Molex于讓塵:單通道100G PAM4技術(shù)讓數(shù)據(jù)中心及5G無線光網(wǎng)絡(luò)更加高效

訊石光通訊網(wǎng) 2018/9/21 14:03:56

  ICCSZ訊 在9月4日舉辦的訊石光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會(huì)上,全球連接器領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)olex公司Oplink業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁兼光電解決方案總經(jīng)理于讓塵(Rang-Chen Yu)博士發(fā)表了《100G Lambda MSA and Data Center/5G Applications》演講報(bào)告,于博士講述了單通道100GPAM4技術(shù)的發(fā)展及多源協(xié)議會(huì)給數(shù)據(jù)中心以及5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造積極解決方案。Molex公司在2014年收購光器件領(lǐng)導(dǎo)者Oplink公司,Oplink公司由此成為Molex公司的光解決方案部門主力Molex/Oplink在珠海設(shè)有研發(fā)和生產(chǎn)基地,在武漢設(shè)有大型研發(fā)中心,在臺(tái)灣設(shè)有器件和硅光研發(fā)部門。于博士表示Molex跟中國電信運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商開展了廣泛的技術(shù)交流與合作,是多個(gè)光模塊多源協(xié)議(MSA)的主導(dǎo)者,包括100GLambda,QSFP-DDSFP-DD等,也參加了OSFP, COBO, OIF和NGOF等多源協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)組織。Molex公司致力攜手中國運(yùn)營商和設(shè)備商來推動(dòng)光解決方案的產(chǎn)業(yè)化。

Molex公司于讓塵(Rang-Chen Yu)博士

  如今互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用繁多,背后是運(yùn)營商在管道上的大力鋪設(shè)以及互聯(lián)網(wǎng)公司在數(shù)據(jù)中心建設(shè)上的競爭,北美谷歌、亞馬遜、微軟和Facebook等都在建設(shè)數(shù)據(jù)中心上投入了大量的資金,中國的阿里巴巴、騰訊和百度等也在追趕。5G網(wǎng)絡(luò)也將催生光器件模塊和光解決方案的巨大需求。于博士認(rèn)為,數(shù)據(jù)中心和5G在技術(shù)上會(huì)有共通點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心對(duì)大帶寬的要求很高,目前數(shù)據(jù)中心主流選擇是100G,之后會(huì)向400G切換,數(shù)據(jù)中心內(nèi)部鏈接一般在500m-2km,而數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)在60km-80km之間,并且DWDM技術(shù)會(huì)得到部署。5G方面,前傳100G CPRI成本壓力很大,而Nx25G eCPRI會(huì)很好的低成本優(yōu)勢(shì),覆蓋距離在2km-20km,回傳對(duì)Nx50G和Nx100G都有很高的需求量,覆蓋距離在20km-60km之間。于博士還提到DWDM技術(shù)在節(jié)省5G光纖資源方面是很好的技術(shù)補(bǔ)充。

  眾所周知,數(shù)據(jù)中心是當(dāng)前光通信技術(shù)更新最快、產(chǎn)品周期最短的應(yīng)用領(lǐng)域,是推動(dòng)光器件和光模塊發(fā)展的重要因素,于博士相信數(shù)據(jù)中心從100G向400G切換,會(huì)推動(dòng)帶寬發(fā)展滯后的其他領(lǐng)域,如接入網(wǎng)和城域網(wǎng)。據(jù)Lightcounting預(yù)測,數(shù)據(jù)中心100G需求在2018-2023年之間依然會(huì)保持高增長,而400G會(huì)從2019年開始出現(xiàn)預(yù)商用的計(jì)劃,于博士認(rèn)為對(duì)于光器件模塊及解決方案廠商來說明年會(huì)是400G關(guān)鍵年份,2019年激進(jìn)的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商會(huì)率先部署400G,2020年后400G市場會(huì)有明顯的上升。于博士還提到工業(yè)界對(duì)200G的共識(shí)是“400G切換期的過渡選擇”。在火熱的硅光領(lǐng)域,Molex公司于2011年通過收購業(yè)內(nèi)硅光技術(shù)領(lǐng)先者Luxtera 40G 收發(fā)模塊產(chǎn)品線及團(tuán)隊(duì)(注:Luxtera芯片部分繼續(xù)存續(xù),最近仍獨(dú)立運(yùn)行),成為業(yè)內(nèi)第一個(gè)家真正在數(shù)據(jù)中心40G時(shí)代硅光大規(guī)模商用的光器件公司。傳統(tǒng)的分立器件方案,當(dāng)前主流數(shù)據(jù)中心100G分為CWDM4和PSM4兩種路線,通過實(shí)踐對(duì)比,業(yè)內(nèi)逐漸在選擇CWDM4路線上達(dá)成一致,即采用4x25G波分方案來時(shí)實(shí)現(xiàn)100G鏈路。

  400G的成本十分關(guān)鍵,Molex公司推動(dòng)成立100G Lambda MSA旨在將100G PAM4作為技術(shù)平臺(tái)推動(dòng)數(shù)據(jù)中心100G向400G的切換。于博士指出傳統(tǒng)直接調(diào)制激光器成本往往具備最低成本,他認(rèn)為能使用直調(diào)激光器(DML)解決的事情,用DML是最優(yōu)選擇,但業(yè)內(nèi)向更高速率演進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了瓶頸,直調(diào)激光器在實(shí)現(xiàn)更高波特率時(shí)難度大,當(dāng)前業(yè)內(nèi)主流選擇EML和硅光調(diào)制器完成單波100G PAM4。

  于博士闡述了單波100G(單通道100G)來完成400G的優(yōu)勢(shì),他認(rèn)為八通道和四通道的對(duì)比,如果使用八通道就需要組裝8套光器件,產(chǎn)品良率問題十分關(guān)鍵。即時(shí)單個(gè)通道的良率達(dá)到95%,八個(gè)通道復(fù)合后達(dá)到的完整良率會(huì)降到66%?!澳K通道數(shù)量越多,對(duì)良率負(fù)面影響越大,這也是業(yè)內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的產(chǎn)品從來沒有超過四通道的原因,超過四通道其實(shí)是非常難做的”,于博士說道。

  既然通道數(shù)量會(huì)影響良率,那提高單通道速率就成為業(yè)內(nèi)的目標(biāo)。再造2015年IEEE推動(dòng)400G標(biāo)準(zhǔn)時(shí),Molex公司思考采用單通道100G的四通道方案實(shí)現(xiàn)400G應(yīng)用,方法是采用四電平調(diào)制,增加一倍比特率,再用50G波特率支持單波100G,DSP會(huì)成為該套方案的關(guān)鍵。于博士認(rèn)為DSP會(huì)成為光通信的核心技術(shù),無論是相干還是非相干,DSP都無法避免。他說:“未來的最佳解決方案必須是:一個(gè)數(shù)字處理器(DSP)+光器件,單純?cè)谖锢砩贤苿?dòng)光器件演進(jìn)已經(jīng)不堪負(fù)荷。而用不斷發(fā)展的CMOS工藝制造DSP,并實(shí)現(xiàn)高波特率已經(jīng)成為可能。在支撐光通信未來發(fā)展上,DSP將功不可沒”,并期待國產(chǎn)光通信DSP早日出現(xiàn)。

  100G Lambda MSA涵蓋定義了單波100G和4x100G的400G方案,100G FR /LR和400G FR4/LR4,可以補(bǔ)充IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。于博士指出IEEE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度已經(jīng)趕不上技術(shù)演進(jìn)的需要,而DR8/LR8大規(guī)模部署也面臨極大的成本壓力,100G Lambda減少通道數(shù)量,相比4X25G方案降低了40%的成本,并提高封裝密度。同時(shí)CMOS適應(yīng)大規(guī)模量產(chǎn)可以攤薄成本以及避免方向復(fù)用。目前,100G lambda發(fā)展成功吸引了38家全球領(lǐng)先的光器件公司共同參與,約占了光器件GDP的80%。于博士也指出最大的100G還是如何讓產(chǎn)業(yè)鏈接受單通道100G,無論是500m、2km或10km都有單波長100G的用武之地,前提是要通過數(shù)據(jù)中心400G切換來推動(dòng)發(fā)展,這對(duì)5G光模塊低成本商用會(huì)帶來很好的技術(shù)積累,一旦數(shù)據(jù)中心單通道100G得到商用,其他領(lǐng)域也將收益。

  在數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中,400G光解決方案是采用400G DR4(并行)/FR4(粗波分)和LR4,不同數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)公司可能有不同的選擇。

  100G PAM4成為主流技術(shù)平臺(tái)后還可以擴(kuò)展到DWDM,這個(gè)是Molex在業(yè)內(nèi)主推的方案,希望把100G PAM4用在非相干的直接檢測上。如果你有好的調(diào)制器,其實(shí)只要把相應(yīng)的光源換成1550nm光源,就用可能做成DWDM應(yīng)用,當(dāng)然這里面還會(huì)需要高性能DSP,因?yàn)榈搅薈波段,細(xì)波分對(duì)色散是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),所以好的DSP對(duì)色散會(huì)有很好的改善,這是一件很有技術(shù)含量的事情。與相干技術(shù)相比,其帶來的低成本、低功耗在接入、匯聚等對(duì)容量、距離要求不高的場景是一種合適的補(bǔ)充方案。

  于博士還介紹了Molex公司100G PAM4 DWDM QSFP28演示,Molex在一套子系統(tǒng)上使用的100G PAM4 DWDM QSFP28,其采用基于硅光的寬帶MZ調(diào)制器,可以支持25G/50G/100GPAM4調(diào)制,專用DSP具有增強(qiáng)的色散容差水平。而Linebox側(cè)可以集成了C波段復(fù)用器和光放大器,可以自動(dòng)色散補(bǔ)償調(diào)整并優(yōu)化整體鏈路性能。

  5G光解決方案,25G灰光會(huì)成為前傳主流并進(jìn)入預(yù)商用階段,2019年將有一定的出貨量,而多速率WDM方案(10G/25G/50G)也將成為是重要補(bǔ)充。5G高速率光解決方案的要求是高帶寬、低時(shí)延、光纖效率、工作環(huán)境和傳輸距離。大帶寬方面,每個(gè)天線+大規(guī)模MIMO的前端移動(dòng)數(shù)據(jù)速率要高得多,具有200MHz的8x8 MIMO的CPRI需要100Gbps,CPRI功能拆分以減少總帶寬(即eCPRI);時(shí)延要求是低于5ms;當(dāng)光纖稀缺且統(tǒng)一管理時(shí),WDM方案更合適;5G要求工作溫度在-40℃-85℃之間。

  最后,于博士對(duì)《100G Lambda和數(shù)據(jù)中心/5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用》做了總結(jié),他表示100G PAM4技術(shù)將在下一代光網(wǎng)絡(luò)中成為主流。100G Lambda MSA正在成為行業(yè)規(guī)范,更多公司支持單通道100G,有助于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的100G/400G部署進(jìn)下一代數(shù)據(jù)中心。還有100G PAM4在DWDM應(yīng)用的拓展,在高帶寬數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)和5G無線前傳回傳和匯聚會(huì)有應(yīng)用價(jià)值,因?yàn)槎嗨俾?5G/50G/100G PAM4技術(shù)將創(chuàng)造靈活高效的光網(wǎng)絡(luò)解決方案。

新聞來源:訊石光通訊網(wǎng)

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