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800G相干与PAM4光模块设想架构

依据现有规范,已出现基于相干和PAM4技术的设想架构,正处于测试和完善阶段,其大规模的部署还有很长一段路要走。

随着400G光模块的投入使用,数据中心的互连也逐渐向800G以太网发展,800G以太网将成为继400G网络之后的又一大热点。但是,800G以太网是全新的技术,依据现有规范,已出现基于相干和PAM4技术的设想架构,正处于测试和完善阶段,其大规模的部署还有很长一段路要走。

800G以太网和光模块标准

目前,IEEE还没有制定800G以太网的标准,但以太网技术联盟(ETC)已经在2020年4月制定了用于800G以太网的800GBASE-R规范。ETC宣称该规范尽可能地利用400GbE的标准来建立一个800GbE MAC和PCS规范,并降低用户在以太网端口上实现多速率的成本。800GBASE-R规范采用的仍然是400G以太网中现有的106.25G通道,目的是将PCS的总通道数增加一倍(也就是从4条增加到8条)。

800G

从字面上看像是一个非常简单的概念变化,但是要想以这种方式将新增的通道绑在一起,是需要大量的人力、物力和财力的。于是基于数据中心内800Gb/s的可插拔光模块出现了以下设想架构。800G光模块将采用相干和PAM4技术设计,主机端接口类似,包括用于8x100GE的serdes,FEC以及与符号之间的映射位。主要区别在于线路侧光电组件,波长数量,DAC和ADC的数量。

800G相干光模块

相干DSP比PAM4稍微复杂一些,但不会对成本造成太大影响。对于800Gb/s的净数据速率,相干光模块在双极化32QAM下以96Gbaud运行,在双极化16QAM下以120Gbaud运行。它使用4对DAC和ADC,一个激光器,一对光收发器。可以在数据中心相干光模块中使用固定波长而不是可调波长的激光器,以降低成本和功耗。

800G相干

800G PAM4光模块

基于PAM4调制的800G光模块有两种设想架构:

第1种PAM4收发器以> 106Gbaud运行,使用4对DAC和ADC,4对光收发器(包括4个激光器)以及一对4通道CWDM复用器和解复用器。

800G PAM4

第2种PAM4收发器以53Gbaud运行,使用8对DAC和ADC,8个激光器和8对光收发器,以及一对8通道CWDM或LAN-WDM(取决于光纤色散损失)复用器和解复用器。

800G PAM4

下表总结了以上描述,以比较三种800G光模块配置。

800G光模块配置

尽管在100 Gbaud的波特率方面存在技术挑战,但相干的800G模块可能具有最低的成本,这是因为其集成和共封装的光电组件数量最少。此外,工作在1.55µm的相干光模块除了具有比1.3µm更低的光传输损耗外,还可以利用数据中心内的DWDM系统来增加和分配未来数据中心的光纤容量。

资料来源:Neophotonics

虽然目前已经制定了800G以太网和光模块的规范,但以后很可能还需要根据实际应用情况来进行修改或完善(这种情况不会影响光模块在数据中心互连的高速发展)。

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