتماسكة ، تكون وحدات InP أكثر تكلفة ، في حين أن ضوء السيليكون أرخص.
بالإضافة إلى ذلك ، مع تطور تقنية الرقائق من 7 نانومتر إلى 5 نانومتر أو حتى 3 نانومتر ، لا يعمل DSP على تحسين معدل المعالجة فحسب ، بل يؤدي أيضًا بشكل ممتاز أكثر فأكثر في تقليل الطاقة. يوضح الشكل التالي العلاقة بين استهلاك الطاقة DSP و CMOS للوحدة المتماسكة وجهاز الإرسال والاستقبال PAM4.
كما يتضح ، فإن استهلاك الطاقة لـ PAM4 أقل بنحو 10 مرات من استهلاك الوحدة المتماسكة بمعدلات 100G ، ولكن هذا الاختلاف يصبح أقل وضوحًا عند معدلات 800G باستخدام 5nm COMS.
ومع ذلك ، في الورقة البيضاء 800G PLUGGABLE MSA أحادية القناة 200G للورق الأبيض 800G / 1.6T ، تعتبر الوحدة القائمة على 200G لكشف التعديل المباشر لكل قناة أقل تكلفة وأقل استهلاكًا للطاقة ، مع أفضل نسبة سعر / أداء ، كما هو موضح في الجدول أدناه.
| 800G الحل | 2 × 400 جرام CWDM4 | CWDM4 | متماسك |
|---|---|---|---|
| عدد الليزر | 8 | 4 | 2 |
| المغير | DML / EML | EML | SiOh / InP عرض خط ضيق قابل للضبط ، ＞ 13 ديسيبل |
| سائق / المغير | 8 | 4 | 4 |
| PD / TIAs | 8 (PD واحد) | 4 (PD واحد) | 4 (PD متوازن) |
| النطاق الترددي للمكون | ＞ 25 جيجا هرتز | ＞ 50 جيجا هرتز | ＞ 50 جيجا هرتز |
| قيود FEC | 2E-4 | 2E-3 | يتم تحديده لاحقًا (高于 IMDD) |
| التوافق إلى الأمام | مدعومة | مدعومة | غير معتمد |
| زوج الألياف | 2 | 1 | 1 |
| استهلاك الطاقة | 16-18W | 12-14W | 20-24W |
| التكلفة | $$ | $ | $ $ $ |