800G相干與PAM4光模塊設(shè)想架構(gòu)

  隨著400G光模塊的投入使用，數(shù)據(jù)中心的互連也逐漸向800G以太網(wǎng)發(fā)展，800G以太網(wǎng)將成為繼400G網(wǎng)絡(luò)之后的又一大熱點。但是，800G以太網(wǎng)是全新的技術(shù)，依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，已出現(xiàn)基于相干和PAM4技術(shù)的設(shè)想架構(gòu)，正處于測試和完善階段，其大規(guī)模的部署還有很長一段路要走。

  800G以太網(wǎng)和光模塊標(biāo)準(zhǔn)

  目前，IEEE還沒有制定800G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，但以太網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟(ETC)已經(jīng)在2020年4月制定了用于800G以太網(wǎng)的800GBASE-R規(guī)范。ETC宣稱該規(guī)范盡可能地利用400GbE的標(biāo)準(zhǔn)來建立一個800GbE MAC和PCS規(guī)范，并降低用戶在以太網(wǎng)端口上實現(xiàn)多速率的成本。800GBASE-R規(guī)范采用的仍然是400G以太網(wǎng)中現(xiàn)有的106.25G通道，目的是將PCS的總通道數(shù)增加一倍(也就是從4條增加到8條)。

  從字面上看像是一個非常簡單的概念變化，但是要想以這種方式將新增的通道綁在一起，是需要大量的人力、物力和財力的。于是基于數(shù)據(jù)中心內(nèi)800Gb/s的可插拔光模塊出現(xiàn)了以下設(shè)想架構(gòu)。800G光模塊將采用相干和PAM4技術(shù)設(shè)計，主機端接口類似，包括用于8x100GE的serdes，F(xiàn)EC以及與符號之間的映射位。主要區(qū)別在于線路側(cè)光電組件，波長數(shù)量，DAC和ADC的數(shù)量。

  800G相干光模塊

  相干DSP比PAM4稍微復(fù)雜一些，但不會對成本造成太大影響。對于800Gb/s的凈數(shù)據(jù)速率，相干光模塊在雙極化32QAM下以96Gbaud運行，在雙極化16QAM下以120Gbaud運行。它使用4對DAC和ADC，一個激光器，一對光收發(fā)器?？梢栽跀?shù)據(jù)中心相干光模塊中使用固定波長而不是可調(diào)波長的激光器，以降低成本和功耗。

  800G PAM4光模塊

  基于PAM4調(diào)制的800G光模塊有兩種設(shè)想架構(gòu)：

  第1種PAM4收發(fā)器以> 106Gbaud運行，使用4對DAC和ADC，4對光收發(fā)器(包括4個激光器)以及一對4通道CWDM復(fù)用器和解復(fù)用器。

  第2種PAM4收發(fā)器以53Gbaud運行，使用8對DAC和ADC，8個激光器和8對光收發(fā)器，以及一對8通道CWDM或LAN-WDM(取決于光纖色散損失)復(fù)用器和解復(fù)用器。

  下表總結(jié)了以上描述，以比較三種800G光模塊配置。

  盡管在100 Gbaud的波特率方面存在技術(shù)挑戰(zhàn)，但相干的800G模塊可能具有最低的成本，這是因為其集成和共封裝的光電組件數(shù)量最少。此外，工作在1.55μm的相干光模塊除了具有比1.3μm更低的光傳輸損耗外，還可以利用數(shù)據(jù)中心內(nèi)的DWDM系統(tǒng)來增加和分配未來數(shù)據(jù)中心的光纖容量。

  資料來源：Neophotonics

  雖然目前已經(jīng)制定了800G以太網(wǎng)和光模塊的規(guī)范，但以后很可能還需要根據(jù)實際應(yīng)用情況來進行修改或完善(這種情況不會影響光模塊在數(shù)據(jù)中心互連的高速發(fā)展)。