PAM4, PSM4, CWDM4 und LWDM4 sind die wichtigsten Fachbegriffe in der optischen Kommunikationsbranche. Der erste Schritt besteht darin, sie zu kategorisieren:
- PAM4 ist eine Modulationsverfahren für elektrische/optische Signale (Lösung des Problems der Signalcodierung).
- PSM4, CWDM4 und LWDM4 sind drei verschiedene „Optische Pfadarchitekturen/Übertragungslösungen“ pf optische Module (zur Lösung des Problems, wie Licht in optischen Fasern wandert).
Ihre wesentlichen Unterschiede und Merkmale sind folgende:
Modulationsverfahren: PAM4 (4-stufige Pulsamplitudenmodulation)
Es steht nicht im Einklang mit den anderen drei Konzepten. PAM4 ist ein technisches Verfahren, das in PSM4-, LWDM4- oder CWDM4-Transceivern angewendet werden kann.
- Spezies: Herkömmliche NRZ-Signale haben nur zwei Pegel, „0“ und „1“. PAM4 hat vier Pegel: 0, 1, 2 und 3.
- Wirkung: Es kann 2 Datenbits im selben Taktzyklus übertragen. Verdopplung der Signalübertragungsrate direktEs ist die grundlegende Basis von 200G-, 400G-, 800G- und modernen Single-Lambda-100G-Transceivern (wie z. B. 100G DR1/FR1/LR1).
Drei Brüder der optischen Architektur: PSM4 vs. CWDM4 vs. LWDM4
Diese drei Größen stehen in einer parallelen Beziehung und repräsentieren unterschiedliche Kombinationen von „Laserwellenlänge“ und „Anzahl der verwendeten Fasern“ innerhalb des faseroptischen Moduls.
Lösung A: PSM4 (Parallel Single Mode 4-channel) – Kostenreduzierung durch „Stacked Fiber“
- Kernfunktion: Intern werden 4 Laser mit identischer Wellenlänge (üblicherweise 1310 nm) verwendet.
- Nutzung von Glasfasern: Es führt kein Wellenlängenmultiplexing durch, sondern verwendet stattdessen ein speziell entwickeltes MPO-Pigtail (das mehrere unabhängige Faserkerne im Inneren enthält), um 4 Signale parallel in 4 unabhängigen Fasern zu übertragen.
- Vorteile und NachteileDas Glasfasermodul verfügt über keinen internen Multiplexer/Demultiplexer, was zu einer einzigen Wellenlänge und extrem niedrigen Modulkosten führt. Da es jedoch 8-adrige Glasfaserkabel (4 Sender und 4 Empfänger) benötigt, Die Kosten für Glasfaserkabel sind extrem hoch.Daher ist es nur geeignet für Kurzstrecken-Rechenzentrumsverbindungen innerhalb von 500 Metern.
Lösung B: CWDM4 (Cool Wavelength Division Multiplexing 4-Channel) – Kostenreduzierung durch „keine Kühlung“
- KernfunktionIntern werden 4 verschiedene Wellenlängen mit sehr breiten Wellenlängenintervallen (20 nm) verwendet: 1271, 1291, 1311, 1331 nm.
- GlasfasernutzungVier Wellenlängen werden durch einen internen Multiplexer (MUX) zu einem Lichtstrahl gebündelt, und nur eine Singlemode-Faser (zwei Fasern in beiden Richtungen) wird für die Übertragung benötigt.
- Vorteile und NachteileAufgrund des großen Wellenlängenabstands benötigt der Laser keine TEC-Kühlchips (wodurch eine Temperaturdrift vermieden würde), und Die Modulkosten und der Stromverbrauch sind sehr ausgewogen.Es ist der absolute König der 2-km-Verbindungen in Rechenzentren (wie z. B. 100G CWDM4-Transceiver).
Lösung C: LWDM4 (Fein-/LAN-Wellenlängenmultiplexverfahren mit 4 Kanälen) – Übertragung großer Entfernungen mit „hoher Präzision“
- Kernfunktion: Intern werden 4 verschiedene Wellenlängen verwendet, der Wellenlängenabstand ist jedoch sehr gering (etwa 4.5nmEs handelt sich außerdem um die LAN-WDM Golden 4-Wellenlänge (1295.56, 1300.05, 1304.58, 1310.92 nm).
- Glasfasernutzung: Verwendung derselben MUX-Multiplextechnologie, nur 1 Singlemode-Faser (2 Fasern bidirektionale Übertragung) wird für die Übertragung benötigt.
- Vorteile und Nachteile: Da diese vier Wellenlängen im „Nulldispersionsbereich“ der SMF-Faser stark komprimiert sind, wird das Signal auch nach einer Strecke von mehreren Kilometern oder sogar Dutzenden Kilometern in der Faser (mit extrem geringer Dispersion) nicht verzerrt. Der Preis dafür ist jedoch, dass Der Laser muss mit TEC-Kühlung ausgestattet sein. zur präzisen Temperaturregelung und Wellensynchronisation. Die Kosten des Glasfasermoduls sind hoch und der Stromverbrauch ist hoch; es ist speziell für Carrier-Grade-Netzwerke mit großer Reichweite ab 10 km ausgelegt (QSFP 100G LR4 C bis 40 km (QSFP28 ER4 100G).
| Optischer Architekturtyp | PSM4 | CWDM4 | LWDM4 (LAN-WDM) |
| Anzahl der Wellenlängen | 1 (alle 4 Kanäle sind 1310 nm) | 4 (1271-1331 nm) | 4 (1295-1310.92 nm) |
| Wellenlängenintervall | Keine (gleiche Wellenlänge) | 20 nm (extrem breit) | 4.5 nm (extrem schmal) |
| Anzahl der externen optischen Fasern | 8-Faser-MPO-Schnittstelle | Duplex-LC-Schnittstelle | Duplex-LC-Schnittstelle |
| Ist TEC-Kühlung enthalten? | Nein (keine Kühlung) | Nein (keine Kühlung) | Ja (strenge Kühlung ist erforderlich) |
| Modulation auf unterster Ebene | NRZ oder PAM4 können verwendet werden. | NRZ oder PAM4 können verwendet werden. | NRZ oder PAM4 können verwendet werden. |
| Typische Übertragungsdistanz | 500 m | 2 km | 10km-40km |
| Typische Anwendungsbeispiele | 100G PSM4 / 400GDR4 | 100G CWDM4 / 400GFR4 | 100G LR4 / 100G ER4 / 400G LR8 |
Fazit
✅P PAM4 ist eine Methode zur „Verpackung“ von Signalen und ist unter den vier Konzepten die einzige Modulationsart.
- Wenn Sie Wert auf günstige, weitreichende und stabile Glasfasertechnik legen, wählen Sie LWDM4.
- Wenn Sie günstige Module, eine moderate Reichweite und keine Kühlung benötigen, wählen Sie CWDM4.
- Wenn Sie über kurze Distanzen verfügen, Glasfaserleitungen verwenden und einen möglichst niedrigen Stromverbrauch anstreben, wählen Sie PSM4.
