El módulo óptico se está desarrollando hacia la alta velocidad y la integración. Telecom y el centro de datos son dos escenarios principales de aplicación. Los módulos ópticos se pueden clasificar en 10Gb / s, 25Gb / s, 50GB / s, 100GB / s, 400Gb / s, etc. según la velocidad, se pueden dividir en SFP +, SFP28, QSFP 28, CFP2, QSFP-DD, OSFP, etc. según la distancia de transmisión, se pueden dividir en 100m, 500m, 2km, 10km, 40km, 80km, etc.; de acuerdo con el formato de modulación, se puede dividir en modulación de intensidad NRZ, modulación de intensidad pam4, modulación de fase DP-QPSK / NQAM Según si WDM es compatible, se puede dividir en luz gris y luz de color; según la diferente temperatura de trabajo, se puede dividir en grado comercial y grado industrial.
Telecom y el centro de datos son dos escenarios principales de aplicación de módulo óptico, que promueven el desarrollo de la tecnología de módulos ópticos a una mayor velocidad y una mayor integración. En la red de comunicación móvil, el módulo óptico está evolucionando de 10Gb / s compatible con la interfaz 4G CPRI a 25Gb / s compatible con la interfaz ecpri 5G; módulo óptico en la red de transmisión trasera media está evolucionando de 50 GB / s, 100 GB / s a 200 GB / s y 400 Gb / s. En la arquitectura de conmutación tradicional de tres capas del centro de datos, la velocidad del módulo óptico está evolucionando a 25 / 50 / 100 / 200 / 400Gbps; en la nueva arquitectura de conmutación de dos capas, la velocidad del módulo óptico está evolucionando a 800 Gb / s. En los últimos años, con el rápido desarrollo de los requisitos de ancho de banda y la tecnología de módulos ópticos, la estandarización de la interfaz fotoeléctrica del módulo óptico y la forma de embalaje en el país y en el extranjero se ha promovido simultáneamente.
La especificación 800Gbase-r define la capa básica de la red 800G, que se espera que vuelva a duplicar el rendimiento para satisfacer los requisitos del centro de datos. En la edición a la capa básica de la red, el equipo de MSA conectable 800G lanzó la especificación de transmisión Ethernet de 800 Gbps basada en la tecnología de modulación pam-4 para aplicaciones de centros de datos en septiembre de 2019.
800G SR8: un módulo 8x100G rentable para aplicaciones de transmisión de corto alcance que puede transmitir 60-100 metros sobre fibra monomodo.
800G FR4: módulo óptico 4x200G, necesita soportar la nueva función FEC.
Además, los tipos de empaquetado enchufables, los tipos de empaquetado QSFP112-DD y OSFP 32 también pueden adoptarse en la especificación, y los módulos ópticos conectables siguen siendo la opción ideal para los centros de datos y operadores 800G.
El primer estándar de módulo óptico conectable de doble densidad QDFP de 800G define el tamaño del módulo óptico 800G - QSFP-DD800. Se informa que el módulo óptico puede soportar ocho canales de alta velocidad, cada velocidad de canal es 100G / s, y puede ser compatible con QSFP-DD, QSFP +, QSFP28, QSFP56 y otros módulos ópticos, proporcionando a los operadores de red una gran comodidad y ventajas en el despliegue de Ethernet 800G.
8 × solución 100G
Requisitos del escenario 800G SR
Para escenarios de aplicación de corta distancia, el costo es el foco de atención, y este tipo de módulo es seleccionado principalmente por operadores de centros de datos a escala ultra grande. El objetivo de MSA es desarrollar un módulo de bajo costo de 8 × 100G para escenarios SR, cubriendo los mejores puntos de 60-100m. MSA definirá una especificación PMD de bajo costo para la interconexión de fibra monomodo basada en 100G pam4. Además, para la aplicación SR con retardo bajo, KP4 FEC se utilizará en el módulo óptico 800G MSA para lograr la corrección de errores. Otros algoritmos DSP también incluyen recuperación de reloj simple y ecualización. Por último, MSA asignará un conector al módulo psm8, que puede ventilarse a 8x100G.
8 × plan de viabilidad técnica 100G
En la evolución de 400G-sr8 a 800G-SR8, una velocidad de 100G de canal único puede limitar soluciones basadas en fibra multimodo (MMF). De acuerdo con el modelo teórico utilizado en IEEE, podemos estimar que cuando la velocidad en baudios es tan alta como 50G, la distancia de transmisión que MMF puede soportar no es más de 50m. Los factores limitantes son el ancho de banda de modulación de VCSEL y la dispersión entre modos de MMF. Al optimizar el dispositivo, los medios de fibra y el algoritmo DSP mejorado, la transmisión de 100 m se puede realizar a costa de un costo más alto, mayor retardo y mayor consumo de energía. Por lo tanto, el grupo de trabajo del módulo óptico 800G conectable MSA recomienda el uso de la tecnología de transmisión monomodo para realizar la interconexión de escenas 800G-SR8.
4 × solución 200G FR
Análisis de la demanda de 800G FR
La tecnología pam4 de canal único 200G es el siguiente paso técnico importante de modulación de intensidad óptica e interconexión de detección directa. Se convertirá en la base de la conexión 800G de 4 canales y el componente básico de la interconexión de 1,6 tb/s en el futuro. MSA definirá un PMD completo y algunas capas de PMA, incluyendo un nuevo esquema FEC de baja potencia y bajo retardo como un paquete sobre el KP4 FEC de las señales de entrada eléctrica 112G para mejorar el módem de ganancia de codificación neta (NCG). Uno de los principales objetivos de la alianza industrial es desarrollar nuevos componentes analógicos eléctricos y ópticos de banda ancha para componentes de transmisor y receptor, incluidos convertidores digitales a analógicos y analógicos a digitales (AD / DA). Para cumplir con los estrictos requisitos de consumo de energía de los módulos enchufables, se diseñará un chip DSP con un número de nm más bajo en tecnología CMOS, y se utilizará un algoritmo de procesamiento de señal de baja potencia para lograr la ecualización de canales
Viabilidad técnica del esquema 4 × 200G
Teniendo en cuenta que el control de temperatura de Tec es necesario en LAN WDM, y no se esperan medidas de control de temperatura en el esquema de canal único 200G, el consumo de energía se analizará en función de cwdm4. La pérdida de inserción del link, la interferencia multitrayecto (MPI), el retardo diferencial del grupo (DGD) y la pérdida de dispersión del transmisor (TDP) contribuyen al consumo de energía del link. Según el modelo publicado por el estándar IEEE, el cálculo de la pérdida de MPI y DGD se muestra en el Cuadro 4. Teniendo en cuenta el aumento de la velocidad en baudios de 200G en un solo canal, se espera que la pérdida de dispersión sea mayor que la de 100G. La sugerencia razonable de pérdida de dispersión del transmisor (TDP) es 3.9 db. Por lo tanto, teniendo en cuenta el envejecimiento del receptor y la pérdida de acoplamiento residual, así como el valor de potencia óptica de transmisión típico del transmisor, creemos que la sensibilidad del receptor debe ser de aproximadamente - 5 DBM.
Posibles soluciones para 800G DR
En un escenario de 800 DR, hay cuatro rutas posibles. En primer lugar, la solución 800G SR8 definida en el 800G MSA se puede definir para ampliar la cobertura a 500 m. Puesto que las soluciones de fibra paralela requieren más canal de fibra, la consideración principal en este caso es el costo de hasta 500m de fibra. En segundo lugar, la solución 2x400G cwdm4 duplica los pares de transmisor y receptor utilizando las soluciones FR4 disponibles. La solución parece ser un equilibrio entre los recursos de fibra y la madurez tecnológica. Sin embargo, el consumo de energía y el costo del módulo son las principales limitaciones. En tercer lugar, la próxima generación de soluciones 200G de canal único puede cubrir esta situación. La solución se considera que son sólo 4 pares de transmisores y receptores con el menor costo y consumo de energía. En cuanto al tiempo disponible de la solución, todavía necesita estudio de viabilidad y consideración de madurez industrial. En resumen, se describen varias soluciones para casos de uso de recuperación ante desastres. MSA hará un seguimiento del desarrollo de la tecnología y hará recomendaciones para esta aplicación en el futuro.
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