400G光模塊封裝的趨勢

光模塊封裝形式具有三個共同特點(diǎn)：外形小巧、功耗低、可與所有系統(tǒng)供應(yīng)商互操作。了解100G光模塊市場的發(fā)展將有助于我們理解400G技術(shù)的引入。服務(wù)提供商需要可插拔光模塊來實(shí)現(xiàn)長距離和專用技術(shù)，例如相干檢測。數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊(duì)需要一種低功耗、低成本的短距離（最長2KM）應(yīng)用解決方案。CFP外形是第一款100G可插拔收發(fā)器，支持短距離和長距離應(yīng)用，但體積非常大，功耗很高（12W）。隨著技術(shù)和組件在尺寸和功耗方面的改進(jìn)，較小的CFP2和CFP4被引入市場。盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，但目前100G和200G的嵌入式相干技術(shù)仍然只能在CFP和CFP2外形尺寸上使用。與此同時，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心對額外帶寬容量的需求巨大，推動了QSFP28外形尺寸用于各種短距離應(yīng)用（DAC、PSM4、CWDM4和SR4）。QSFP28得到了廣泛采用，并且比CFP外形尺寸更小，功耗更低。

四種光模塊對比

了解100G應(yīng)用背后的問題對于預(yù)測400G將如何被采用非常重要。

l 誰需要400G可插拔光模塊？

l 用于哪種應(yīng)用？

l 技術(shù)成熟度如何？

l 與以前的外形尺寸有互操作性嗎？

按照與100G相同的邏輯，400G是大型數(shù)據(jù)中心的優(yōu)先選擇，而規(guī)模較小的服務(wù)提供商則優(yōu)先選擇400G。400G需要PAM4調(diào)制進(jìn)行傳輸，這使得覆蓋范圍更具挑戰(zhàn)性。最初的 400G光模塊覆蓋范圍將僅限于幾公里。更長的覆蓋范圍將需要相干檢測及其支持技術(shù)，包括放大和色散補(bǔ)償。與100G一樣，400G將根據(jù)預(yù)期應(yīng)用獲得類似的采用。最有可能的是數(shù)據(jù)中心專用的外形尺寸和更長距離應(yīng)用的另一種外形尺寸。早期的400G技術(shù)開發(fā)避免了 100G采用所遵循的“中間”外形尺寸（即 CFP2、CFP4）。400G 將以兩種外形尺寸引入，分別用于接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心。

l QSFP56-DD（也稱為QSFP-DD，代表QSFP雙密度）

l OSFP（代表八路SFP）

QSFP56和OSFP

兩種外形尺寸都在電氣側(cè)運(yùn)行8x 50G PAM4通道，而光學(xué)側(cè)可以是8個50G PAM4激光器或4個100G PAM4激光器。在四激光器設(shè)計中，我們添加了一個“變速箱”，將8x 50G PAM4電氣轉(zhuǎn)換為4x 100G PAM4。QSFP56-DD由 QSFP-DD MSA聯(lián)盟 (www.qsfp-dd.com) 定義，而OSFP由OSFP MSA組 (www.osfpmsa.org) 定義。這兩種外形尺寸相似，但有三個主要區(qū)別：

l OSFP允許的功率(< 15W*) 比QSFP-DD (<12W*)更大。OSFP允許早期采用，因?yàn)榘l(fā)布針對15W而非12W而設(shè)計的技術(shù)更容易。

l QSFP-DD端口向后兼容QSFP+ (40G)、QSFP28 (100G)和QSFP56 (200G)。OSFP端口需要QSFP到OSFP轉(zhuǎn)換器模塊。

l OSFP將散熱直接集成到外形尺寸中，而QSFP-DD沒有。

QSFP-DD和OSFP均設(shè)計用于DC內(nèi)應(yīng)用，包括DAC、AOC和長達(dá)2km的光纖連接。其他變體正在開發(fā)中，以支持具有更長距離的數(shù)據(jù)中心互連 (DCI) 和其他技術(shù)，如DWDM。

CFP MSA (www.cfp-msa.org)定義的CFP8外形尺寸與QSFP-DD和OSFP截然不同。允許高達(dá)24W的功耗。它在電氣方面有16x通道25G NRZ（而不是QSFP-DD和OSFP 的 8x 50G PAM4）提供MDIO管理接口（而不是 QSFP-DD和OSFP的I2C）由于其占用空間大且功耗高（高達(dá)24W），CFP8適用于傳輸應(yīng)用。初始版本（CFP8 400GBASE-LR8）將支持高達(dá)10km，使用 16x電氣通道25G NRZ，轉(zhuǎn)換為8x通道50G PAM4。

使用相干檢測技術(shù)的其他變體將支持高達(dá)80KM的傳輸距離。除了傳輸更長的距離外，CFP8還為800G敞開了大門。通過結(jié)合50Gbps PAM4調(diào)制DSP、相干檢測和將激光復(fù)用到CFP8的16x電氣通道，可以實(shí)現(xiàn)800G。顯然，這項(xiàng)技術(shù)還遙不可及。400G時代已經(jīng)到來。了解技術(shù)應(yīng)用將有助于我們更好地了解光模塊技術(shù)的應(yīng)用。

QSFP56、OSFP和CFP8