近年來，更高數(shù)據(jù)速率的光模塊不斷涌現(xiàn)，光模塊的設(shè)計復雜性在不斷提高。借助當今的100G光網(wǎng)絡(luò)，我們正處在影響網(wǎng)絡(luò)硬件成本和光纖基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計的時代。

如果簡化100G光模塊，由于可插拔光模塊中的組件更少，可以將制造量和成本擴大到當今10G SFP+光模塊的水平。通過硅光技術(shù)和信號處理技術(shù)，單波100G光模塊面世。當新一代100G封裝可用時，將能夠重用第一代并逐步過渡，還能夠直接升級至400G。

簡化100G光模塊優(yōu)勢

• 隨著100G光模塊過渡到新的100G封裝，投資將面向未來
• 通過SMF（單模光纖）鏈路降低2km雙工傳輸和數(shù)據(jù)中心葉脊連接的總成本
• 連接400G交換機和路由器，不犧牲端口帶寬
• 一次一個站點升級到400G交換機和路由器

是時候推出新一代100G光模塊了

回到10G SFP+可插拔光模塊最先進的時代，選擇很少且簡單，因為它們的唯一功能是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，反之亦然。

在隨后的幾年中，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求增加，這意味著光鏈路的數(shù)據(jù)速率也必須提高。它不僅增加了，它還加速了。IEEE和SFF等標準機構(gòu)不得不考慮提高數(shù)據(jù)速率的方法，以超越更快的激光器和光接收器。WDM（波分復用）、并行光纖、CTLE（連續(xù)時間線性均衡）和FEC（前向糾錯）等技術(shù)被納入標準。

這種復雜性不僅會影響可插拔光模塊本身的成本，還會影響光纖基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計，這對硬件成本和運營成本都有影響。復雜性還增加了光模塊與交換機或路由器之間以及來自不同供應(yīng)商的光模塊之間的互操作性失敗的風險。于是，為了使明天的100G光模塊與今天的10G SFP+光模塊一樣低成本和低風險，需要進行根本性的改變。

圖1：在100G和400G數(shù)據(jù)速率下，光模塊占系統(tǒng)總成本比例增加

什么是單波長100G？

單波100G光學規(guī)范首先由100G λ MSA（多源協(xié)議）標準化。因為它的愿景是為高密度多TB交換、路由和傳輸網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建具有成本效益的解決方案。目標是定義允許未來100G和400G光模塊的光學規(guī)范，這些光模塊可以擴展到大批量制造，從而實現(xiàn)低成本。

單波方案的基礎(chǔ)是使用PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）。在此之前，幾乎所有100G光學規(guī)范都包含NRZ（不歸零），這是一種兩級二進制調(diào)制格式。對比之下，PAM4包含兩倍的數(shù)據(jù)量，而無需顯著提高光學組件的速度。因此，同樣只能承載50G和NRZ的基本光學技術(shù)可用于100G PAM4。

大批量可制造性

為什么最小化模塊中的組件很重要？參考圖2，它顯示了當前100G QSFP28光模塊的組成部分。請注意，它們本質(zhì)上是四通道器件，光接口朝右，電接口朝左。四個通道中的每一個都承載25G的NRZ數(shù)據(jù)，總共100G。

圖2：QSFP28模塊本質(zhì)上是四通道器件

將此與圖3中進行對比，這是一個典型的10G SFP+光模塊，它很簡單，只有一個通道可以承載10G的數(shù)據(jù)。通常只有一個激光器、一個光電二極管和用于光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的簡單驅(qū)動電路。這種簡單性是制造商能夠每年生產(chǎn)2000萬個10G SFP+光模塊的關(guān)鍵。

圖3：SFP+ 光模塊本質(zhì)上是單通道器件

前向兼容性

最終，當100G SerDes（串行器 – 解串器）在交換機和路由器端口上可用時，端口后面的ASIC可以接管FEC和PAM4功能，讓光模塊僅執(zhí)行光電和電光轉(zhuǎn)換。然后我們可以通過使用更小的SFP封裝來增加面板帶寬密度，在電口側(cè)使用一個100G通道與交換機或路由器端口連接，這種封裝可能被稱為SFP112。

不過，我們還沒有。同時，我們有QSFP28封裝，可以在模塊內(nèi)部執(zhí)行FEC和PAM4，并將電氣4x25G通道轉(zhuǎn)換為單個100G通道。現(xiàn)在采用這種QSFP28的好處是，當SFP112可用時，使用QSFP28模塊的傳統(tǒng)交換機和路由器將與使用SFP112光模塊的新主機互操作，而且不需要4x25G到100G的轉(zhuǎn)換，因為電接口和光接口都是單通道100G。這種前向兼容性對于網(wǎng)絡(luò)升級策略非常有利，因為它可以防止您現(xiàn)有的QSFP28模塊在您添加新的基于SFP112的硬件時變得過時。

圖4顯示了SFP112模塊的示意圖。請注意，它看起來與圖3幾乎相同。兩者都是單通道，只需要一個激光器和光接收器。SFP112可能需要CDR（時鐘和數(shù)據(jù)恢復）電路。

圖4：100G SFP封裝

展望400G

展望具有400G端口的最新一代交換機和路由器，單波100G對于升級具有操作靈活性的網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。它支持400GQSFP-DD光模塊，可通過分支光纜與單波100G光模塊互操作。例如，易飛揚的400G QSFP-DD DR4，可以連接四個獨立的100G QSFP28 FR光模塊。（見圖5）

圖5：通過分支光纜實現(xiàn)400G到100G連接

這意味著，如果您使用具有100G QSFP28端口的設(shè)備運行網(wǎng)絡(luò)，您可以僅將一個站點升級到400G設(shè)備，并且仍將其連接到現(xiàn)有的100G站點，而不會犧牲端口帶寬。這可以最大限度地減少您的停機時間，然后您可以在準備好后升級其他站點。

易飛揚的100G單波光模塊

近年來，易飛揚不斷攻克難關(guān)，對PAM4技術(shù)深入研究，研發(fā)出多款單波100G光模塊。截至目前，共推出了硅光100G QSFP28 DR1/FR1 LR1，以及基于EML的100G QSFP28 LR1/ER1，打破了易飛揚在100G單波領(lǐng)域的技術(shù)空白，是數(shù)據(jù)中心100G傳輸新穎的選擇方案。

圖6：易飛揚100G單波光模塊

100G單波光模塊應(yīng)用

圖7：100G QSFP28 DR非常適合數(shù)據(jù)中心在主干層和葉層之間的連接

圖8：單波100G技術(shù)允許服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)運營商單獨升級站點

審核編輯：湯梓紅