800G光模塊的應用趨勢

800G光模塊是光通信領域的前沿技術，預計將在未來幾年內(nèi)迅速發(fā)展。以下是對800G光模塊市場的預測及其應用場景的原創(chuàng)分析：

市場預測

市場規(guī)模增長：隨著數(shù)據(jù)中心和電信運營商對更高帶寬需求的增加，800G光模塊市場預計將顯著增長。根據(jù)市場研究，預計到2025年，800G光模塊市場規(guī)模將達到數(shù)十億美元。

技術進步：光模塊技術的不斷進步，如更高效的光電轉換和更低的功耗，將推動800G光模塊的普及。這些技術進步將使得800G光模塊在成本和性能上更具競爭力。

供應鏈優(yōu)化：隨著更多廠商進入市場，供應鏈將進一步優(yōu)化，生產(chǎn)成本有望降低，從而推動市場的進一步擴展。

應用場景

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

電信網(wǎng)絡：電信運營商將采用800G光模塊來升級其核心網(wǎng)絡和城域網(wǎng)，以支持5G和未來的6G網(wǎng)絡。這將顯著提升網(wǎng)絡的傳輸能力和可靠性。

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

人工智能和機器學習：在人工智能和機器學習應用中，800G光模塊將用于高速數(shù)據(jù)傳輸，支持復雜算法的實時處理和分析。

800G技術解決方案的演進

800G光模塊技術是光通信領域的最新突破，旨在滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。以下是800G技術解決方案的演進過程及其關鍵技術：

第一代：初步商用階段

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

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

第二代：技術優(yōu)化階段

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

應用場景：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

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

應用場景：廣泛應用于長距離傳輸，如骨干網(wǎng)和跨洲際連接。

關鍵技術

DSP芯片：數(shù)字信號處理（DSP）芯片是800G光模塊的核心組件，負責信號的調(diào)制和解調(diào)。隨著技術的進步，DSP芯片的處理能力和能效不斷提升。

光電轉換器件：高效的光電轉換器件，如激光器和光探測器，是實現(xiàn)高速傳輸?shù)年P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。

先進的調(diào)制技術：PAM4和相干光通信技術的應用，使得800G光模塊能夠在更高的帶寬下實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸。

未來展望

隨著技術的不斷進步，800G光模塊將在更多領域得到應用。未來的技術演進將集中在以下幾個方面：

更高的集成度：通過集成更多功能模塊，進一步降低功耗和成本。

更長的傳輸距離：通過優(yōu)化調(diào)制技術和光電器件，進一步提高傳輸距離和穩(wěn)定性。

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

協(xié)議標準化的進展

包括IEEE 802.3和800G Pluggable MSA、100G Lambda MSA以及IPEC等行業(yè)組織在內(nèi)的主要國際標準制定實體處于制定800G帶寬技術標準的前沿。該過程包括概述重要的用例并詳細說明光學單元的連接標準。

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

面向800G SR8場景的技術方案

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計的。以下是針對800G SR8場景的技術方案及其關鍵技術：

技術架構

8x100G PAM4：800G SR8光模塊通常采用8個100G通道并行傳輸，每個通道使用PAM4（四級脈沖幅度調(diào)制）技術。這種架構能夠在短距離內(nèi)實現(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，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，非常適合短距離應用。

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

關鍵技術

DSP芯片：數(shù)字信號處理（DSP）芯片是800G SR8光模塊的核心組件，負責信號的調(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，確保信號的完整性和穩(wěn)定性。

光電轉換器件：高效的光電轉換器件，如VCSEL激光器和光探測器，是實現(xiàn)高速傳輸?shù)年P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：多模光纖傳輸適用于短距離高帶寬應用，而單模光纖傳輸則適用于更長距離的高性能需求。兩者結合使用，可以滿足不同場景下的傳輸需求。

應用場景

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，如機架頂部交換機（TOR）到葉交換機（Leaf）的連接。這種應用場景對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。

高性能計算（HPC）：在高性能計算環(huán)境中，800G SR8光模塊可以用于節(jié)點之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，支持復雜計算任務的實時處理。

云計算和大數(shù)據(jù)：隨著云計算和大數(shù)據(jù)應用的普及，800G SR8光模塊在這些領域的應用也越來越廣泛，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 DSP，每個 DSP 以 100G 的傳輸速率執(zhí)行，可能與模擬時鐘數(shù)據(jù)恢復機制一起，再加上在均勻頻率下運行的光電元件。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)動的八個通道。通過將調(diào)制元件與光產(chǎn)生元件分離，該方法實現(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，一個或兩個光源可以同時滿足所有八個通道的需求，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，分別適用于以太網(wǎng)和 InfiniBand 網(wǎng)絡。QSFP-DD 封裝使用 MTP/MPO-16 連接器，而 OSFP 封裝使用 MTP/MPO-12 連接器，支持長達 50 米的多模光纖鏈路長度。該模塊符合 IEE802.3ck、CMIS 5.0 和 MSA 標準，具有內(nèi)置數(shù)字診斷監(jiān)控 （DDM） 功能，可實時訪問操作參數(shù)。ADOP 800G SR8 模塊為數(shù)據(jù)中心架構提供高速連接，使其能夠應對不斷增長的數(shù)據(jù)流量和網(wǎng)絡性能需求。此外，用于 Quantum-2 風冷交換機的 InfiniBand OSFP-800-800G 有大量庫存，隨時可以擴展您的 HPC 網(wǎng)絡。

800G DR/FR場景技術方案

考慮到 800G 速度的半公里連接要求，評估采用 8 個 100G 硅光子學通道的設置揭示了與 400G 密度比 4（雙速率 4）硅光子學替代方案相比，可能在成本效益方面存在限制。然而，使用四個信道（每個信道為200G）可能會提供更好的經(jīng)濟前景，盡管必須權衡以100 Giga波特運行的設備的產(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現(xiàn)的標準。

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）結構使用數(shù)字信號處理器，每個處理器管理200G。選擇四個電吸收調(diào)制激光器/硅光子學模塊，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。該設置需要四根單模光纖（具有四通道并行單模對稱性）用于信號傳輸，而具有 12 根光纖的多光纖推入式連接器可實現(xiàn)連接。

在 800G 傳輸?shù)膬晒锟缍壬希?00G 的單波長、雙振幅調(diào)制已被公認為直接調(diào)制和檢測系統(tǒng)的未來標準。這一基礎有助于打造四路 800G 光纖鏈路。將速度從100G提高到200G會導致靈敏度降低約3dB，這意味著必須引入增強的糾錯協(xié)議，以確保增強的接收器靈敏度（目標為-5dBm）。

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

800G DR 光收發(fā)器

ADOP800GBASE-DR8 光收發(fā)器設計用于通過帶有 MPO-12/16 連接器的單模光纖 （SMF） 實現(xiàn)高達 500m 的 800GBASE 以太網(wǎng)吞吐量，提供無與倫比的 800Gbps 帶寬，滿足對更快、更高效數(shù)據(jù)傳輸不斷增長的需求。它采用內(nèi)置Broadcom 7nm DSP芯片和EML激光器，最大功耗為16.5W。這款強大的收發(fā)器經(jīng)過精密制作，可實現(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)絡性能，還可以促進環(huán)保實踐。它適用于 800G 以太網(wǎng)或 InfiniBand、數(shù)據(jù)中心、分線 2x400G DR4 或 8x100G DR 應用。

800G FR 光收發(fā)器

ADOP800G FR4 光收發(fā)器的設計符合 800GBASE-FR4 規(guī)范，該收發(fā)器在單模光纖上擁有長達 2 公里的覆蓋范圍，與現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施無縫集成，同時為企業(yè)未來的帶寬擴展做好準備。其 8 個 100G PAM4 信號通道具有出色的信號完整性和低誤碼率，可轉化為穩(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技術，針對節(jié)能進行了優(yōu)化，有助于降低運營成本和碳足跡，為網(wǎng)絡演進提供清晰的路徑，而無需進行重大硬件檢修。

800G LR/ER/ZR場景技術方案

為了滿足對 800G 容量的 10 公里互連的需求，該行業(yè)引入了四種創(chuàng)新途徑來規(guī)避與色散邊界相關的問題：采用具有 8 個或無間隔物的 800G 長波分復用、以相同的速率使用 4 個間隔物或無間隔物、自零差檢測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 個數(shù)字信號處理組件，每個組件的工作速率為 100G，以及使用 8 個電吸收調(diào)制激光器作為光學組件的長波分復用。在這種設置中，使用單一光纖在每個站點上傳輸和接收信號，利用具有八個分度的長波長分頻復用技術。通過使用一對朗訊式連接器來實現(xiàn)連接。

用于 800G 的 Long Reach 4 配置利用了四個數(shù)字信號處理器，每個數(shù)字信號處理器都支持 200G，并配有四個電吸收調(diào)制激光器，這些激光器在具有四個分度的長波長分復用上運行。在接收端，該策略結合了用于 200 G 4 級脈沖幅度調(diào)制信號的波導雪崩光電二極管，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，實現(xiàn)了具有四個分度的波分復用范式。與同類產(chǎn)品一樣，這種設計也利用雙朗訊風格的連接器機制進行接口。

關于選擇合適的頻率分離，業(yè)界正在考慮在間隔為 800 GHz 的長波分復用和較窄的 400 GHz 選項之間進行權衡。這種較窄的替代方案在降低色散開銷、減少數(shù)字信號處理器的功耗和簡化架構方面表現(xiàn)出色，盡管它需要創(chuàng)新新的電吸收調(diào)制激光器組件。

對于 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)議達成一致。這種方法利用專門的相干數(shù)字信號處理器，采用 128 千兆波特的集成相干發(fā)射器和接收器光學子組件，并通過使用成對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)器通過長距離單模光纖提供閃電般快速的連接，在長達 10 公里的距離內(nèi)保持信號完整性。它專為可靠性和一流性能而設計，體現(xiàn)了低功耗，并配備了最新的 FEC（前向糾錯）技術，以確保數(shù)據(jù)完整性。它與 QSFP-DD 和 OSFP 外形規(guī)格兼容，可無縫集成到現(xiàn)有基礎設施中，提供高效且經(jīng)濟高效的升級路徑，而無需進行大規(guī)模的系統(tǒng)檢修。每個收發(fā)器都經(jīng)過嚴格的測試，以確保高質(zhì)量。

結論

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。通過專注于先進的調(diào)制格式、復雜的糾錯和有效的熱管理，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)絡的未來發(fā)展鋪平了道路。隨著數(shù)據(jù)中心需求的發(fā)展，ADOP 對技術卓越的承諾將繼續(xù)為客戶提供解決方案，在全球范圍內(nèi)推動進步和連接。

審核編輯 黃宇