IFOC 2020｜傲科光電：400Ｇ光通訊、光互連的進展與應(yīng)用

  ICC訊 9月7-8日，第19屆訊石光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會（IFOC 2020）在深圳大中華喜來登圓滿舉辦。9月7日，深圳市傲科光電子有限公司的技術(shù)市場高級總監(jiān)何偉明在專題三“通信半導(dǎo)體芯片發(fā)展”上發(fā)表主題為《400Ｇ光通訊、光互連的進展與應(yīng)用》的演講，講述了全球數(shù)據(jù)容量高速增長下的400G互連的發(fā)展，介紹了400G ZR的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，400G ZR可以滿足超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)提供商的需求，同時還介紹了傲科光通信產(chǎn)品以及數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品的應(yīng)用。

  關(guān)于5G商用進程

  演講首先提到，預(yù)計今年中國將建設(shè)70萬個5G基站，明后年將各再建設(shè)100萬個，接下來幾年都是高速建設(shè)期。隨著5G基站和網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)推進，用戶也跟著躍躍欲試。根據(jù)中國信息通信研究院預(yù)測，2025年中國5G用戶將達到8.16億戶，在總移動用戶中的滲透率將達到48%左右。2025年后，5G用戶滲透率加快增長，相比于商用前5年滲透率每年平均增加7.4%，預(yù)計2030年中國5G用戶規(guī)模將達到15億戶，在移動用戶中的滲透率達到85%左右。

  不僅是中國5G在快速發(fā)展，全球的數(shù)據(jù)容量也在高速增長。全球的數(shù)據(jù)總量將從2016年的16.1ZB增長到2025年的163ZB，十年10倍的增長，復(fù)合增長率為26%。

  數(shù)據(jù)容量的快速增長已經(jīng)遠遠超越單個計算機存儲能力和處理能力，數(shù)據(jù)中心處理能力就變得更加日益重要，同時也驅(qū)動著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不斷向大帶寬低時延低功耗的方向演進。

  隨著中國5G商用的開展，各種應(yīng)用和內(nèi)容的豐富，再加上云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)幾何級增長。根據(jù)賽迪顧問的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國的數(shù)據(jù)總量將從2016年的4ZB增長到2030年的4096ZB，年復(fù)合增長率為64%。

  全球數(shù)據(jù)中心的發(fā)展

  ·國外數(shù)據(jù)中心發(fā)展比較早：Google, Amazon AWS, Microsoft,Facebook等，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的數(shù)量從2015年的300個增長到2019年的628個，市場規(guī)模從2015年的336.5B美元增長到2019年的755.3B美元

  ·近些年，我國的數(shù)據(jù)中心發(fā)展呈起步階段：阿里云、騰訊云、華為云、百度云等，市場規(guī)模從2015年的519億元增長到2019年的1563億元。預(yù)計接下來的5到10年，整個數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模和數(shù)量都將以30%的速度增長

  ·數(shù)據(jù)中心互連、長途互連對400G的需求

  隨著數(shù)據(jù)中心的快速建設(shè)，對數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和之間的互連的光模塊的數(shù)量和帶寬的需求呈暴發(fā)性地增長。過去幾年數(shù)據(jù)中心都以10G、40G和100G的帶寬互連，從2019年開始，200G和400G都以超過100G的速度在增長，特別是400G。據(jù)LightCounting預(yù)測，400G的光模塊的市場將從2019年的不到$100M增長到2024年的接近$3000M

  400G互連的標(biāo)準(zhǔn)

  隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量年年不斷增長，400G 相干光學(xué)技術(shù)有望在數(shù)據(jù)中心之間提供更快的數(shù)據(jù)流。利用相干光傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)中心互連（DCI）可以在一條光纖線路上傳輸太比特的信息，顯著地降低了功耗，并能靈活地適應(yīng)不斷增長的數(shù)據(jù)需求。

  為此，光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF）與電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）都在開發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)，如 400ZR、100GBASE-ZR 和 400GBASE-ZR，這些新標(biāo)準(zhǔn)可以使 100G 和 400G DCI的距離達到最高 80 千米。IEEE 于 2018 年批準(zhǔn)了 802.3ct 項目，IEEE 802.3ct 將利用 OIF 的 400ZR IA 制定 400GBASE-ZR 標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)在 DWDM 系統(tǒng)中最長 80 千米的單波長400 Gb/s傳輸。

  400G 解決方案在 400ZR 和 400GBASE-ZR 等新標(biāo)準(zhǔn)的支持下，可以提供很大的優(yōu)勢和靈活性，滿足不斷增長的數(shù)據(jù)需求。這些新標(biāo)準(zhǔn)大大增加了帶寬容量并降 低了運營成本，減少了設(shè)備所占用的空間和功耗，使超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、分布式數(shù)據(jù)中心以及城域電信網(wǎng)絡(luò)能夠提供新興技術(shù)所需的 400G 互連速度。

  400ZR標(biāo)準(zhǔn)

  ·2020年3月，OIF發(fā)布了400ZR IA（Implementation Agreement）

  ·400ZR 標(biāo)準(zhǔn)使用密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)和更高階調(diào)制，在最長達到 80Km的 DCI 鏈路上傳輸多個 400GE承載。其目的是確保基于單載波 400G 的長距實施

  ·單載波 400G使用雙偏振16態(tài)正交幅度調(diào)制（DP-16QAM），速率大約為 60GBaud。只有通過相干檢測和DSP技術(shù)才能實現(xiàn)這一目標(biāo)

  在主機端，400ZR使用400GAUI-8 接口。400ZR IA 詳細說明了從該接口到線路側(cè)相干光信號的完整數(shù)據(jù)路徑。對級聯(lián)前向糾錯（CFEC）方案做出了完整定義，該方案由硬判決（HD）外部 FEC 和軟判決（SD）內(nèi)部 FEC 組成

  除了可互操作的400G模式之外，400ZR收發(fā)信機還有望支持其他模式，以增加可尋址應(yīng)用的范圍。這些模式被稱為400ZR+和400ZR-。“+”表示模塊的功耗超過IA所需的15W，使模塊能夠使用更強大的信號處理技術(shù)跨越幾百千米的距離進行傳輸?！?”表示模塊支持低速模式，如300G、200G和100G，它們可為網(wǎng)絡(luò)運營商提供難得的靈活性

  盡管 IA 不針對特定的外形，但規(guī)范的制定還是考慮了使用 QSPF-DD、OSFP 或 COBO 模塊的情況。這樣就可以像客戶端光模塊一樣直接連接數(shù)據(jù)中心交換機，從而無需在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部使用昂貴且笨重的傳輸聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

  400ZR的優(yōu)勢

  ·超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)提供商

  ·谷歌、亞馬遜、微軟、Facebook 以及華為、百度、騰訊和阿里巴巴等的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心聯(lián)網(wǎng)需求

  ·海量數(shù)據(jù)中心需要提高連接速度，才能適應(yīng)云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、流媒體視頻等應(yīng)用的指數(shù)級增長

  ·DCI 和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于云和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對更高帶寬不斷增長的需求

  分布式校園和城區(qū)

  ·許多組織無法構(gòu)建超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，如分布式校園和城區(qū)，在這樣的區(qū)域內(nèi)，由于空間受到限制以及災(zāi)難恢復(fù)要求，管理多個數(shù)據(jù)中心已成為新常態(tài)分布式數(shù)據(jù)中心需要相互通信，從而共享數(shù)據(jù)，平衡工作負(fù)載，提供備份并在需要時擴展數(shù)據(jù)中心容量

  ·400ZR 技術(shù)支持連接分布式數(shù)據(jù)中心所必需的高帶寬互連

  電信提供商

  ·與數(shù)據(jù)中心一樣，電信公司也要應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)流量的爆炸式增長，因為無論是居家還是工作，包括 5G 移動通信，消費者都需要更高的連接速度

  ·400ZR 實現(xiàn)的 400 Gb/s 速度可滿足視頻流傳輸、在線視頻游戲、視頻會議和在線備份服務(wù)等應(yīng)用

  400ZR支持400G DCI

  集成硅光子技術(shù)和400ZR標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展為基于相干光技術(shù)的新一類經(jīng)濟型 DCI 鋪平了道路，這些技術(shù)具有太比特級的速度和更高的效率

  關(guān)于傲科光電

  深圳市傲科光電子有限公司是一家國際領(lǐng)先的模擬半導(dǎo)體芯片設(shè)計廠商，專注于模擬、混合信號和光電集成芯片的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售，產(chǎn)品主要應(yīng)用于長途核心網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心光互連(DCI)、5G匯聚與接入、光纖入戶等光通信和光互連的核心領(lǐng)域。

  傲科提供一系列高速光互連通信芯片產(chǎn)品，主要包括MZM/EML/DML驅(qū)動器芯片（DRV)，直檢與相干光TIA跨阻放大器芯片，NRZ與PAM4 CDR時鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片等高速集成電路產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋從10Gbps到800Gbps的解決方案，在快速增長的光通訊和光互連領(lǐng)域與客戶攜手共進、共同成長。

  傲科的公司總部設(shè)在深圳。2018年通過了ISO9001國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，2019年獲得了國高新企業(yè)資質(zhì)。