Cignal AI：高速數(shù)據(jù)中心光學(xué)成為OFC23焦點(diǎn)

  ICC訊（編譯：Nina）OFC23備受矚目的頭條新聞將聚焦于高速相干技術(shù)的最新進(jìn)展——1.2Tbps、1.6Tbps、可插拔800Gbps等。然而，OFC23也將提供一個(gè)機(jī)會(huì)，讓大家了解直接檢測(cè)光學(xué)技術(shù)將在數(shù)據(jù)中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)多大程度的通信。

  盡管在任何關(guān)于高速數(shù)據(jù)中心光學(xué)的討論中都會(huì)出現(xiàn)相干技術(shù)是否以及何時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的問題，但致力于直接檢測(cè)PAM4光學(xué)的工程師們繼續(xù)推動(dòng)該技術(shù)的速度和性能。直接檢測(cè)光學(xué)器件具有固有的較低成本和功耗，在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行中，與相干光學(xué)器件相比，它在任何直面的比較中都能勝出。在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，相比相干光學(xué)器件，當(dāng)前一代基于400GbE PAM4的光學(xué)器件和最初的800GbE PAM3光學(xué)器件的性能更具優(yōu)勢(shì)，至少在1.6TbE光學(xué)器件問世之前，甚至可能更遠(yuǎn)。

  當(dāng)前一代400GbE客戶端光學(xué)器件構(gòu)建在每通道50Gbps PAM4電氣上，以連接到交換機(jī)結(jié)構(gòu)、GPU和其他硅芯片組。下一代800GbE模塊構(gòu)建在每通道100Gbps電氣PAM4上。目前業(yè)界已經(jīng)有了一些200Gbps電氣PAM4的初步演示，這是8通道1.6Tbps客戶端光學(xué)系統(tǒng)所需的。

  在OFC23，我們預(yù)計(jì)將看到更多200Gbps PAM4模塊的演示，這將使業(yè)界更深入地了解這些光學(xué)器件的工作范圍。

  PAM4的現(xiàn)在--支持400GbE的56Gbps電氣

  目前的400GbE模塊使用8通道56Gbps PAM4電氣連接來提供完整的400Gbps數(shù)據(jù)。在大多數(shù)400GbE模塊中，這8個(gè)56Gbps的電氣通道通過齒輪箱連接到4個(gè)112Gbps的光學(xué)通道，它們要么在不同的光纖上(例如DR4)，要么在不同的波長(zhǎng)上(例如FR4)。2022年，全球數(shù)據(jù)中心部署了超過300萬個(gè)400GbE模塊。

  56Gbps PAM4電氣通道也用于當(dāng)前一代25.6Tbps交換機(jī)結(jié)構(gòu)，支持多達(dá)64個(gè)400GbE連接端口。一些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在將他們的數(shù)據(jù)中心升級(jí)到這些25.6Tbps交換機(jī)，從而推動(dòng)了對(duì)400GbE的持續(xù)需求。

  但400GbE是今天的新聞，而在OFC上我們要討論的是明天?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的是800GbE模塊。

  PAM4的明天--支持800GbE的112Gbps電氣

  支持112Gbps PAM-4接口的最新51.2Tbps交換機(jī)芯片現(xiàn)已上市，或?qū)⒂?023年初由多家設(shè)備供應(yīng)商推出。幾個(gè)月來，已有少量利用這些速度的光學(xué)器件用于設(shè)計(jì)和評(píng)估。去年OFC展示了一些初步的800GbE模塊，大部分采用2x400GbE模式。在OFC23，我們預(yù)計(jì)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心光學(xué)供應(yīng)商不僅會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示2x400GbE模塊，還會(huì)演示單通道(8x100Gbps)800GbE操作。

  112Gpbs PAM4也可用于“升級(jí)”低速模塊(100GbE、400GbE)，盡管此類升級(jí)的需求似乎有限。QSPF112(400GbE，四個(gè)電氣通道)和SFP112(100GbE，一個(gè)電氣通道的)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義，但很少有硬件供應(yīng)商有包括這些產(chǎn)品的路線圖。大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在從100GbE向400GbE遷移，他們認(rèn)為更新網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)被限制的舊設(shè)備沒有任何好處。目前正在部署的400GbE模塊旨在與當(dāng)前的交換機(jī)芯片對(duì)接，兩者的部署量仍在增加。運(yùn)營(yíng)商不會(huì)使用新的4x112Gbps模塊和新的交換機(jī)硅重啟這一過程，而是等待幾年后出現(xiàn)的下一代1.6TbE模塊(8x224Gbps或16x112Gbps)。

  然而，至少有一家專注于服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的硬件供應(yīng)商已表示計(jì)劃為低速模塊(QSFP112和SFP112)構(gòu)建接口。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商對(duì)此并不感興趣，但傳統(tǒng)服務(wù)提供商仍然認(rèn)為城域?qū)?00GbE和400GbE的需求很大。具有單個(gè)112Gbps PAM4輸入和輸出的100GbE模塊的功率將比4通道版本低得多，并且可以直接與最新的51.2T交換機(jī)芯片連接。將100GbE接口轉(zhuǎn)換為更小的SFP格式還可以減少前面板空間和支持該接口所需的設(shè)備尺寸。雖然100G SFP112接口可能不會(huì)出現(xiàn)在OFC23展示的設(shè)備中，但我們預(yù)計(jì)今年它們將悄悄集成到51.2T交換機(jī)中。

  由于八個(gè)獨(dú)立激光器的成本和復(fù)雜性，八個(gè)光通道數(shù)據(jù)中心光學(xué)器件通常壽命很短，因此800GbE的目標(biāo)是使用四個(gè)光通道。具有四個(gè)200Gbps PAM4通道的單通道800GbE模塊將與OIF 800Gbps LR相干技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)，后者是一種功能化且成本較低的相干解決方案，可在10公里或以下的距離運(yùn)行。來自PAM4供應(yīng)商的最初消息是，200Gbps PAM4光學(xué)器件將在6公里甚至更遠(yuǎn)的距離運(yùn)行。由于直接探測(cè)PAM4比相干光學(xué)器件更便宜且功率更低，因此在相同距離上的正面競(jìng)爭(zhēng)中，直接檢測(cè)PAM4是贏家。在OFC23上，我們期望演示和確認(rèn)400GbE PAM4模塊的距離將延伸到多遠(yuǎn)。如果這些模塊的性能如承諾的那樣，那么800Gbps-LR相干的市場(chǎng)將會(huì)變得非常小，并且僅適用于PAM4不足的10公里應(yīng)用。

  112Gbps接口還將支持基于OSFP-XD規(guī)范的首批1.6TbE模塊。OSFP-XD設(shè)計(jì)為支持1.6TbE的16個(gè)信號(hào)通道，最終支持3.2TbE。然而，大多數(shù)交換機(jī)供應(yīng)商都在等待224Gbps PAM4(4通道)的大規(guī)模1.6TbE部署——假設(shè)224Gbps PAM4可以在未來兩年內(nèi)推向市場(chǎng)。

  PAM4的未來--支持1.6TbE的224Gbps電氣

  102.4Tbps的交換機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)在路線圖上，224Gbps PAM模塊定義還處于早期階段，但技術(shù)演示已經(jīng)開始。在OFC23上，我們預(yù)計(jì)會(huì)看到更多基礎(chǔ)層面的產(chǎn)品發(fā)布(驅(qū)動(dòng)程序、調(diào)制器)和更多的組合系統(tǒng)演示。

  224Gbps電氣PAM4的主要目標(biāo)是支持八通道的1.6TbE (8x224Gbps)，最終支持3.2TbE (16x224Gbps)(OSFP-XD外形模塊)。QSFP格式的支持者樂觀地認(rèn)為，QSFP-DD1600模塊可以被設(shè)計(jì)成支持1.6TbE (8x224Gbps)。然而，這方面的努力仍有一些重大挑戰(zhàn)需要克服，大多數(shù)模塊供應(yīng)商在早期階段都傾向于OSFP-XD。QSFP224模塊也被定義為支持800GbE，但它可能與小眾112Gpbs模塊(例如QSFP112支持400GbE)屬于同一類別，實(shí)際部署有限。

  針對(duì)1.6TbE的八通道和十六通道解決方案都將存在，但正如上文所述，在大型部署中，經(jīng)濟(jì)效益總是將數(shù)據(jù)中心解決方降低到最多四通道。四個(gè)光學(xué)通道1.6TbE模塊將需要400Gbps光學(xué)PAM4——一種甚至還沒有在圖紙上的技術(shù)，其覆蓋范圍將比200Gbps光學(xué)PAM4短得多。因此，業(yè)界正認(rèn)真考慮將2x800Gbps-LR和4x400ZR相干解決方案用于1.6TbE。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的第一個(gè)相干光學(xué)器件很有可能成為1.6TbE模塊的一部分。

  結(jié)論

  雖然WDM傳輸相干光學(xué)可能會(huì)在OFC23上占據(jù)最大的頭條，但世界上大多數(shù)帶寬都依賴于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的直接檢測(cè)光學(xué)，這些光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不應(yīng)被忽視。PAM4作為一種低成本/低功耗的解決方案將繼續(xù)挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)中心的相干光學(xué)，至少在800GbE，甚至可能到1.6TbE。今年，我們將首次看到最前沿的PAM4速度，并更好地了解這項(xiàng)技術(shù)將走多遠(yuǎn)。

原文：High Speed Datacenter Optics Take Center Stage at OFC23 - Cignal AI - https://cignal.ai/2023/01/high-speed-datacenter-optics-take-center-stage-at-ofc23/