Comment PAM4 a permis le saut vers 400G

Dans ce blog, nous examinons de manière plus approfondie PAM4, le schéma de modulation qui rend possible la mise en réseau 400G à courte distance, et expliquons comment cette technologie a permis de faire de grands progrès dans le réseautage optique tel que nous le connaissons. 

Introduction

Insatiable - c'est un mot qui décrit si bien les demandes sans cesse croissantes de bande passante des utilisateurs finaux mondiaux. Alors que ce n'est que récemment que nous avons commencé à dépasser le 100G et à exploiter le potentiel du 400G, il est déjà clair pour beaucoup dans l'espace des réseaux optiques que le 800G deviendra bientôt une nécessité. Alors que le paysage plus large des télécommunications attend avec impatience la mise en œuvre de nouvelles innovations dans la réalité virtuelle, l'IA et la 5G, il y aura une augmentation correspondante de la demande pour la vitesse et la capacité offertes par 400G/800G - en particulier pour les cas d'utilisation à courte portée comme l'interconnectivité des centres de données. Le graphique ci-dessous montre un aperçu des pluggables les plus courants au cours des deux dernières décennies. Les facteurs de forme physique sont présentés ainsi que la sortie de débit de données optique et certaines des avancées technologiques. Un nouveau schéma de modulation clé, PAM4, a été introduit vers 2017 et a permis le grand saut de 100G à 400G. 

Lorsqu'il s'agit d'activer des vitesses Ethernet 400G et supérieures, une modulation d'amplitude d'impulsion à quatre niveaux ou une signalisation multiniveau PAM4 est nécessaire, par opposition à la modulation sans retour à zéro (NRZ) préférée pour les applications 100G. Alors, qu'est-ce que la modulation PAM4 et comment a-t-elle transformé les réseaux optiques ? 

Qu'est-ce que le 400G compatible PAM4 ? 

Les ingénieurs réseau utilisent depuis longtemps la modulation sans retour à zéro (NRZ) pour 1G, 10G et 25G, en utilisant la correction d'erreur directe (FEC) côté hôte pour permettre des transmissions à plus longue distance. Pour passer de 40G à 100G, l'industrie s'est simplement tournée vers la parallélisation des modulations 10G/25G NRZ, en utilisant également le FEC côté hôte pour les distances plus longues. Lorsqu'il s'agit d'atteindre des vitesses de 400G/800G et plus, ces technologies standard ne sont tout simplement plus rentables. Par conséquent, les ingénieurs en réseaux optiques sont passés à la modulation PAM4apporter ces architectures réseaux ultra haut débità fructifier, donc la rentabilité est l'un des moteurs du PAM4-activé 400G et supérieur. 

Fig 1a) Modulation NRZ

Fig 1b) Modulation PAM4

PAM4 est un schéma de modulation qui combine deux bits en un seul symbole avec quatre niveaux d'amplitude, comme illustré à la Fig. 1b. Ceci efficacement double le débit de données d'un réseau, permettant une transmission à courte distance 400G/800G.En conséquence, c'est un réponse efficace aux besoins des opérateurs de réseau pour une solution rentableque NRZ ne peut tout simplement pas fournir.  

Calendriers de déploiement : mise à niveau des réseaux pour 400G et perspectives pour 800G 

Bien que PAM4 permette aux opérateurs de réseaux optiques de poursuivre la transmission 400G à courte distance, il crée une pénalité sur le rapport signal sur bruit (SNR). C'est pourquoi la distance de transmission devient plus courte, de l'ordre de distances allant jusqu'à 10 km. Dans le même temps, il existe également un besoin beaucoup plus important de FEC pour atténuer la perte d'intégrité du signal. PAM4 ne signifie pas nécessairement un besoin de plus d'équipement même si les distances de transmission sont plus courtes. Cependant, cela impose un besoin pour plus de traitement du signal, plus de correction d'erreurs et des composants plus performants au sein de l'architecture d'un réseau. 

Les émetteurs-récepteurs optiques capables de 400G ont également tendance à nécessiter plus de puissance que ceux de 100G et plus petits. Nous assistons également à une nouvelle génération de commutateurs réseau auxquels les émetteurs-récepteurs 400G compatibles PAM4 peuvent se brancher. L'intérêt des opérateurs de réseau pour la transmission 400G continue d'être élevé, mais il faudra probablement un certain temps avant de voir cette technologie déployée à grande échelle. 

Lors de la conférence OFC '23 à San Diego, il y a eu de nombreuses discussions sur les dernières avancées en matière de technologies cohérentes, mais il a été reconnu que l'optique PAM4 à détection directe peut encore avoir un avantage dans le centre de données en raison d'un coût et d'une puissance inférieurs. Rapports de Scott Wilkinson de Cignal AI  "Les performances de l'optique basée sur PAM4 400GbE de la génération actuelle et de l'optique PAM4 800GbE initiale maintiendront l'optique cohérente hors du centre de données jusqu'à au moins l'avènement de l'optique 1,6 TbE - et peut-être même plus loin." 

Depuis quelques années maintenant,AT&T investitdans la mise à niveau de son réseau vers 400G pour supporter les vagues de trafic sans précédent que la 5G promet de produire. Selon Fierce Telecom, AT&T "La dorsale IP basée sur 400G transporte actuellement 594 pétaoctets de trafic national chaque jour et des plans sont en place pour garantir que son architecture de base peut évoluer à mesure que la demande de bande passante augmente. Du point de vue de la 5G, nous avons constaté que l'interconnectivité des centres de données 400G à courte distance devient particulièrement importante, car les opérateurs/fournisseurs de services cherchent à tirer parti de la virtualisation accrue du réseau. Même si le 400G est encore nouveau pour beaucoup, la plupart reconnaissent maintenant qu'il est nécessaire de répondre aux besoins gourmands en bande passante des abonnés au réseau du monde entier.  

Rôle de Precision OT  

Precision OT est une société d'ingénierie et d'intégration de systèmes spécialisée dans les émetteurs-récepteurs optiques et les composants optiques actifs/passifs associés.  L'équipe Precision OT propose une gamme complète deÉmetteurs-récepteurs optiques compatibles 400Gpour répondre à la demande croissante d'optiques de nouvelle génération de haute qualité. La modulation PAM4 va de pair avec ces nouvelles offres et l'optique 800G arrivera bientôt. Contactez-nousaujourd'hui pour nous en dire plus sur ce que nous pouvons faire pour soutenir votreBesoins de 400G.