สามเทคโนโลยีที่ช่วยให้โมดูลออปติกมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น

ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของระบบคลาวด์คอมพิวติ้งและข้อมูลขนาดใหญ่ ศูนย์ข้อมูลและผู้ให้บริการโทรคมนาคมจึงมีความต้องการอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นเรื่อยๆโมดูลออปติคัลตั้งแต่ปี 1998 เป็นต้นมา โมดูลออปติกได้รับการอัปเกรดอย่างต่อเนื่องให้มีอัตราที่สูงขึ้นและแพ็คเกจที่เล็กลง โดยทั่วไปแล้วโมดูลออปติกจะใช้โซลูชันทางเทคนิค เช่น การเพิ่มจำนวนความยาวคลื่น การเพิ่มจำนวนช่องส่งสัญญาณ และเพิ่มอัตราช่องสัญญาณเดียวเพื่อให้ได้อัตราการส่งสัญญาณที่สูงขึ้นสำหรับโมดูลออปติก บทความนี้จะแนะนำโซลูชันทางเทคนิคทั้งสามนี้โดยย่อ

1. เพิ่มจำนวนความยาวคลื่น

หลักการในการเพิ่มจำนวนความยาวคลื่นเพื่อให้ได้อัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นของโมดูลออปติกนั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการแบ่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์ (WDM) สัญญาณออปติกที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะถูกเชื่อมต่อเข้ากับใยแก้วนำแสงผ่านตัวรวมสัญญาณสำหรับการส่งข้อมูล จากนั้นสัญญาณออปติกจะถูกแยกย่อยเป็นสัญญาณคลื่นออปติกหลายคลื่นดั้งเดิมโดยตัวแยกสัญญาณ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าเทคโนโลยี WDM

เทคโนโลยี WDM ช่วยให้สามารถส่งสัญญาณออปติกหลายสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันบนใยแก้วนำแสงเส้นเดียวกันได้ จึงทำให้เกิดการมัลติเพล็กซ์และปรับปรุงความสามารถในการส่งสัญญาณและอัตราการส่งสัญญาณของใยแก้วนำแสง เมื่อจำนวนความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ความยาวคลื่นแต่ละช่วงสามารถส่งกระแสข้อมูลอิสระได้ ทำให้สามารถส่งสัญญาณข้อมูลหลายกระแสบนใยแก้วนำแสงเส้นเดียวกันได้ จึงเพิ่มความสามารถในการส่งสัญญาณโดยรวมได้ วิธีนี้สามารถเพิ่มอัตราการส่งสัญญาณของโมดูลออปติกได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนอื่นๆ ของโมดูลออปติก

ด้วยเทคโนโลยี WDM สัญญาณออปติกที่มีความยาวคลื่นต่างกันสามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้โดยอิสระและจะไม่เกิดการรบกวนซึ่งกันและกัน ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถบรรลุเป้าหมายอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นของโมดูลออปติกได้ และยังปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์และประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลของใยแก้วนำแสงได้อีกด้วย

ขึ้นอยู่กับช่วงความยาวคลื่น โมดูลออปติคัลจะใช้เทคโนโลยี CWDM, LWDM และ SWDM

(1) เทคโนโลยีการแบ่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์ CWDM ช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 1270nm-1610nm ช่วงความยาวคลื่นคือ 20nm และสามารถมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น 8 ถึง 16 บนใยแก้วนำแสงเส้นเดียวกันได้ โมดูลออปติกที่เป็นตัวแทนได้แก่ QSFP+ LR4 และ QSFP28 CWDM4

(2) เทคโนโลยีการแบ่งคลื่นแสงแบบละเอียด LWDM ช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 1269 นาโนเมตรและ 1332 นาโนเมตร อยู่ในแถบ O ช่วงความยาวคลื่นคือ 4 นาโนเมตร และความยาวคลื่นที่ใช้งานคือ 1295 นาโนเมตร 1300 นาโนเมตร 1304 นาโนเมตร และ 1309 นาโนเมตร โมดูลออปติกที่เป็นตัวแทน ได้แก่ QSFP28 LR4, QSFP28 ER4 และ QSFP28 ZR4

(3) เทคโนโลยีการแบ่งมัลติเพล็กซ์แบบ SWDM ช่วงความยาวคลื่นสั้นอยู่ระหว่าง 850 ถึง 950 นาโนเมตร ช่วงแบนด์วิดท์คือ 30 นาโนเมตร และหน้าต่างแบนด์ทั้งสี่คือ 850 นาโนเมตร 880 นาโนเมตร 910 นาโนเมตร และ 940 นาโนเมตร โมดูลออปติกตัวแทนคือ 40G SWDM4 และ 100G SWDM4 แบบมัลติโหมด

2. เพิ่มจำนวนช่องสัญญาณในการส่งสัญญาณ

การเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณส่งสัญญาณทำให้สามารถใช้ช่องสัญญาณหลายช่องที่มีความยาวคลื่นเท่ากันในการส่งสัญญาณ ซึ่งเรียกว่าเทคโนโลยีออปติกแบบขนาน ความยาวคลื่นที่ใช้งานคือ 850 นาโนเมตรและ 1310 นาโนเมตร ซึ่งเป็นโซลูชันที่คุ้มต้นทุนสำหรับ 4*25G, 4*50G และ 8*50G โมดูลออปติกที่เป็นตัวแทนได้แก่ QSFP+ SR4, QSFP28 SR4 และ QSFP-DD SR4

3. เพิ่มอัตราช่องทางเดียว

NRZ (การมอดูเลตแบบไม่กลับสู่ศูนย์) และ PAM4 (การมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์ 4 ระดับ) เป็นเทคโนโลยีการมอดูเลตสองประเภทที่ใช้เพื่อเพิ่มอัตราช่องสัญญาณเดียวของโมดูลออปติก

เทคโนโลยี NRZ เป็นวิธีการมอดูเลตแบบไบนารีทั่วไปที่ส่งพัลส์ที่มีแอมพลิจูดคงที่ในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกาเพื่อแสดงบิตข้อมูล อัตราการส่งข้อมูลของเทคโนโลยี NRZ นั้นมีข้อจำกัดเนื่องจากสามารถส่งข้อมูลได้เพียงบิตเดียวต่อหน่วยเวลา อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี NRZ ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารออปติกจำนวนมาก

เทคโนโลยี PAM4 เข้ารหัสข้อมูลโดยการส่งพัลส์ 4 พัลส์ที่มีแอมพลิจูดต่างกันในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการมอดูเลตไบนารีแบบเดิม PAM4 สามารถส่งบิตได้มากขึ้นต่อหน่วยเวลา จึงทำให้เพิ่มอัตราการส่งข้อมูลของช่องสัญญาณเดียวได้ เทคโนโลยี PAM4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารออปติกความเร็วสูงและการเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล

PAM4 ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการส่งสัญญาณเชื่อมต่อความเร็วสูงรุ่นต่อไปนั้นสามารถส่งสัญญาณได้ในอัตราที่สูงขึ้นต่อช่องสัญญาณต่อหน่วยเวลาด้วยระดับสัญญาณที่มากขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาจำนวนช่องสัญญาณและอุปกรณ์ออปติกที่มีอยู่ให้เท่าเดิม อัตราอินเทอร์เฟซเครือข่ายก็สามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของอัตราเดิมได้ด้วยการอัปเกรดชิปไฟฟ้าภายในของโมดูลออปติก โมดูลออปติกที่เป็นตัวแทนได้แก่ 50G SFP56-DD SR (1*50G PAM4), 200G QSFP56 FR4 (4*50G PAM4) และ 400G QSFP-DD SR8 (8*50G PAM4)

เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณ NRZ แบบดั้งเดิม สัญญาณ PAM4 จะมีสัญญาณระดับการส่งสัญญาณเพิ่มขึ้นอีก 2 ระดับ ในช่วงเวลาสัญลักษณ์เดียวกัน อัตราบิตของสัญญาณ PAM4 จะสูงกว่าสัญญาณ NRZ สองเท่า

เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโมดูลออปติคัล, โปรดติดต่อเราตอนนี้.