前段時(shí)間易飛揚(yáng)（Gigalight）發(fā)布了應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的200G QSFP-DD PSM8光模塊，該款光模塊采用了并行傳輸?shù)募夹g(shù)，采用8收8發(fā)的16根光纖以及24接口的MPO進(jìn)行連接。為超大數(shù)據(jù)中心的下一代光模塊部署提供了行之有效的解決方案。

那么什么是并行傳輸呢？我們平時(shí)所說的波分復(fù)用又是什么？兩者之間的區(qū)別差異在哪？

并行二字從“parallel”英譯而來，并行光纖方案是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容的重要方式。從機(jī)架之間的多模并行方案到中長距離的并行單模方案，并行光模塊技術(shù)的優(yōu)勢在于在發(fā)射端采用單個(gè)激光器和四個(gè)集成調(diào)制器（比如PSM4模塊）將光信號分為四路耦合至光纖鏈路之中，單個(gè)模塊成本低且可靠性高。

但是缺點(diǎn)也是顯而易見的—需要很多光纖，傳輸距離變長之后，光纖+光模塊的成本構(gòu)成要素中光纖成本占據(jù)主要成分。這個(gè)光纖成本容忍距離大致是500米。

光模塊并行鏈路方案示意圖

500米之后又出現(xiàn)了新的低成本解決方案，那就是CWDM光模塊和光纖的組合。不同于DWDM（密集波分復(fù)用技術(shù)），CWDM技術(shù)是波分復(fù)用技術(shù)中的波長間隔較大（20nm）的方案，并且使用場景的距離比DWDM方案短。

波分復(fù)用技術(shù)在發(fā)射端利用復(fù)用器（MUX）將不同WDM波長的光載波信號復(fù)用到一根光纖上進(jìn)行傳輸，在接收端利用解復(fù)用器（DEMUX）將各個(gè)WDM波長分離開來的技術(shù)，每個(gè)WDM波長信號都相互獨(dú)立，并且不受任何傳輸協(xié)議和速率的影響。

CWDM模塊只需要兩根光纖就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擴(kuò)容的目的，不僅簡化了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，更是極大地節(jié)省了光纖資源。但是采用波分復(fù)用技術(shù)在發(fā)射端要采用不同波長的激光器，比如100G QSFP28 CWDM4需要四個(gè)直接調(diào)制激光器，光信號經(jīng)過復(fù)用器由雙工LC接口進(jìn)入光纖鏈路，由于激光器相對較高的成本占比，單個(gè)CWDM模塊價(jià)格相對高一些.

100G QSFP28封裝的光模塊異同點(diǎn)

	CWDM4光模塊	PAM4光模塊
光發(fā)射器	四個(gè)CWDM直接調(diào)制激光器	四個(gè)集成硅光子調(diào)制器和一個(gè)分布反饋激光器
四波長CWDM波分復(fù)用器	需要	不需要
接口類型	雙工LC接口	MPO/MTP接口（8芯）
距離	<2Km	<500m（實(shí)際可達(dá)10Km）

其實(shí)并行方案和波分復(fù)用方案還體現(xiàn)在當(dāng)前眾多光模塊（尤其是數(shù)據(jù)中心場景）的設(shè)計(jì)應(yīng)用上，由下表所示。

數(shù)據(jù)中心使用場景方案圖

光模塊類型	連接器	光纖類型	傳輸距離
100GBASE-SR10	24芯MPO，10發(fā)10收	多模光纖，850nm	OM3 100m；OM4 150m
100GBASE-SR4	12芯MPO，4發(fā)4收	多模光纖，850nm	OM4 100m
100G PSM4	12芯MPO，4發(fā)4收	單模光纖，1310nm	500m~10Km
100G CWDM4	雙工LC，1發(fā)1收	單模光纖，1271nm~1331nm	500m~2Km
100G-LR4	雙工LC，1發(fā)1收	單模光纖，1295.56~1309.14nm	10Km
100G-ER4	雙工LC，1發(fā)1收	單模光纖，1295.56~1309.14nm	40Km

我們可以看到，在當(dāng)前100G以及以下速率的數(shù)據(jù)中心，短距離多模光模塊使用多模并行技術(shù)，1310nm波長的PSM4光模塊使用的是單模并行。波分復(fù)用技術(shù)減少光纖的纖芯數(shù)量，主要代表是100G-LR4光模塊；100G ER4是更長距離的版本，100G CWDM4光模塊則很好地填補(bǔ)了LR4在2Km以下成本過高的空白，是LR4在500m到2km范圍下的替代產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不同光模塊適用場景

和100G QSFP28 LR4以及100G QSFP28 PSM4相比，100G QSFP28 CWDM4光模塊幾乎成了當(dāng)前100G數(shù)據(jù)中心最受歡迎的產(chǎn)品。具體表現(xiàn)為：

1、激光器波長溫漂特性大約為0.08nm/℃，CWDM4在0~70℃下5.6nm的波長變化范圍大于LR4的4.5nm，因此CWDM4不需要額外增加TEC（半導(dǎo)體熱電制冷器）。

2、CWDM4使用DML調(diào)制，LR4使用EML進(jìn)行調(diào)制；EML性能更強(qiáng)，但是價(jià)格更高。

3、2根光纖，和100G PSM4的8根收發(fā)光纖相比，在光纖資源匱乏的情況下大大減少了光纖成本。

以上理由解釋了100G CWDM4在近兩年的數(shù)據(jù)中心異常火爆的原因，成本低。

CWDM4光模塊結(jié)構(gòu)簡圖

波長通道	中心波長	波長范圍
Lane1	1271nm	1264.5 to 1277.5nm	Tx0，Rx0
Lane2	1291nm	1284.5 to 1297.5nm	Tx1，Rx1
Lane3	1311nm	1304.5 to 1317.5nm	Tx2，Rx2
Lane4	1331nm	1324.5 to1337.5nm	Tx3，Rx3

但是根據(jù)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)宕機(jī)或者自然災(zāi)害等意外因素，CWDM模塊有可能就會(huì)直接報(bào)廢。這時(shí)100G PSM4的優(yōu)勢就體現(xiàn)了出來——可靠性更高，雖然當(dāng)前100G數(shù)據(jù)中心架構(gòu)里PSM4由于隨距離增加的成本上升導(dǎo)致其更多被用于500m以下（Leaf-Spine）的中距離場景，但是實(shí)際上我們常常忽視了的一點(diǎn)：PSM4技術(shù)采用的1310nm單模MPO技術(shù)使其完全可以勝任10Km的傳輸任務(wù)。

電信模塊和數(shù)據(jù)中心模塊的差異

100GE主流技術(shù)方案	LWDM4	CWDM4
應(yīng)用領(lǐng)域	電信Telecom	數(shù)據(jù)中心DC
傳輸距離	10/40/80km	<2km
滿足標(biāo)準(zhǔn)	IEEE 802.3	CWDM4 MSA
工作環(huán)境	戶外（灰塵、水汽、腐蝕）/室內(nèi)	室內(nèi)空調(diào)機(jī)房
工作溫度	0~70℃/-40~85℃	15~55℃
可靠性要求	電信級可靠性>10年	3~5年
BER指標(biāo)	1E-12	5E-5

從上表我們不難看出，CWDM4模塊是以降低可靠性標(biāo)準(zhǔn)為前提的。如果把可管理維護(hù)等因素考慮進(jìn)去，并行傳輸?shù)腜SM方案似乎應(yīng)該更加被數(shù)據(jù)中心建設(shè)者們所注意和重視。而在即將到來的400G數(shù)據(jù)中心，VCSEL方案的短距離下的AOC連接似乎也面臨著成本過高的問題，SR4方案遲遲得不到解決，現(xiàn)行的400G SR8光模塊需要16根多模光纖。

從機(jī)架之間到DCI園區(qū)的整個(gè)場景，我們甚至可以考慮一個(gè)統(tǒng)一的并行單模的架構(gòu)，那么事情就會(huì)變得無比簡單——實(shí)際上隨著速率的升高，北美的數(shù)據(jù)中心正逐年減少多模光纖的部署，如下圖所示。

Intel預(yù)測的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案趨勢

當(dāng)然業(yè)界還有其他的聲音，比如支持波分復(fù)用的SWDM技術(shù)以及相應(yīng)誕生的OM5光纖。這些觀點(diǎn)和技術(shù)都處于市場的孕育之中，業(yè)界也一直處于激烈的討論之中。方案的選擇取決于數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)師們，可持續(xù)發(fā)展觀是理性的決策者們所必須具備的，光模塊市場已經(jīng)過了狂飆突進(jìn)的野蠻生長期，在即將到來的200G/400G時(shí)代，我們拭目以待。易飛揚(yáng)200G/400G數(shù)據(jù)中心解決方案示意圖

易飛揚(yáng)（Gigalight）擁有一系列波分復(fù)用和并行工藝平臺(tái)以及相關(guān)專利，可以為數(shù)據(jù)中心建設(shè)者們帶去更低成本和高性能的解決方案。如果有相關(guān)需求，可聯(lián)系我們的銷售人員。