Kohärente vs. direkte Nachweismethoden für DCI

Heutzutage wird eine ungeheure Menge an Daten verwaltet, ausgetauscht und über die ganze Welt verteilt. Die Kapazitäten und die Anzahl der Rechenzentren nehmen zu, und damit auch die Anforderungen an ihre Interkonnektivität oder Rechenzentrums-Verbundfähigkeit (aka DCI). Heutzutage führen die Entwickler von DCI-Infrastrukturen in der U-Bahn eine lebhafte Debatte über die direkte Erkennung und die kohärente Erkennung - die beiden weit verbreiteten Modulationsformate. Lassen Sie uns Ihnen einige entscheidende Informationen zu diesem Thema geben!

Die kohärente Detektion ist eine Technik zur Erkennung von optischen Signalen. Diese Modulationstechnik ist sowohl für optische Messsysteme als auch für faseroptische Kommunikationssysteme nützlich. Die kohärente Detektion nutzt einen lokalen Oszillator auf der Empfängerseite und ermöglicht so die Übertragung von Signalen mit 100 Gbits/s über eine einzige Wellenlänge für Langstreckennetze vom Typ DWDM.

Wenn er für den Betrieb mit kohärenter Detektionsmodulation konfiguriert ist, kann ein optischer Empfänger die Phase eines optischen Senders verfolgen, um jede Frequenz- und Phaseninformation zu extrahieren, die von einem übertragenen Signal getragen wird.

An dieser Stelle ist es wichtig zu erwähnen, dass die kohärente Detektion ein auf drahtlose Kommunikationssysteme bezogenes Konzept ist, das aber auch in Kommunikationssystemen auf der Basis von Glasfasern gut funktioniert. Die kohärente Detektion hat den optischen Langstreckennetzen große Vorteile gebracht. Der hohe Stromverbrauch und die gestiegenen Kosten der kohärenten Detektion stellen jedoch eine Reihe großer Herausforderungen für die 100G-Metro-DCI dar.

Im Gegensatz zur kohärenten Detektion kann ein Fotodetektor, der im indirekten Detektionsmodus arbeitet, nur auf die Änderungen der optischen Leistung des empfangenen Signals reagieren, und es werden keine Informationen über die Frequenz oder Phase erhalten oder aufgelöst.

Direct-Detect-Netzwerke sind einfacher als kohärente Netzwerke, verbrauchen weniger Strom und sind kostengünstiger als die auf kohärenter Detektion basierenden Netzwerke. Allerdings sind die Direct-Detection-Netzwerke in Bezug auf die Glasfaserkapazität bei weitem nicht mit den kohärenten Netzwerken vergleichbar.

Im schnell wachsenden Netzwerkraum von heute spielen direkte Detektionsnetzwerke eine wichtige Rolle. Die Aufnahme von PAM4 und PAM8 zeigt, dass sich diese Technologie noch in der Evaluierungsphase befindet und eine vielversprechende Zukunft vor sich hat.

Da wir wissen, dass sowohl die direkte Erkennung als auch die kohärente Erkennung für die Verbindung von Datenzentren über 100G-Verbindungen verwendet werden kann, welche ist die bessere Wahl? Fahren wir mit einem schnellen Vergleich zwischen der Leistung der kohärenten und der direkten Detektion in verschiedenen Bereichen fort.

Die kohärente Detektionsmethode kann frequenz-, phasen- und frequenzbezogene Informationen aus einem optischen Träger extrahieren und auflösen. Dadurch kann sie eine viel höhere Faserkapazität bieten.

Auch hier ist die kohärente Erkennung ein klarer Gewinner, auch in dieser Abteilung. Diese Verbindungen werden durch digitale Signalprozessoren aufgebaut, die in der Lage sind, große Polarisations- und chromatische Modendispersion ohne zusätzliche Hardware wie optische Dispersionskompensatoren und optische Verstärker zu kompensieren. Andererseits werden in direkten Detektionsnetzwerken Hardwareressourcen für die Kompensation der Modendispersion genutzt. Daher sind kohärente Netzwerke vom Aufbau her wesentlich einfacher als direkte Detektionsnetzwerke.

Im Gegensatz zu direkten Detektionsnetzwerken werden inkohärente Detektionsnetzwerke, anwendungsspezifische DSPs und integrierte Schaltkreise verwendet. Die Bereitstellung, der Betrieb und die Wartung von kohärenten Detektionsnetzwerken sind also wesentlich höher als bei den direkten Detektionsnetzwerken. Mit anderen Worten, die direkte Detektion ist aufgrund der 100G-Transceiver vergleichsweise kostengünstig und stellt eine attraktive Option hinsichtlich der Kosten dar.

Wie wir bereits erwähnt haben, werden beim Aufbau kohärenter Detektionsnetzwerke neben DSPs zusätzliche Hardware und optoelektrische Komponenten eingesetzt. Deshalb haben diese Netzwerke nicht nur höhere Vorlaufkosten, sondern sind auch vergleichsweise stromintensiver. Auf der anderen Seite enthalten direkte Detektionsnetzwerke keine leistungshungrigen DSPs (digitale Signalprozessoren), weshalb sie weniger Strom verbrauchen als kohärente Detektionsnetzwerke.

Nun, in dieser Abteilung ist die kohärente Detektion den direkten Detektionsnetzen weitaus überlegen. Kohärente Detektionsnetzwerke können für die Signalübertragung über Verbindungen aufgebaut werden, die sich über Tausende von Kilometern erstrecken. Allerdings ist eine maximale Entfernung von bis zu 80 Kilometern möglich, wenn wir mit Richtungserkennung arbeiten.

• Die kohärente Erkennung ist eine kostspieligere, aber sehr effiziente und zuverlässige Technologie, die für DCI-Anwendungen zur Verfügung steht.
• Die Direktortung ist ebenfalls sehr gefragt und erweist sich als praktikable und praktischste Lösung für DCI auf der U-Bahn-Ebene.
• DCI-Netzwerk-Ingenieure und -Designer sollten eine kohärente Erkennung überall dort vermeiden, wo die direkte Erkennungstechnologie ihre Anforderungen erfüllen kann.