Blog

Connectivity

Coherent optics, wat is dat nou eigenlijk?

14 mrt 2019

Waarschijnlijk heb je er weleens van gehoord: coherente 100G-verbindingen. Het is een van de vele buzzwords in de technologiesector. Dat 100G over de snelheid gaat is duidelijk. Maar wat wordt er dan precies bedoelt met coherent?

Alexander van Wonderen door Alexander van Wonderen

Coherent is de oplossing, maar wat is de vraag?

Onze vraag naar bandbreedte verdubbelt ongeveer elk jaar. Om aan onze vraag te voldoen moeten er wel netwerken worden gebouwd die deze vraag aankunnen. Veel van die netwerken waren gebouwd met één of meer 10G-verbindingen. Als die 10G-verbindingen niet voldoende capaciteit meer bieden, dan zijn 100G-verbindingen de volgende stap.

10G-verbindingen over glasvezel zijn eigenlijk vrij eenvoudig. Er worden enen en nullen over de verbinding gestuurd. Dit wordt gedaan met een laser. Als er een ‘1’ verstuurd wordt, dan is de laser aan en als er een ‘0’ verstuurd wordt, dan is de laser uit. Deze modulatietechniek heet On-Off Keying (OOK). Bij een 10G-verbinding worden er 10.000.000.000 bits per seconde verstuurd. De laser moet dus heel snel aan en uit kunnen en de ontvanger moet de bits heel snel kunnen detecteren.

Deze techniek kun je ook toepassen op 100G-verbindingen. De laser moet dan tien keer sneller aan en uit kunnen en de ontvanger moet nog sneller bits kunnen detecteren. Het blijkt dat voor 100G-verbindingen het extreem moeilijk is om over langere afstanden de bits goed te detecteren met deze verzend- en ontvangtechniek. Daarom is er gekeken naar een andere manier: coherent.

Geen bits versturen maar symbolen

De term coherent gaat eigenlijk over de manier waarop je bits detecteert. Daar kom ik later in deze blog op terug. Maar bij het versturen van coherente 100G-signalen gebeurt ook iets anders. Er worden niet langer bits, enen en nullen, verstuurd, maar symbolen. Een bit kan maar twee waarden hebben; ‘1’ en ‘0’.  Een symbool kan meerdere waarden hebben en daarmee meerdere bits bevatten.

Coherent bits en symbolen

Deze symbolen worden gemaakt door een andere modulatietechniek toe te passen. Voor een 100G-verbinding is dit meestal DP-QPSK (Dual Polarization – Quad Phase Shift Keying). Er zijn vier mogelijkheden van deze techniek, waardoor een symbool 2 bits kan bevatten. Ook wordt het licht van de symbolen gepolariseerd verstuurd. Horizontaal en verticaal. En het aantal bits wordt verdubbeld tot vier. Dit maakt het mogelijk om 100G aan bits te versturen door maar 25G symbolen te versturen. Dit wordt ook wel aangeduid als 25Gbaud (symbolen per seconde).

Deze manier van moduleren is niet nieuw. Dit komt ook voor bij bijvoorbeeld digitale tv-signalen over de kabel, mobiele netwerken en satellietverbindingen. Dan zijn de snelheden wel vaak een stuk lager.

Afstemmen op de juiste zender

Zoals gezegd gaat coherent over de manier waarop het verstuurde signaal gedetecteerd wordt aan de ontvangerszijde. De ontvanger ‘luistert’ niet meer naar alle bitjes die binnekomen, maar stemt af op de specifieke golflengte waarmee de bitjes worden verzonden. Dit kun je vergelijken met het afstemmen op een radiozender.

100G in het wild

100G-verbindingen worden steeds goedkoper en daarom ook vaker ingezet. Je ziet 100G-verbindingen steeds meer opschuiven naar de rand van het netwerk. Ook voor verbindingen tussen datacenters worden vaak 100G coherente verbindingen ingezet. PAM4 verbindingen kom ik daar toch niet vaak tegen.

Vol gas, meer dan 100G

Om aan onze vraag naar bandbreedte te kunnen voldoen is er ook een noodzaak voor verbindingen boven de 100G. Door de modulatie aan te passen en de baud rate te verhogen worden nu al coherente verbindingen van 200G en 400G gebruikt en de eerste 600G-verbinding zal niet lang op zich laten wachten. De uitdaging is nu wie als eerste een 1T (1000G)-verbinding heeft.

Baud rate

Geïnteresseerd?

Alexander van Wonderen
Neem contact op met onze Connectivity- specialist Alexander van Wonderen

Alexander is Pre-sales Consultant Optical bij Telindus. Gedreven door zijn passie voor techniek volgt hij de laatste ontwikkelingen op optisch gebied op de voet. Alexander heeft diepgaande technische kennis opgedaan door zijn ervaring in de ontwikkeling van optische en carrier-ethernet-apparatuur. Met veel plezier en enthousiasme gebruikt hij zijn kennis en ervaring om de wensen van klanten om te zetten naar passende ontwerpen. In zijn vrije tijd is Alexander te vinden op de tennisbaan of op de bank, waar hij een van de laatste tv-series kijkt.

geen reacties
Plaats een reactie