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          PAM4和64QAM的發展

          作者:武漢昱升光器件有限公司 日期:2020-05-21 08:56:30 點擊數:

           ??向云服務和虛擬化網絡的轉移使數據中心成為行業的中心,意味著數據中心內部和數據中心之間的連接對商業和個人服務的交付產生巨大影響。世界各地都在建設超大規模數據中心,這些都需要連接。為滿足這一需求,光模塊和器件供應商正在發展基于PAM4編碼和64QAM的解決方案,提供相干調制,以降低連接成本并提升每個連接的帶寬。

          ??到服務器的連接大多已經達到25Gbit/s,大型數據中心的交換機之間的鏈路已經達到100Gbit/s。采用集成新技術并采用高效制造技術生產的SFP28和QSFP28模塊的推出降低了這些連接的成本,并促進了市場的大規模增長。下一階段是為交換機之間的鏈路引入100G單lambda解決方案和經濟高效的400G模塊。這一步所需的物理層(PHY)設備已經可用,12.8Tbit / s交換設備已經投產,第一個400G QSFP-DD和OSFP光模塊已經出樣。

          ??超大規模數據中心運營商的崛起極大地改變了市場。從10G和40G切換到25G和100G的過程非???。數據中心新建或升級的規模和數量都意味著,只要價格合適,器件已經合格,生產線就可以運行,新技術就可以批量發貨?,F階段,第一批用于數據中心400G PHY設備和光模塊已經可用,在等待領先的超大規模運營商進行承諾的大規模部署過程中,供應商們已經在爭奪市場地位。

          ??許多受益于25G和100G的公司正將他們的投資投入應用于數據中心的單Lambda PAM4 100G和400G解決方案。這需要新的PAM4 PHY器件,以滿足400G OSFP和QSFP-DD模塊的功率限制。一些公司還投資了50G和200G PAM4 PHY,以實現25G和100G的經濟高效升級。Heavy Reading預計50G SFP56和200G QSFP56模塊將成為臨時解決方案,但目前尚不清楚它們的使用范圍或使用時間有多長。40G就是一個持續多年的臨時解決方案。

          ??最初為100G長途網絡開發的相干技術現在廣泛應用于長途連接,包括海底、城域網以及數據中心之間的數據中心互連(DCI)。數據中心互連市場發展迅速,許多系統供應商可提供80-500公里傳輸距離的解決方案。對于長途和城域應用,一些領先的設備制造商繼續采用內部設計的相干DSP設計。Ciena已將其相干DSP解決方案提供給光模塊供應商,Lumentum目前出貨的400G模塊則是基于此設計。最新的DSP ASIC可支持600G 64Gbaud 64QAM解決方案和CFP2-DCO模塊。下一步是引入7nm DSP,以支持從2020年開始部署的計劃用于傳輸距離上達100公里的400G鏈路的高性價比400ZR模塊。

          ??這仍然是一個不斷變化的市場。Lumentum已經完成收購Oclaro,思科宣布收購Luxtera,而幾家中國光模塊廠商已經加入數據中心400G戰場。應用于數據中心100G單Lambda和400G所需的PAM4 PHY器件的上市非常具有挑戰性。采用28nm和14/16nm技術的PAM4 PHY解決方案已經出樣6個多月,現在7nm解決方案也開始加入。

          ??Heavy Reading在新發布的《The Rise of PAM4 and 64QAM: A Competitive Analysis of Optical Modules & Components》報告分析了關鍵網絡、光模塊和半導體技術,并詳細介紹了它們在25G、100G、200G、400G和600G端口上的應用,評估和分析了50家領先供應商的產品和戰略。

          ??報告的主要發現如下:

          ??1. 數據中心運營商正在推動經濟高效的400G解決方案。應用于數據中心互連的400G CFP8模塊和400G相干模塊已經可用,但對于數據中心市場來說成本過高。這促使器件供應商盡快提供更具有吸引力的400G解決方案。

          ??2. 首批400G QSFP-DD和QSFP模塊正在推出。一些供應商正在采樣100GBASE-SR8、100G-FR4和100GBASE-LR8模塊。更多供應商計劃在2019年推出400G QSFP-DD和QSFP模塊。

          ??3. 100G單Lambda即將到來。首批100GBASE-DR和100G-FR模塊正在采樣,多家供應商需要100GS/s PAM4 PHY。100G Lambda MSA在2018年9月的ECOC展會上展示了多供應商解決方案,并將推動這些解決方案的發展。這些發展也在推動使用四個光學通道的經濟高效的400G解決方案。

          ??4. 50G和200G光模塊廣泛可用。 多家供應商可提供200G QSFP56模塊和50G SFP56模塊。一些供應商也可提供200G QSFPDD模塊。

          ??5. QSFP28顯然是占主導地位的100G模塊,有近30家供應商。 QSFP28模塊用于大部分網絡,用于從幾米到40千米的100G連接。這些模塊提供的高密度和成本效益目前無與倫比,它們被SFP模塊取代仍將需要一段時間。

          ??6. 在數據中心互連和城域連接中,400G將接替100G/200G。領先的設備制造商已開發出自己的相干收發器解決方案。與此同時,Acacia、Inphi、Menara和NEL支持DP-QPSK、16 QAM和64 QAM調制的400G/600G相干DSP正處于不同的開發階段,目前已有幾種可用。 Ciena已同意為兩家光模塊供應商提供其400G相干DSP,改變了市場并提供替代解決方案。 400ZR承諾為長達100公里的數據中心互連鏈路提供經濟高效的400G。

          ??7. 城域應用中CFP2-DCO模塊正在取代CFP2-ACO。CFP2-ACO模塊通過整齊地封裝光學元件并與任何DSP配合,為100G和200G相干連接提供了極具吸引力的升級選擇。采用集成16nm相干DSP的CFP2-DCO模塊,則通過提供成本效率的解決方案并降低系統開發成本,徹底改變了這一方程式。

          ??8. 擴展溫度范圍的模塊在無線后/前傳應用中已可輕易獲得。許多供應商的擴展了溫度范圍(-40°C至-85°C)的25G/28G SFP28模塊已在出貨。有些還支持無線前傳應用所需的增強型通用公共無線電接口(eCPRI)/ CPRI。一些供應商已經出貨或在開發50G和100G模塊。

          ??9. PAM4已被迅速用于高速鏈路。 業界已將PAM4用于數據中心和企業系統的下一代接口。多家供應商擁有PAM4 PHY/Mux和時鐘數據恢復(CDR)組件,并且使用50G PAM4100G,200G和400G模塊已在出貨?,F階段,支持單Lambda 100G、經濟高效的400G和800G的100G PAM4解決方案已在出樣。

          ??10. 7 nm硅技術是充滿活力的400G PHY市場的關鍵。首批7nm PHY器件即將可用,所有領先供應商都在積極開發7nm。采用14/16nm技術的400G PAM4 PHY已經可用,但7nm解決方案將增加競爭力,并且業內普遍認為它能降低400G功耗和成本。400ZR的大多數相干DSP開發是基于7nm。


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