文章目錄[隱藏]
5G，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和不斷增長的基于視頻的數(shù)據(jù)傳輸給運營商和數(shù)據(jù)中心帶來沉重壓力，需要升級網(wǎng)絡(luò)容量以支持這些數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。此外，新冠疫情帶來的行為變化（例如遠(yuǎn)程工作，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和娛樂流媒體的增加）將繼續(xù)存在。隨著數(shù)據(jù)需求量大的應(yīng)用對容量需求的爆炸式增長超過了當(dāng)前的高速傳輸能力，400G成為一項很有前途的新技術(shù)，它可以以相對較低的運營成本和較低的密度來滿足對光通信的迫切需求。
400G標(biāo)準(zhǔn)
在上篇文章《400G可插拔光模塊與相干DWDM結(jié)合實現(xiàn)長距離DCI》講過，400G發(fā)展到現(xiàn)在，已發(fā)布多項標(biāo)準(zhǔn)。包括400ZR、400G OpenROADM和400G OpenZR+。最終，在兩個組織和光器件制造商商討下，采用了OIF和OpenROADM結(jié)合的最佳標(biāo)準(zhǔn)，也就是OpenZR+，作為未來發(fā)展400G可插拔相干模塊的主要標(biāo)準(zhǔn)，可以提供多廠商的互操作性。
圖1：400ZR和OpenRoadm標(biāo)準(zhǔn)的組合——OpenZR+
符合400G標(biāo)準(zhǔn)的光模塊允許在所有數(shù)據(jù)中心，城域和長距離應(yīng)用中使用相同的模塊，應(yīng)用商可根據(jù)所需的鏈路性能選擇合適的模塊。使用400G MSA可插拔相干光模塊，標(biāo)準(zhǔn)FEC模式和相同的管理系統(tǒng)，就不再需要專有、笨重的非標(biāo)準(zhǔn)單源模塊。還可以降低每比特成本，提供更好的性能，同時消耗更少的空間和功耗，并優(yōu)化鏈路預(yù)算。
400G技術(shù)
400G供應(yīng)商正在競相尋找最佳規(guī)格，以支持混合協(xié)議，速度和距離來滿足當(dāng)前市場需求。根據(jù)市場研究人員的說法，數(shù)據(jù)需求每年將增長50％以上，而疫情期間的增長甚至更高。在某些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中，數(shù)據(jù)每年都在增加一倍。
由于400G技術(shù)的要求，需要應(yīng)用單通道56G或112G速率要求，但是56G/112G信號的通道損耗和反射引入代價太大，同時對通道串?dāng)_的容忍性極大降低，目前的NRZ技術(shù)很難突破單路56G傳輸速率，因此業(yè)界引入了PAM4技術(shù)進(jìn)行解決。
PAM4信號采用4個不同的信號電平來進(jìn)行信號傳輸，每個符號周期可以表示2個比特的邏輯信息（00、01、10、11）。因此，要實現(xiàn)同樣的信號傳輸能力，PAM4信號的符號速率只需要達(dá)到NRZ信號的一半即可，因此傳輸通道對其造成的損耗大大減小，代價是對噪聲更為敏感。
圖2：NRZ和PAM4調(diào)制
PAM4技術(shù)克服了56G速率下傳統(tǒng)NRZ調(diào)制的疲軟能力，在不增加帶寬的情況下將比特率速率翻倍；但是PAM4犧牲了信噪比，使得400G產(chǎn)品對噪聲更加敏感，DSP芯片的引入正好彌補了PAM4技術(shù)相應(yīng)的劣勢。
DSP就是高速數(shù)字處理芯片，除了提供CDR能提供的數(shù)字時鐘恢復(fù)功能之外，還可以對產(chǎn)品進(jìn)行色散補償操作，去除噪聲、非線性干擾等因素。
100G/200G速率時代，運營商和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心已習(xí)慣于使用基于DSP的相干模塊和前向糾錯（FEC）解決不同供應(yīng)商之間的互操作性問題。即將到來的400G DSP和光模塊生態(tài)系統(tǒng)將格局從定制解決方案轉(zhuǎn)變?yōu)榛跇?biāo)準(zhǔn)的解決方案。
400G封裝
網(wǎng)絡(luò)邊緣的400G相干接口已大大降低了功耗和尺寸。它們不僅效率更高，而且以更低的復(fù)雜度，更小的尺寸以及支持同一標(biāo)準(zhǔn)的多廠商互操作性實現(xiàn)性能的提升。
市場上將主導(dǎo)三個主要的400G光模塊封裝：CFP2、QSFP-DD和OSFP。CFP2具有最大的尺寸和最高的功耗，可提供最佳的光學(xué)性能和覆蓋范圍。QSFP-DD具有最小的尺寸和受限制的功率封裝，并專注于要求不高的光學(xué)性能應(yīng)用。OSFP的大小介于QSFP-DD和CFP2之間，功耗最佳。
圖3：CFP2、QSFP-DD和OSFP封裝
大量400G可插拔模塊將于2021年第一季度投入市場，與此前的400G/600G定制模塊相比，其功耗和價格要低得多，有許多供應(yīng)商可供選擇，從而導(dǎo)致價格和質(zhì)量方面的激烈競爭。這些模塊都需要在性能，規(guī)格和成本之間進(jìn)行不同的權(quán)衡，具體取決于鏈路和系統(tǒng)要求（請參見表）。
數(shù)據(jù)來源：PacketLight Networks
400G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和封裝為通往400G互通鋪平了道路。為應(yīng)對400G光互連需求，易飛揚業(yè)已推出三款用于400G數(shù)據(jù)中心光互連的產(chǎn)品，均選用QSFP-DD封裝，包括400G QSFP-DD SR8、400G QSFP-DD AOC和400G QSFP-DD PSM8，助力10km以內(nèi)數(shù)據(jù)中心光互連。
往期文章回顧：400G改變高帶寬DCI架構(gòu)