相干熱插拔模塊演進(jìn)和后續(xù)展望

  ICC訊 (編譯：Aiur)新飛通(NeoPhotonics)官網(wǎng)文章分享了相干可插拔模塊的發(fā)展，以及它與相干嵌入式模塊的尺寸、性能和光信噪比等對(duì)比。

  商業(yè)化模塊形態(tài)的演變

  在2008年問世的第一款相干40Gb/s收發(fā)器，如圖1所示，它本質(zhì)是一個(gè)把所有組件分布在多個(gè)印刷電路板(PCB)上的線卡。為了擴(kuò)大跨操作供應(yīng)商的數(shù)量，光互聯(lián)論壇(OIF)發(fā)起了100 Gb/s長(zhǎng)途網(wǎng)收發(fā)器形態(tài)多源協(xié)議(MSA)，如圖2左側(cè)2個(gè)產(chǎn)品形態(tài)所示。這些MSA定義的光模塊不是熱插拔方式，而是在線卡組裝時(shí)，通過螺釘和電子連接器固定在子系統(tǒng)PCB上。隨著時(shí)間的發(fā)展，業(yè)界也推出多種與MSA模塊相似的專用嵌入式模塊，包括針對(duì)高端系統(tǒng)性能開發(fā)，今天用于90+GBaud 800Gb/s線卡的模塊。

  相干熱插拔模塊在發(fā)展中利用其低功耗、低成本、可替換性和定制交付的特點(diǎn)。首款相干可插拔產(chǎn)品是2016年左右推出的CFP模塊，這類產(chǎn)品還向尺寸更小的CFP2-DCO形態(tài)演進(jìn)，并最終發(fā)展至今天的QSFP、QSFP-DD和OSFP模塊，正如圖2所示。下一代OSFP-XD和QSFP-DD可以釋放30+W功率，這是為1.6T模塊準(zhǔn)備的。熱插拔模塊尺寸和功耗的降低可以有效提升交換機(jī)、路由器和DWDM傳送設(shè)備的端口密度。

圖1 Ciena 40Gb/s線卡(2008年)

圖2 從嵌入式到熱插拔模塊的尺寸和功耗演變(由Atul Srivastava和NEL America提供)

  光系統(tǒng)性能的演進(jìn)

  圖3呈現(xiàn)的是不同熱插拔和嵌入式模塊rOSNR(光信噪比)。由于嵌入式模塊體積大和可以容納高達(dá)100W的功耗，在結(jié)合高功率DSP和行業(yè)最佳的光電子器件，總體趨勢(shì)是嵌入式模塊獲得優(yōu)先發(fā)展，以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。經(jīng)過3-4年的發(fā)展，熱插拔模塊通過使用新一代DSP和更高性能的光電子器件，也實(shí)現(xiàn)了相似的系統(tǒng)性能，并擁有非常低的功耗，這種產(chǎn)品瞄準(zhǔn)了城域、長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

  如圖3所示，我們比較了100G/200G/400G速率的相干可插拔和相干嵌入式模塊的rOSNR。對(duì)于每一個(gè)速率，盡管rOSNR數(shù)值表現(xiàn)了不同DSP、波特率和FEC，但我們可以看到可插拔和嵌入式模塊的rOSNR性能在100和200Gb/s時(shí)是相似的。而在400Gb/s時(shí)，業(yè)界最好的可插拔模塊的最佳rOSNR約為2.5dB，這結(jié)果比業(yè)界最好的嵌入式模塊rOSNR要差一些。這是因?yàn)榭刹灏文K采用69Gbaud(需要75GHz間隔的DWDM復(fù)用器/解復(fù)用器)，而嵌入式模塊采用90-95Gbaud(需要兩倍寬的150GHz間隔DWDM復(fù)用器/解復(fù)用器，因此頻率較低)。

圖3 不同可插拔和嵌入式模塊在100、200、400Gb/s要求的光信噪比(OSNR)

  作者：Winston Way, Ph.D. NeoPhotonics

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