PAM4愿景下的光網(wǎng)絡(luò)何處去

現(xiàn)在是必須查證一下這個(gè)問(wèn)題的根源了……

自從引入PAM4調(diào)制特別是100G PAM4的概念后，光網(wǎng)絡(luò)的模型開(kāi)始變得不穩(wěn)定。幾乎全部業(yè)內(nèi)的人士都投身于100G PAM4事業(yè)，從芯片到模塊再到設(shè)備。每一年人們都在宣稱(chēng)自己取得了重大進(jìn)步。進(jìn)步歸進(jìn)步，現(xiàn)實(shí)還是很骨感，讓我們從頭道來(lái)。

從100G到200G的技術(shù)演進(jìn)路徑原本是很清晰的。200G的特殊性在于其處于NRZ調(diào)制到PAM4高階調(diào)制的分水嶺之上，搞清楚200G技術(shù)原委對(duì)于科研人員、架構(gòu)師和工程師原本非常重要。但聰明的公司很快發(fā)現(xiàn)400G將比200G有更大的成本優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值，并且4×100G PAM4在生態(tài)鏈角度更是易于構(gòu)成門(mén)檻，一個(gè)行業(yè)由此開(kāi)始踏上征途。只不過(guò)在此之前并沒(méi)有人用針眼撥開(kāi)技術(shù)現(xiàn)實(shí)的層層迷霧。

分析如今的形勢(shì)，不得不感嘆去日如昨天。近幾年行業(yè)的錯(cuò)亂不但麻醉了我的神經(jīng)，也使我?guī)缀跏チ思怃J的思維。

4×100G PAM4+EML——代表的作品如400G FR4。存在的問(wèn)題到今天并沒(méi)有有效解決，這個(gè)產(chǎn)品表面上是需要依托高超的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)卻不一定如此。我們?nèi)缃裾J(rèn)為低成本的PAM4 DSP沒(méi)有做光路非線性預(yù)算補(bǔ)償功能。對(duì)，有些公司認(rèn)為自己如今的短距離產(chǎn)品是足夠好的。但，這種好能堅(jiān)持多久我有深度懷疑。也許產(chǎn)品長(zhǎng)期的適應(yīng)不過(guò)取決于好客戶，一種應(yīng)用的場(chǎng)景和好的運(yùn)氣！當(dāng)然我們也可以對(duì)4×100G PAM4+EML這種傳輸機(jī)制做算法修正和鏈路補(bǔ)償，這并非一個(gè)輕松的代價(jià)。僅僅采用每比特作為單元計(jì)算這種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必定是不符合事實(shí)和行之偏遠(yuǎn)，即便是短距離傳輸也需要防范帶寬多徑衰落和其它信噪比損傷。先前行業(yè)關(guān)于100G PAM4單波傳輸理論多少還是基于理想化的計(jì)算或愿景。

4×100G PAM4+silicon技術(shù)——代表的作品400G DR4。存在的問(wèn)題是silicon的批次一致性和生產(chǎn)性問(wèn)題。換句話說(shuō)，這是工藝生產(chǎn)的問(wèn)題而非技術(shù)原則性的問(wèn)題。究其根源，silicon技術(shù)提供了一種比較干凈的信號(hào)光源，同時(shí)，隨著調(diào)制深度增加，這種技術(shù)的置信區(qū)間越高。這種技術(shù)在短距離互連和未來(lái)的CO-package領(lǐng)域都將很有前景。人們認(rèn)為主要的缺點(diǎn)是在400Ｇ以上無(wú)法做波分復(fù)用，過(guò)于浪費(fèi)光纖，也有事實(shí)上布線的困難。

8×50G PAM4+EML——代表作品如400G LR8。存在的問(wèn)題是8路光學(xué)引擎的可生產(chǎn)性。為回避這個(gè)可生產(chǎn)性問(wèn)題，研究人員把目光轉(zhuǎn)向了４×100G PAM4平臺(tái)，事實(shí)證明每一種技術(shù)都不輕松。8×50G PAM4技術(shù)總體是一種非常適中的技術(shù)，可以批量生產(chǎn)，成本和功耗均處于理所應(yīng)該的水平。人們以為4×100G PAM4相對(duì)于8×50G PAM4可以取得更好的功耗，顯然這個(gè)好也沒(méi)有發(fā)生，但卻耽誤了8×50G PAM4的大好前程。

我們也可以略加分析200G：

4×50G PAM4——代表的作品如200G FR4。目前為止我還不敢斷定這種模塊就一定沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)。50G PAM4有數(shù)學(xué)理論支撐，但是信噪比還是太低了。按照行業(yè)協(xié)議，這個(gè)產(chǎn)品非常容易開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。在一個(gè)緊湊空間內(nèi)海量部署這種模塊，互擾性還是很大，需要模塊有極高水平的性能。

8×25G NRZ——代表的作品如200G SR8/PSM8/LR8，因?yàn)橐劳蠳RZ的產(chǎn)品都基于零誤碼，設(shè)備不需要做FEC處理，整體性價(jià)比還是最高的。易飛揚(yáng)最早是力主部署這種8路NRZ的數(shù)據(jù)中心，可以獲得比100G數(shù)據(jù)中心更好的性價(jià)比。目前主要部署于對(duì)性能要求很高的特殊場(chǎng)景，這些儼然都是前塵往事。

關(guān)于炙熱的800G，這是另一個(gè)有趣的話題。CO-package技術(shù)可以輕松在板上完成3.2T或者6.4T傳輸，這必然對(duì)800G可插拔光模塊的雄心產(chǎn)生動(dòng)搖。800G可插拔光模塊打算采用8×100G PAM4調(diào)制或者4×200G PAM4調(diào)制。

200G PAM4從DSP角度是成立的，但只局限于板上短鏈路場(chǎng)景，因此下一步的800G可插拔生態(tài)只能依據(jù)8×100G PAM4調(diào)制，其中，硅光技術(shù)將體現(xiàn)一定的優(yōu)勢(shì)?？傮w而言，800G技術(shù)將面臨和400G同樣的窘境，但是硅光技術(shù)將在800G時(shí)代加速發(fā)展。還有一個(gè)值得注意的問(wèn)題將是，可插拔光模塊會(huì)否在800G死去，或多大程度死去，這個(gè)原因主要是高速信號(hào)能否經(jīng)受住可插拔的損失。

由于光網(wǎng)絡(luò)是被設(shè)備商或最終用戶定義的，類(lèi)似易飛揚(yáng)這樣的模塊供應(yīng)商只能提供一些友好的預(yù)言或技術(shù)分析，從而使我們能避開(kāi)一些泥潭溝壑。光通信技術(shù)走到今天，也不存在對(duì)錯(cuò)，但是完全依托PAM4 DSP去構(gòu)建一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)新世界，存在一些其它的限制因素。由于我們已經(jīng)游弋于電子瓶頸的邊界，需要更多的知識(shí)和視野，以及權(quán)衡什么是今天的技術(shù)和什么是明天的技術(shù)的眼界。大數(shù)據(jù)歷經(jīng)這么長(zhǎng)時(shí)間的試錯(cuò)，在目前設(shè)計(jì)的技術(shù)藍(lán)圖下，向上躍遷沒(méi)有多大必要性，也許人們真的需要靜悄悄地等CO-package時(shí)代的真正來(lái)臨！