800G光模塊的應(yīng)用趨勢(shì)

800G光模塊是光通信領(lǐng)域的前沿技術(shù)，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年內(nèi)迅速發(fā)展。以下是對(duì)800G光模塊市場(chǎng)的預(yù)測(cè)及其應(yīng)用場(chǎng)景的原創(chuàng)分析：

市場(chǎng)預(yù)測(cè)

市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)：隨著數(shù)據(jù)中心和電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)更高帶寬需求的增加，800G光模塊市場(chǎng)預(yù)計(jì)將顯著增長(zhǎng)。根據(jù)市場(chǎng)研究，預(yù)計(jì)到2025年，800G光模塊市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到數(shù)十億美元。

技術(shù)進(jìn)步：光模塊技術(shù)的不斷進(jìn)步，如更高效的光電轉(zhuǎn)換和更低的功耗，將推動(dòng)800G光模塊的普及。這些技術(shù)進(jìn)步將使得800G光模塊在成本和性能上更具競(jìng)爭(zhēng)力。

供應(yīng)鏈優(yōu)化：隨著更多廠商進(jìn)入市場(chǎng)，供應(yīng)鏈將進(jìn)一步優(yōu)化，生產(chǎn)成本有望降低，從而推動(dòng)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)展。

應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)據(jù)中心：800G光模塊將在大型數(shù)據(jù)中心中廣泛應(yīng)用，以滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。它們將幫助數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量和更低的延遲。

電信網(wǎng)絡(luò)：電信運(yùn)營(yíng)商將采用800G光模塊來(lái)升級(jí)其核心網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)，以支持5G和未來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)。這將顯著提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力和可靠性。

云計(jì)算和大數(shù)據(jù)：隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的普及，800G光模塊將成為這些領(lǐng)域的關(guān)鍵組件，支持海量數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)：在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用中，800G光模塊將用于高速數(shù)據(jù)傳輸，支持復(fù)雜算法的實(shí)時(shí)處理和分析。

800G技術(shù)解決方案的演進(jìn)

800G光模塊技術(shù)是光通信領(lǐng)域的最新突破，旨在滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。以下是800G技術(shù)解決方案的演進(jìn)過(guò)程及其關(guān)鍵技術(shù)：

第一代：初步商用階段

技術(shù)特點(diǎn)：第一代800G光模塊主要采用8x100G的架構(gòu)，即8個(gè)100G通道并行傳輸。這一階段的技術(shù)主要集中在提高單通道的傳輸速率和穩(wěn)定性。

應(yīng)用場(chǎng)景：主要用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的短距離傳輸，如機(jī)架頂部交換機(jī)（TOR）到葉交換機(jī)（Leaf）的連接。

第二代：技術(shù)優(yōu)化階段

技術(shù)特點(diǎn)：第二代800G光模塊引入了更高效的調(diào)制技術(shù)，如PAM4（四級(jí)脈沖幅度調(diào)制），并采用4x200G的架構(gòu)。這一階段的技術(shù)進(jìn)步顯著提高了傳輸效率和距離。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于數(shù)據(jù)中心之間的中距離傳輸，如數(shù)據(jù)中心互連（DCI）和城域網(wǎng)（MAN）。

第三代：高性能階段

技術(shù)特點(diǎn)：第三代800G光模塊采用了更先進(jìn)的相干光通信技術(shù)，支持更高階的調(diào)制格式，如16QAM（十六正交幅度調(diào)制）。這一階段的技術(shù)能夠顯著提高傳輸距離和帶寬利用率。

應(yīng)用場(chǎng)景：廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸，如骨干網(wǎng)和跨洲際連接。

關(guān)鍵技術(shù)

DSP芯片：數(shù)字信號(hào)處理（DSP）芯片是800G光模塊的核心組件，負(fù)責(zé)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，DSP芯片的處理能力和能效不斷提升。

光電轉(zhuǎn)換器件：高效的光電轉(zhuǎn)換器件，如激光器和光探測(cè)器，是實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)年P(guān)鍵。這些器件的性能直接影響光模塊的傳輸速率和穩(wěn)定性。

先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)：PAM4和相干光通信技術(shù)的應(yīng)用，使得800G光模塊能夠在更高的帶寬下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定傳輸。

未來(lái)展望

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，800G光模塊將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。未來(lái)的技術(shù)演進(jìn)將集中在以下幾個(gè)方面：

更高的集成度：通過(guò)集成更多功能模塊，進(jìn)一步降低功耗和成本。

更長(zhǎng)的傳輸距離：通過(guò)優(yōu)化調(diào)制技術(shù)和光電器件，進(jìn)一步提高傳輸距離和穩(wěn)定性。

更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景：800G光模塊將不僅限于數(shù)據(jù)中心和電信網(wǎng)絡(luò)，還將應(yīng)用于智能城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域。

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展

包括IEEE 802.3和800G Pluggable MSA、100G Lambda MSA以及IPEC等行業(yè)組織在內(nèi)的主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)體處于制定800G帶寬技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前沿。該過(guò)程包括概述重要的用例并詳細(xì)說(shuō)明光學(xué)單元的連接標(biāo)準(zhǔn)。

800G 可插拔 MSA 提出了 8x100G PSM8 的標(biāo)準(zhǔn)，旨在提高成本效益并支持高達(dá) 100 米的傳輸，以及 4x200G FR4 的規(guī)格，旨在實(shí)現(xiàn)高達(dá) 2 公里的傳輸范圍。同時(shí)，QSFP-DD800 MSA 在引導(dǎo) QSFP-DD 硬件適應(yīng) 800G 方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，并與最新的 QSFP-DD MSA 更新保持一致。這些在標(biāo)準(zhǔn)化方面的集體努力對(duì)于推動(dòng)800G技術(shù)在各種平臺(tái)上的集成和使用至關(guān)重要。

面向800G SR8場(chǎng)景的技術(shù)方案

800G SR8光模塊是為滿足數(shù)據(jù)中心內(nèi)部短距離高速傳輸需求而設(shè)計(jì)的。以下是針對(duì)800G SR8場(chǎng)景的技術(shù)方案及其關(guān)鍵技術(shù)：

技術(shù)架構(gòu)

8x100G PAM4：800G SR8光模塊通常采用8個(gè)100G通道并行傳輸，每個(gè)通道使用PAM4（四級(jí)脈沖幅度調(diào)制）技術(shù)。這種架構(gòu)能夠在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)高帶寬傳輸，適用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的互連。

VCSEL激光器：多模光纖傳輸通常采用VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）技術(shù)，支持30米（OM3 MMF）和50米（OM4 MMF）的傳輸距離。VCSEL激光器具有成本低、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，非常適合短距離應(yīng)用。

單模光纖傳輸：對(duì)于更高性能的需求，800G SR8光模塊也可以采用單模光纖傳輸技術(shù)，使用并行單模光纖（PSM8）和PAM4調(diào)制格式，支持更長(zhǎng)的傳輸距離。

關(guān)鍵技術(shù)

DSP芯片：數(shù)字信號(hào)處理（DSP）芯片是800G SR8光模塊的核心組件，負(fù)責(zé)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。高性能的DSP芯片能夠有效處理高速數(shù)據(jù)流，確保信號(hào)的完整性和穩(wěn)定性。

光電轉(zhuǎn)換器件：高效的光電轉(zhuǎn)換器件，如VCSEL激光器和光探測(cè)器，是實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)年P(guān)鍵。這些器件的性能直接影響光模塊的傳輸速率和穩(wěn)定性。

多模和單模技術(shù)：多模光纖傳輸適用于短距離高帶寬應(yīng)用，而單模光纖傳輸則適用于更長(zhǎng)距離的高性能需求。兩者結(jié)合使用，可以滿足不同場(chǎng)景下的傳輸需求。

應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連：800G SR8光模塊主要用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的短距離高速互連，如機(jī)架頂部交換機(jī)（TOR）到葉交換機(jī)（Leaf）的連接。這種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)帶寬和延遲要求極高，800G SR8光模塊能夠提供穩(wěn)定的高帶寬傳輸。

高性能計(jì)算（HPC）：在高性能計(jì)算環(huán)境中，800G SR8光模塊可以用于節(jié)點(diǎn)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，支持復(fù)雜計(jì)算任務(wù)的實(shí)時(shí)處理。

云計(jì)算和大數(shù)據(jù)：隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的普及，800G SR8光模塊在這些領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，支持海量數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理。

利用 DML/EML 的 SR8 解決方案涉及 8 個(gè) DSP，每個(gè) DSP 以 100G 的傳輸速率執(zhí)行，可能與模擬時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制一起，再加上在均勻頻率下運(yùn)行的光電元件。為了便于數(shù)據(jù)交換，該方案在發(fā)送端和接收端均實(shí)現(xiàn)了8根單模光纖，并與24芯或16芯MPO連接器建立連接。

相反，基于 SiPh 技術(shù)的 SR8 框架包含由 SiPh Mach-Zehnder 調(diào)制器或連續(xù)波激光器驅(qū)動(dòng)的八個(gè)通道。通過(guò)將調(diào)制元件與光產(chǎn)生元件分離，該方法實(shí)現(xiàn)了可以由單一光源供電的分布式多通道系統(tǒng)。在可控的插入損耗下，一個(gè)或兩個(gè)光源可以同時(shí)滿足所有八個(gè)通道的需求，從而提高成本效益。

800G SR8 光收發(fā)器

ADOP還推出了自己的800G SR8模塊，以滿足高帶寬需求。ADOP 的 800GBASE-SR8 光收發(fā)器提供 QSFP-DD 和 OSFP 封裝選項(xiàng)，分別適用于以太網(wǎng)和 InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)。QSFP-DD 封裝使用 MTP/MPO-16 連接器，而 OSFP 封裝使用 MTP/MPO-12 連接器，支持長(zhǎng)達(dá) 50 米的多模光纖鏈路長(zhǎng)度。該模塊符合 IEE802.3ck、CMIS 5.0 和 MSA 標(biāo)準(zhǔn)，具有內(nèi)置數(shù)字診斷監(jiān)控 （DDM） 功能，可實(shí)時(shí)訪問(wèn)操作參數(shù)。ADOP 800G SR8 模塊為數(shù)據(jù)中心架構(gòu)提供高速連接，使其能夠應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量和網(wǎng)絡(luò)性能需求。此外，用于 Quantum-2 風(fēng)冷交換機(jī)的 InfiniBand OSFP-800-800G 有大量庫(kù)存，隨時(shí)可以擴(kuò)展您的 HPC 網(wǎng)絡(luò)。

800G DR/FR場(chǎng)景技術(shù)方案

考慮到 800G 速度的半公里連接要求，評(píng)估采用 8 個(gè) 100G 硅光子學(xué)通道的設(shè)置揭示了與 400G 密度比 4（雙速率 4）硅光子學(xué)替代方案相比，可能在成本效益方面存在限制。然而，使用四個(gè)信道（每個(gè)信道為200G）可能會(huì)提供更好的經(jīng)濟(jì)前景，盡管必須權(quán)衡以100 Giga波特運(yùn)行的設(shè)備的產(chǎn)品成功率。最初，在多源協(xié)議框架下，八通道并行配置仍可被視為可實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

從圖5的檢查中可以看出，800G密度比4（電吸收調(diào)制激光器/硅光子學(xué)）結(jié)構(gòu)使用數(shù)字信號(hào)處理器，每個(gè)處理器管理200G。選擇四個(gè)電吸收調(diào)制激光器/硅光子學(xué)模塊，所有模塊都調(diào)諧到相同的頻率。由于帶寬限制，直接調(diào)制激光器被忽略不計(jì)。該設(shè)置需要四根單模光纖（具有四通道并行單模對(duì)稱性）用于信號(hào)傳輸，而具有 12 根光纖的多光纖推入式連接器可實(shí)現(xiàn)連接。

在 800G 傳輸?shù)膬晒锟缍壬希?00G 的單波長(zhǎng)、雙振幅調(diào)制已被公認(rèn)為直接調(diào)制和檢測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)。這一基礎(chǔ)有助于打造四路 800G 光纖鏈路。將速度從100G提高到200G會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低約3dB，這意味著必須引入增強(qiáng)的糾錯(cuò)協(xié)議，以確保增強(qiáng)的接收器靈敏度（目標(biāo)為-5dBm）。

采用四個(gè) 200G 數(shù)字信號(hào)處理器，概述了基于電吸收調(diào)制激光器技術(shù)的 800G FR4。在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)，都使用了波分復(fù)用（粗波分復(fù)用 4），涉及單一光纖。如圖 6 所示，物理連接依賴于配對(duì)的 Lucent 連接器。

800G DR 光收發(fā)器

ADOP800GBASE-DR8 光收發(fā)器設(shè)計(jì)用于通過(guò)帶有 MPO-12/16 連接器的單模光纖 （SMF） 實(shí)現(xiàn)高達(dá) 500m 的 800GBASE 以太網(wǎng)吞吐量，提供無(wú)與倫比的 800Gbps 帶寬，滿足對(duì)更快、更高效數(shù)據(jù)傳輸不斷增長(zhǎng)的需求。它采用內(nèi)置Broadcom 7nm DSP芯片和EML激光器，最大功耗為16.5W。這款強(qiáng)大的收發(fā)器經(jīng)過(guò)精密制作，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能操作，從而顯著降低每比特成本，從而不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)性能，還可以促進(jìn)環(huán)保實(shí)踐。它適用于 800G 以太網(wǎng)或 InfiniBand、數(shù)據(jù)中心、分線 2x400G DR4 或 8x100G DR 應(yīng)用。

800G FR 光收發(fā)器

ADOP800G FR4 光收發(fā)器的設(shè)計(jì)符合 800GBASE-FR4 規(guī)范，該收發(fā)器在單模光纖上擁有長(zhǎng)達(dá) 2 公里的覆蓋范圍，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)縫集成，同時(shí)為企業(yè)未來(lái)的帶寬擴(kuò)展做好準(zhǔn)備。其 8 個(gè) 100G PAM4 信號(hào)通道具有出色的信號(hào)完整性和低誤碼率，可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸。

ADOP 800G FR4 光收發(fā)器采用最新的相干光學(xué)技術(shù)，針對(duì)節(jié)能進(jìn)行了優(yōu)化，有助于降低運(yùn)營(yíng)成本和碳足跡，為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)提供清晰的路徑，而無(wú)需進(jìn)行重大硬件檢修。

800G LR/ER/ZR場(chǎng)景技術(shù)方案

為了滿足對(duì) 800G 容量的 10 公里互連的需求，該行業(yè)引入了四種創(chuàng)新途徑來(lái)規(guī)避與色散邊界相關(guān)的問(wèn)題：采用具有 8 個(gè)或無(wú)間隔物的 800G 長(zhǎng)波分復(fù)用、以相同的速率使用 4 個(gè)間隔物或無(wú)間隔物、自零差檢測(cè)變體和相同帶寬的相干傳輸策略。

圖 7 所示的是 800G Long Reach 8 配置，它集成了 8 個(gè)數(shù)字信號(hào)處理組件，每個(gè)組件的工作速率為 100G，以及使用 8 個(gè)電吸收調(diào)制激光器作為光學(xué)組件的長(zhǎng)波分復(fù)用。在這種設(shè)置中，使用單一光纖在每個(gè)站點(diǎn)上傳輸和接收信號(hào)，利用具有八個(gè)分度的長(zhǎng)波長(zhǎng)分頻復(fù)用技術(shù)。通過(guò)使用一對(duì)朗訊式連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。

用于 800G 的 Long Reach 4 配置利用了四個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，每個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器都支持 200G，并配有四個(gè)電吸收調(diào)制激光器，這些激光器在具有四個(gè)分度的長(zhǎng)波長(zhǎng)分復(fù)用上運(yùn)行。在接收端，該策略結(jié)合了用于 200 G 4 級(jí)脈沖幅度調(diào)制信號(hào)的波導(dǎo)雪崩光電二極管，如圖 8 所示。在發(fā)射端和接收端都部署了一條單一的光纖線路，實(shí)現(xiàn)了具有四個(gè)分度的波分復(fù)用范式。與同類產(chǎn)品一樣，這種設(shè)計(jì)也利用雙朗訊風(fēng)格的連接器機(jī)制進(jìn)行接口。

關(guān)于選擇合適的頻率分離，業(yè)界正在考慮在間隔為 800 GHz 的長(zhǎng)波分復(fù)用和較窄的 400 GHz 選項(xiàng)之間進(jìn)行權(quán)衡。這種較窄的替代方案在降低色散開(kāi)銷、減少數(shù)字信號(hào)處理器的功耗和簡(jiǎn)化架構(gòu)方面表現(xiàn)出色，盡管它需要?jiǎng)?chuàng)新新的電吸收調(diào)制激光器組件。

對(duì)于 40 公里和 80 公里的更廣泛距離，該行業(yè)已就 800G 的相干傳輸協(xié)議達(dá)成一致。這種方法利用專門的相干數(shù)字信號(hào)處理器，采用 128 千兆波特的集成相干發(fā)射器和接收器光學(xué)子組件，并通過(guò)使用成對(duì)的朗訊式連接器建立連接。

800G LR 光收發(fā)器

ADOP 800G LR 光收發(fā)器通過(guò)長(zhǎng)距離單模光纖提供閃電般快速的連接，在長(zhǎng)達(dá) 10 公里的距離內(nèi)保持信號(hào)完整性。它專為可靠性和一流性能而設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了低功耗，并配備了最新的 FEC（前向糾錯(cuò)）技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)完整性。它與 QSFP-DD 和 OSFP 外形規(guī)格兼容，可無(wú)縫集成到現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施中，提供高效且經(jīng)濟(jì)高效的升級(jí)路徑，而無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的系統(tǒng)檢修。每個(gè)收發(fā)器都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，以確保高質(zhì)量。

結(jié)論

總之，面向 800G 收發(fā)器的 ADOP 解決方案集創(chuàng)新、效率和可靠性于一身。通過(guò)專注于先進(jìn)的調(diào)制格式、復(fù)雜的糾錯(cuò)和有效的熱管理，ADOP將自己定位為高質(zhì)量和具有前瞻性的收發(fā)器解決方案提供商，不僅承諾提供當(dāng)今數(shù)據(jù)中心所需的高速數(shù)據(jù)傳輸，而且為光網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展鋪平了道路。隨著數(shù)據(jù)中心需求的發(fā)展，ADOP 對(duì)技術(shù)卓越的承諾將繼續(xù)為客戶提供解決方案，在全球范圍內(nèi)推動(dòng)進(jìn)步和連接。

審核編輯 黃宇