Was ist der QSFPTEK 100G QSFP28 PAM4 DWDM Transceiver?

Wofür steht PAM4 in der Technologie? Warum benötigen wir PAM4-Modulation?

Der vollständige Name von PAM4 lautet Pulse-Amplitude Modulation 4-Level. Als Modulationstechnologie höherer Ordnung wurde PAM4 als Datenverbindungslösung der neuen Generation mit Merkmalen wie geringem Stromverbrauch, geringem Platzbedarf und direkter Erkennung anerkannt. 

Warum brauchen wir PAM4? Mit der rasanten Entwicklung von Big Data, Cloud Computing und KI kann die herkömmliche Verbindungsbandbreite von Rechenzentren die Anforderungen der heutigen Datenübertragung nicht mehr erfüllen. Die Einführung der PAM4-Technologie soll den Widerspruch zwischen den steigenden Bandbreitenanforderungen und der begrenzten Anzahl tatsächlicher physischer Kanäle lösen. Heute wird PAM4 im Standard mehrerer Hochgeschwindigkeits- 100G-Module, 200G-Transceiver, 400G optische Transceiver. Und es lässt sich vorhersagen, dass die PAM4-Modulation zu einer wichtigen technischen Richtung im 5G-Netzwerk werden wird.

NRZ vs PSM4, was ist der Unterschied?

NRZ (Non-Return-to-Zero)-Code ist ein Standard-daDatenübertragungsformat, das häufig in optischen 100G-Transceivern für kurze Distanzen eingesetzt wird. Das NRZ-modulierte Signal hat nur zwei Pegel, während der PAM4-Code vier Pegel hat, sodass der PAM4-Code als Überlagerung von zwei NRZ-Codes betrachtet werden kann. Bei NRZ überträgt jedes Symbol 1 Bit an Daten. Bei PAM4 überträgt jedes Symbol 2 Bit an Daten. Daher kann der PAM4-Code bei derselben Baudrate doppelt so viele Daten übertragen wie der NRZ-Code. 

Allerdings gibt es auch Herausforderungen bei der Anwendung der PAM4-Technologie. Ein niedriges SNR (Signal-to-Noise Ratio) ist eine der Herausforderungen. Aus dem Augendiagramm von NRZ und PAM4 lässt sich erkennen, dass PAM4 drei komplexe Augendiagramme aufweist und die Augenhöhe ein Drittel der von NRZ beträgt, wodurch PAM4 empfindlicher gegenüber Amplitudenrauschen ist und eine relativ höhere BER (Bit Error Rate) als NRZ aufweist. Daher wird die FEC-Funktion ( Forward Error Correction) eingesetzt, um die BER zu verringern und das SNR zu verbessern.

Signalspezifikation: NRZ vs PSM4

NRZ-Codeformat vs. PSM4-Codeformat

Augendiagramm: NRZ vs PAM4

Was ist ein 100G DWDM QSFP28 PAM4 Optical Transceiver?

QSFPTEK QSFP28 PAM4 DWDM Transceiver

Die Herstellung des 100G PAM4-Transceiver basiert auf einem hochintegrierten siliziumphotonischen Chip. Der Sendeteil des Chips verfügt über ein Paar integrierter optischer Wellenleiter-M-Z-Modulatoren, und der Empfangsteil verfügt über ein Paar Fotodetektoren. Sowohl die optischen Modulatoren als auch die Fotodetektoren haben eine Bandbreite von 25Gbps. Die übertragenen Signale werden über MUX und Demux gemultiplext und demultiplext.

Durch den Einsatz der Silizium-Photonik-Technologie wird ein PAM4-ASIC (Application Specific Integrated Circuit) mit den Eigenschaften eines Doppelträgers entwickelt und im optischen QSFP28-Modul gekapselt; dadurch verfügt das optische 100G DWDM PAM4 QSFP28-Modul über die Fähigkeit zur digitalen Signalverarbeitung und FEC (Forward Error Correction). 

Beim Einsatz im System zur Rechenzentrumsverbindung und im DWDM ( Dense Wavelength Division Multiplexing)-System unterstützt der 100G PAM4-Transceiver eine Datenübertragungsrate von bis zu 4Tb/s pro Faser und ermöglicht es mehreren Rechenzentren, sich über eine Entfernung von bis zu 80km miteinander zu verbinden und als ein einziges Rechenzentrum zu fungieren. Gleichzeitig wird die Leistungsaufnahme auf 4.5W begrenzt.

100G QSFP28 DWDM Transceiver-Testprogramm

Inphi Corporation führte als erstes den 100G QSFP28 PAM4 DWDM-Transceiver ein. Jetzt QSFPTEK hat ein proprietäres, ausgereiftes Produktions- und Testsystem für QSFP28 PAM4 DWDM-Transceiver entwickelt. QSFPTEK richtet ein vollständiges QSFP28 PAM4 DWDM-Datenübertragungssystem ein, und es wurde verifiziert, dass QSFPTEK QSFP28 PAM4 DWDM-Transceiver eine Datenrate von 4Tb/s bei einer Verbindungslänge von bis zu 80km unterstützen können. Die Testergebnisse zeigen die Toleranz des Systems gegenüber wichtigen Hindernissen, einschließlich Dispersion und nichtlinearer Fasereffekte, und bestätigen, dass das System zuverlässig ist.

QSFPTEK QSFP28 PAM4 DWDM-Module Spezifikation

- PAM4-Technologie (Farbe Z)

- Hot-Plug-fähiger QSFP28-Formfaktor mit Unterstützung für 100G Ethernet

- Unterstützt 4Tb/s Kapazität über eine einzelne Faser

- Bis zu 80km Reichweite für G.652 SMF mit Transport-Whitebox

- 5W max. Leistungsaufnahme

- kompatibel mit dem 100GHz ITU DWDM-Wellenlängenraster 

- Sender: Gekühlter EML 2*27.5Gbaud/s DWDM TOSA

- Empfänger: 2*27.5Gbaud/s Pin-PD ROSA

- 4*25G CAUI4 elektrische Schnittstelle

- Integrierter SFEC mit hohem Codierungsgewinn

- Dual-CS-Adapter

- Temperaturbereich 0 bis 70°C

Die QSFPTEK-Familie mit hoher Bandbreitendichte Optische 100G QSFP28/400G QSFP-DD-Transceiver bieten die kosteneffizienteste Lösung der Branche für Rechenzentren, Hochleistungsrechnernetze, Unternehmensnetzwerke und Anwendungen von Dienstanbietern. Willkommen zur Beratung über [email protected].

Weiterführende Lektüre:

Auswahlleitfaden für 100G QSFP28 Optische Module: Mittlere bis lange Übertragungsdistanz