Das optische Modul entwickelt sich zu hoher Geschwindigkeit und Integration. Telekommunikation und Rechenzentrum sind zwei Hauptanwendungsszenarien. Optische Module können in 10Gb / s, 25Gb / s, 50GB / s, 100GB / s, 400Gb / s, etc. je nach Geschwindigkeit, sie können in SFP +, SFP28, QSFP 28, CFP2, QSFP-DD, OSFP, etc. je nach Übertragungsentfernung unterteilt werden, sie können in 100m, 500m, 2km, 10km, 40km, 80km, etc. unterteilt werden; je nach Modulationsformat kann es in NRZ-Intensitätsmodulation, pam4-Intensitätsmodulation, DP-QPSK / NQAM-Phasenmodulation unterteilt werden Je nachdem, ob WDM unterstützt wird, kann es in graues Licht und Farblicht unterteilt werden; je nach unterschiedlicher Arbeitstemperatur kann es in kaufmännische und industrielle Qualität unterteilt werden.
Telekommunikation und Rechenzentrum sind zwei wichtige Anwendungsszenarien des optischen Moduls, die die Entwicklung der optischen Modultechnologie zu höherer Geschwindigkeit und höherer Integration fördern. Im Mobilfunk-Forward-Netzwerk entwickelt sich das optische Modul von 10Gb / s, das die 4G-CPRI-Schnittstelle unterstützt, zu 25Gb / s, die 5G-Ecpri-Schnittstelle unterstützt; optisches Modul im mittleren Rückübertragungsnetz entwickelt sich von 50GB / s, 100GB / s zu 200GB / s und 400Gb / s. In der traditionellen dreischichtigen Switching-Architektur des Rechenzentrums entwickelt sich die Optische Modulrate auf 25 / 50 / 100 / 200 / 400 Gbit/s; in der neuen zweischichtigen Switching-Architektur entwickelt sich die optische Modulrate auf 800Gb /s. In den letzten Jahren wurde mit der rasanten Entwicklung von Bandbreitenanforderungen und optischer Modultechnik gleichzeitig die Standardisierung der optischen Modul-Photoelektrischen Schnittstelle und Verpackungsform im In- und Ausland gefördert.
Die 800Gbase-r-Spezifikation definiert die Basisschicht des 800G-Netzwerks, die die Leistung wieder verdoppeln soll, um die Anforderungen des Rechenzentrums zu erfüllen. In ADDition auf die Basisschicht des Netzwerks veröffentlichte das 800G steckbare MSA-Team im September 2019 die 800 Gbit/s-Ethernet-Übertragungsspezifikation basierend auf der pam-4-Modulationstechnologie für Rechenzentrumsanwendungen.
800G SR8: ein kostengünstiges 8x100G-Modul für Kurzstreckenübertragungsanwendungen, das 60-100 Meter über Singlemode-Faser übertragen kann.
800G FR4: 4x200G optisches Modul, müssen neue FEC-Funktion zu unterstützen.
Darüber hinaus können steckbare optische Module, QSFP112-DD und OSFP 32 Verpackungstypen auch in die Spezifikation übernommen werden, und die steckbaren optischen Module sind immer noch die ideale Wahl für 800G Rechenzentren und Bediener.
Der erste 800G QDFP Dual-Density-Pluggable Optical Module Standard definiert die Größe des 800G optischen Moduls - QSFP-DD800. Es wird berichtet, dass das optische Modul acht Hochgeschwindigkeitskanäle unterstützen kann, jede Kanalgeschwindigkeit 100G / s beträgt und mit QSFP-DD, QSFP +, QSFP28, QSFP56 und anderen optischen Modulen kompatibel sein kann, was Netzbetreibern großen Komfort und Vorteile bei der 800G-Ethernet-Bereitstellung bietet.
8 × 100G Lösung
800G SR-Szenarioanforderungen
Bei Kurzstrecken-Anwendungsszenarien stehen die Kosten im Mittelpunkt, und diese Art von Modul wird hauptsächlich von Ultra-Großrechenzentrumsbetreibern ausgewählt. Das Ziel von MSA ist die Entwicklung eines kostengünstigen 8-× 100G-Moduls für SR-Szenarien, das die besten Punkte von 60-100m abdeckt. MSA definiert eine kostengünstige PMD-Spezifikation für die Single-Mode-Faserverbindung basierend auf 100G pam4. Darüber hinaus wird KP4 FEC für SR-Anwendungen mit geringer Verzögerung in 800G MSA optischen Modul verwendet, um Fehlerkorrektur zu erreichen. Andere DSP-Algorithmen umfassen auch einfache Uhr wiederherstellung und Ausgleich. Schließlich weist MSA dem psm8-Modul einen Anschluss zu, der auf 8x100G auffächern kann.
8 × 100G technischer Machbarkeitsplan
In der Entwicklung von 400G-sr8 auf 800G-SR8 kann eine Einkanal-100G-Rate Lösungen auf Basis von Multimode-Faser (MMF) einschränken. Nach dem theoretischen Modell, das in IEEE verwendet wird, können wir schätzen, dass, wenn die Baudrate so hoch wie 50G ist, der Übertragungsabstand, den MMF unterstützen kann, nicht mehr als 50m beträgt. Die begrenzenden Faktoren sind die Modulationsbandbreite von VCSEL und die intermode Streuung von MMF. Durch die Optimierung des Geräts, der Fasermedien und des verbesserten DSP-Algorithmus kann die Übertragung von 100 m auf Kosten höherer Kosten, höherer Verzögerung und eines höheren Stromverbrauchs realisiert werden. Daher empfiehlt die MsA-Pluggable 800G-Arbeitsgruppe für optische stellbare 800G-Technologien, die Single-Mode-Übertragungstechnologie zu verwenden, um eine 800G-SR8-Szenenverbindung zu realisieren.
4 × 200G FR Lösung
800G FR Bedarfsanalyse
Die einkanalige 200G pam4-Technologie ist der nächste große technische Schritt der optischen Intensitätsmodulation und direkten Detektionsverbindung. Es wird die Grundlage der 4-Kanal 800G Verbindung und die Grundkomponente der 1,6tb /s Verbindung in der Zukunft werden. MSA wird eine komplette PMD und einige PMA-Schichten definieren, einschließlich eines neuen LOW-Power- und Low-Delay FEC-Schemas als Paket über die KP4 FEC von 112G elektrischen Eingangssignalen, um das Net-Coding Gain (NCG)-Modem zu verbessern. Eines der Hauptziele der Branchenallianz ist die Entwicklung neuer elektrischer und optischer Breitbandkomponenten für Sender- und Empfängerkomponenten, einschließlich digitaler bis analoger Wandler und analoger (AD/DA) Wandler. Um die strengen Anforderungen an den Stromverbrauch von steckbaren Modulen zu erfüllen, wird ein DSP-Chip mit niedrigerer nm-Zahl in cMOS-Technologie entwickelt, und der Low-Power-Signalverarbeitungsalgorithmus wird verwendet, um den Kanalausgleich zu erreichen.
Technische Durchführbarkeit von 4 × 200G-Regelung
Wenn man bedenkt, dass die Temperaturregelung von Tec in LAN WDM benötigt wird und keine Temperaturregelungsmaßnahmen im einkanaligen 200G-Schema zu erwarten sind, wird der Stromverbrauch auf Basis von cwdm4 analysiert. Link-Einfügeverlust, Multipath-Interferenz (MPI), Differentialgruppenverzögerung (DGD) und Transmitterdispersionsverlust (TDP) tragen zur Verbindung des Stromverbrauchs bei. Nach dem vom IEEE-Standard veröffentlichten Modell ist die Berechnung des MPI- und DGD-Verlusts in Tabelle 4 dargestellt. Unter Berücksichtigung der Erhöhung der Baudrate von 200G in einem Kanal wird erwartet, dass der Dispersionsverlust größer sein wird als der von 100G. Der vernünftige Vorschlag für einen Transmitterdispersionsverlust (TDP) ist 3.9 db. Daher denken wir, dass die Empfängerempfindlichkeit ungefähr - 5 DBM - sein sollte, wenn man die Alterung des Empfängers und den Restkupplungsverlust sowie den typischen optischen Übertragungswert des Senders berücksichtigt.
Mögliche Lösungen für 800G DR
In einem 800-DR-Szenario gibt es vier mögliche Pfade. Zunächst kann die 800G SR8-Lösung definiert werden, die in der 800G MSA definiert ist, um die Abdeckung auf 500 m zu erweitern. Da parallele Faserlösungen mehr Faserkanal erfordern, sind in diesem Fall vor allem die Kosten von bis zu 500m Glasfaser. Zweitens verdoppelt die 2x400G cwdm4-Lösung die Sender- und Empfängerpaare mit den verfügbaren FR4-Lösungen. Die Lösung scheint ein Gleichgewicht zwischen Faserressourcen und Technologiereife zu sein. Der Stromverbrauch und die Modulkosten sind jedoch die Haupteinschränkungen. Drittens kann die nächste Generation von Einkanal-200G-Lösungen diese Situation abdecken. Die Lösung gilt als nur 4 Paar Sender und Empfänger mit den niedrigsten Kosten und Stromverbrauch. Was die verfügbare Zeit der Lösung betrifft, so bedarf es noch einer Machbarkeitsstudie und einer Prüfung der industriellen Reife. Zusammenfassend werden mehrere Lösungen für DR-Anwendungsfälle diskutiert. MSA wird die Entwicklung der Technologie verfolgen und in Zukunft Empfehlungen für diese Anwendung abgeben.
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