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400G平行光器件助力数据中心光互连

随着5G时代的到来,全球出现了越来越多的超大型数据中心,需要部署大量的高速光模块,400G技术应运而生。目前,三个国际标准组织(IEEE、ITU和OIF)都已经发布了相关400G标准,部分顶级的光模块供应商皆已推出应用于数据中心的400G光模块。

易飞扬是平行数据中心技术的主要倡导者,在平行光互连技术领域投入和研究较深,本文就来探讨400G平行数据中心光互连方案。

数据中心内部光互连有服务器-ToR、ToR-Leaf、Leaf-Spine和Spine-DC,根据传输距离不同,400G目前有多种平行光互连产品,包括400G SR16/SR4/SR8/AOC/DR4和PSM8。由于400G SR16使用光纤芯数较多,大多数超大规模数据中心用户表示不会采用;400G SR4采用的100G PAM4 850nm技术不成熟,因此都不作讨论。

数据中心内部光互连

400G SR8

  • 连接器:MPO24/MPO16
  • 传输距离:70m@OM3/100m@OM4
  • 光纤:多模光纤
  • 封装:QSFP-DD/OSFP
  • 光口技术:8*50G PAM4 850nm
  • 协议:IEEE 802.3cm

400G SR8

数据中心网络总体拥有成本包含了光模块成本和布线成本。400G SR8虽然需要较多的光纤芯数,但是数据中心普遍采用模块化设计,交换机互连距离一般在50米左右,因此布线成本比光模块成本低很多。另外400G SR8生态系统最为完善,能够供货的光模块厂商最多,支持的扇出应用最多。因此对于新部署的数据中心,在100m的距离以内SR8是400G交换机互连性价比最高的解决方案。

 

400G AOC

  • 传输距离:70m@OM3/100m@OM4
  • 光纤:多模光纤
  • 封装:QSFP-DD/OSFP
  • 光口技术:8*50G PAM4 850nm
  • 协议:IEEE 802.3cd

400G AOC

AOC具有重量轻、距离远(相较于DAC)、抗电磁干扰(EMI)、容易理线等优点。AOC采用多模光纤,理论上最大的传输距离150米,但是AOC由于两边带模块,不适于跨机柜布线,因此一般用于距离小于30米的互连场景。

 

400G DR4

  • 连接器:MPO12
  • 传输距离:500m
  • 光纤:单模光纤
  • 封装:QSFP-DD/OSFP
  • 光口技术:4*100G PAM4 1310nm
  • 协议:IEEE 802.3bs/802.3cd

400G DR4

400G DR4光模块采用较贵的EML激光器或者SiPh硅光技术,硅光技术能够将传统的光器件例如调制器、探测器等通过互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺刻蚀在硅基底上,使光模块功耗、体积和封装成本大幅降低。

 

400G PSM8

  • 连接器:MPO24
  • 传输距离:2km
  • 光纤:单模光纤
  • 封装:QSFP-DD/OSFP
  • 光口技术:8*50G PAM4 1310nm

400G PSM8

400G PSM8光模块是易飞扬独有的400G平行光模块,基于独特的平行光学设计,模块内部采用单PCB设计,少了附板的工艺制作难度,工艺制作简单,易于量产、工艺可靠、热设计可控、性能和功耗俱佳,可实现2km以内数据中心光互连,相信属于业内领先水平。

 

总结

综上所述,基于不同的传输距离与场景,400G平行数据中心光互连有以下选择:

400G

  • 不超过30米的ToR交换机到服务器互连场景,可以使用400G AOC
  • 不超过100米的ToR-Leaf交换机互连场景,宜使用400G SR8光模块,布线采用MPO/MTP16 多模光纤
  • 不超过500米的Leaf-Spine交换机互连场景,可使用400G DR4光模块,布线采用MPO/MTP12单模光纤
  • 不超过2km的Spine-DC交换机互连场景,可使用400GPSM8光模块,布线采用MPO/MTP24 单模光纤

以上400G平行光互连产品,易飞扬均可提供。其中400G DR4将在2021年推出,模块将选用QSFP-DD封装并且基于硅光技术。

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