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基于PAM4调制的400G光模块

PAM4是400G光模块的主要调制方式,有多模和单模两种类型。基于PAM4调制的400G光模块电口侧以8x50G PAM4调制,光口侧则有8x50G PAM4和4x100G PAM4两种调制类型。

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多模光模块

400G多模光模块常见的有SR8和SR4.2接口,皆使用8x50G PAM4调制。

400G SR8:”SR”指使用多模光纤传输100m距离,而“8”表示有8个光通道。每个光通道以50G PAM4运行时,总共需要16根光纤(8个Tx和8个Rx)。SR8模块使用MPO-16连接器或MPO-24连接器连接8对光纤。

MPO接口

400G SR4.2:”SR”指使用多模光纤传输100m距离,“4”表示有4个光通道,而”2”则表示每个通道使用两个波长。每个光通道以2x50G PAM4运行,总共需要8根光纤,波长是双向和多路复用的。SR4.2模块使用MPO-12连接器,而SR4.2的主要优势是可以继续使用现有已安装的光纤资源。

MPO接口

MPO-12连接器中的SR4.2。每根光纤都承载2x50G双向PAM4信号。SR4.2还支持MDC和SN连接器接口。

400G多模光模块摘要表

400G多模光模块摘要表

 

单模光模块

单模400G光模块可以分为两组。一组光口侧以8x50G PAM4调制,另一组以4x100G PAM4调制。两种方法都将DSP用作CDR(没有建立模拟CDR)或组合使用Gearbox和CDR。区别在于线路侧的信号传输速率和使用的激光器数量。

400G单模

 

基于8×50G PAM4的单模光模块

存在三个通用类型:FR8、LR8和2xFR4。FR8和LR8是最早可用的400G单模接口。”8”表示使用8个波长,每个波长以50G PAM4运行。“FR”表示传输2km,“LR”表示传输10km。8个波长被多路复用到一根光纤中,FR8和LR8光模块使用双工LC光接口。

400G

2xFR4光模块使用8个激光器,但分为4个波长的两组(遵循200G FR4标准)。这两组分别复用到光纤中,并且光模块在2个CS连接器上提供2x200G信号。

基于8×50G PAM4的单模光模块摘要表

基于8×50G PAM4的单模光模块摘要表

但是,在使用8x50G解决方案时需要权衡。一方面,它们在某些情况下提供了改进的链路预算,但另一方面,每个模块的总激光器成本更高,光学封装更加复杂,导致较低的产量和较高的生产成本。相比之下,4x100G模块具有更低的功耗和更简单的热处理能力,因此,器件上逐渐转向采用4x100G解决方案。

 

 基于4x100G PAM4的单模光模块

4x100G光模块是当前的市场焦点,最常见的部分是线路侧使用带有100G PAM4的4条通道。在这里,我们可以将光模块分为“多光纤”和“双光纤”两种类型。这些光模块中的关键元件是具有Gearbox功能的DSP,包括 DR4、FR4和LR4。

在DR4光模块中,DSP将8x50G PAM4电信号转换为4x100G PAM4,传输到光引擎。同时,DSP充当CDR。在DR4中,每个通道的工作波长为1310nm,并且需要一根光纤,因此总共需要8根光纤。

400G

FR4和LR4 DSP的基本功能在FR4和LR4光模块中与在DR4中相同,但是现在使用4个波长(CWDM4)代替了4个1310nm信号,并添加了一个多路复用器将这些CWDM信号组合在一起。这样,所需的光纤数量减少到2(TX+RX),采用双工LC光口。

400G

对于LR4,存在两条不同的路由,我们很可能最终会得到两个版本,一个版本用于6km(IEEE),一个版本用于10km(100G lambda MSA)。

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基于4×100G PAM4的单模光模块摘要表

未来,出于成本的考虑,用4路光信号实现400G传输的方式可能会成为主流;同时光模块的电口也可能会逐渐升级到4×100G PAM4的形式,以省去Gearbox芯片从而节省功耗和成本。

 

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