Tuttavia, l'OOK ha quasi raggiunto il suo limite di frequenza, rendendo necessario trovare nuovi metodi per trasmettere più dati senza posare ulteriori cavi in fibra ottica. È qui che l'ottica coerente si rivela fondamentale.
A differenza di altri dispositivi che aumentano la frequenza dei dati, come il PAM4, il sistema di ottica coerente è dotato di chip per l'elaborazione digitale del segnale (DSP) e di compensazione elettronica della dispersione (EDC). L'utilizzo di chip DSP e EDC consente al sistema di ottica coerente di trasmettere dati su distanze superiori a 1.000 km, a seconda della modulazione.
Che cos'è l'ottica coerente?
L'ottica coerente può risolvere i problemi di capacità modulando ampiezza, frequenza e polarizzazione, consentendo a una maggiore quantità di informazioni di viaggiare attraverso la stessa fibra ottica.
Per semplificare, immaginiamo un'onda oceanica attraverso la quale è possibile inviare informazioni. Nei sistemi di comunicazione basati su OOK, potremmo solo determinare se l'onda è visibile o meno. Supponiamo che l'ampiezza si riferisca all'altezza dell'onda e che possiamo manipolarla. Se potessimo distinguere quattro diverse altezze, potremmo inviare molte più informazioni nello stesso lasso di tempo.
Analogamente, immaginiamo che la frequenza si riferisca al tempo in cui la cresta dell'onda raggiunge la riva, e che ciò avvenga a intervalli di 60 secondi. Modificando questo parametro e facendo in modo che le creste raggiungano la riva più frequentemente, potremmo inviare molti più dati. (Figura 1)
Ora, immaginate che la stessa onda possa propagarsi non solo verticalmente, ma anche orizzontalmente, e che i due movimenti possano essere combinati: sareste in grado di trasportare il doppio delle informazioni. (Figura 2) Questo è ciò che accade quando complichiamo la trasmissione utilizzando la modulazione di ampiezza, la modulazione di fase e modificando la polarizzazione.
La combinazione di queste tre tecniche complica simultaneamente il segnale e consente di ottenere prestazioni molto elevate. Ad esempio, le ottiche 400G QSFP-DD modulate con 16QAM e 64 Gbaud sono in grado di generare 64 miliardi di cambiamenti di luce al secondo.
Tecnologia DWDM
L'ottica coerente ha introdotto diverse nuove tecnologie, come il DWDM, che moltiplica la capacità di una singola fibra utilizzando più lunghezze d'onda trasmesse su di essa. Il DWDM multiplexa molti segnali con diverse lunghezze d'onda su un'unica fibra. Il DWDM si differenzia dalla tecnologia WDM originale in quanto si presenta in due tipologie: a griglia fissa e a griglia flessibile. Il DWDM a griglia fissa può gestire 48 canali con una spaziatura di 100 GHz, 64 canali con una spaziatura di 75 GHz o 96 canali con una spaziatura di 50 GHz. Il DWDM a griglia flessibile, invece, non ha un numero fisso di canali, poiché la spaziatura è dinamica, consentendo a ciascun canale di avere una larghezza di banda diversa.
La tecnologia WDM non è nuova, ma la sua applicazione alla trasmissione coerente lo è. Attualmente, solo la tecnologia DWDM è in grado di supportare sia la trasmissione OOK che quella coerente. Questo, insieme alle capacità di amplificazione della tecnologia, che la rendono ampiamente applicabile, è probabilmente il motivo per cui è la tecnologia WDM più diffusa.
QSFP-DD per aumentare la capacità
L'interfaccia QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable Double Density) si differenzia dagli standard precedenti in quanto è più lunga di QSFP+ e QSFP28 grazie alla presenza di file aggiuntive di pin (Figura 3). Ciò significa che, anziché i quattro percorsi dati precedenti, QSFP-DD ne ha otto, e ciascun percorso ha una velocità di trasmissione di 56 Gb/s, per un totale combinato di 400G per un singolo ricetrasmettitore. Questo aumenta notevolmente la quantità di dati che l'interfaccia può gestire.
La tecnologia QSFP-DD si differenzia dalle sue predecessore per il consumo energetico di picco più che doppio rispetto a QSFP28. Ciò fornisce energia sufficiente per alimentare un DSP coerente. Questo è vantaggioso perché i progettisti di reti possono eliminare la necessità di transponder o multiplexer nelle loro reti DWDM. Questa tecnologia può far risparmiare alle aziende fino al 50% sull'investimento iniziale e fino al 90% sul consumo energetico.
