5G，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和不斷增長的基于視頻的數(shù)據(jù)傳輸給運(yùn)營商和數(shù)據(jù)中心帶來沉重壓力，需要升級(jí)網(wǎng)絡(luò)容量以支持這些數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。此外，新冠疫情帶來的行為變化（例如遠(yuǎn)程工作，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和娛樂流媒體的增加）將繼續(xù)存在。隨著數(shù)據(jù)需求量大的應(yīng)用對(duì)容量需求的爆炸式增長超過了當(dāng)前的高速傳輸能力，400G成為一項(xiàng)很有前途的新技術(shù)，它可以以相對(duì)較低的運(yùn)營成本和較低的密度來滿足對(duì)光通信的迫切需求。

400G標(biāo)準(zhǔn)

在上篇文章《400G可插拔光模塊與相干DWDM結(jié)合實(shí)現(xiàn)長距離DCI》講過，400G發(fā)展到現(xiàn)在，已發(fā)布多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。包括400ZR、400G OpenROADM和400G OpenZR+。最終，在兩個(gè)組織和光器件制造商商討下，采用了OIF和OpenROADM結(jié)合的最佳標(biāo)準(zhǔn)，也就是OpenZR+，作為未來發(fā)展400G可插拔相干模塊的主要標(biāo)準(zhǔn)，可以提供多廠商的互操作性。

圖1：400ZR和OpenRoadm標(biāo)準(zhǔn)的組合——OpenZR+

符合400G標(biāo)準(zhǔn)的光模塊允許在所有數(shù)據(jù)中心，城域和長距離應(yīng)用中使用相同的模塊，應(yīng)用商可根據(jù)所需的鏈路性能選擇合適的模塊。使用400G MSA可插拔相干光模塊，標(biāo)準(zhǔn)FEC模式和相同的管理系統(tǒng)，就不再需要專有、笨重的非標(biāo)準(zhǔn)單源模塊。還可以降低每比特成本，提供更好的性能，同時(shí)消耗更少的空間和功耗，并優(yōu)化鏈路預(yù)算。

400G技術(shù)

400G供應(yīng)商正在競相尋找最佳規(guī)格，以支持混合協(xié)議，速度和距離來滿足當(dāng)前市場(chǎng)需求。根據(jù)市場(chǎng)研究人員的說法，數(shù)據(jù)需求每年將增長50％以上，而疫情期間的增長甚至更高。在某些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中，數(shù)據(jù)每年都在增加一倍。

由于400G技術(shù)的要求，需要應(yīng)用單通道56G或112G速率要求，但是56G/112G信號(hào)的通道損耗和反射引入代價(jià)太大，同時(shí)對(duì)通道串?dāng)_的容忍性極大降低，目前的NRZ技術(shù)很難突破單路56G傳輸速率，因此業(yè)界引入了PAM4技術(shù)進(jìn)行解決。

PAM4信號(hào)采用4個(gè)不同的信號(hào)電平來進(jìn)行信號(hào)傳輸，每個(gè)符號(hào)周期可以表示2個(gè)比特的邏輯信息（00、01、10、11）。因此，要實(shí)現(xiàn)同樣的信號(hào)傳輸能力，PAM4信號(hào)的符號(hào)速率只需要達(dá)到NRZ信號(hào)的一半即可，因此傳輸通道對(duì)其造成的損耗大大減小，代價(jià)是對(duì)噪聲更為敏感。

圖2：NRZ和PAM4調(diào)制

PAM4技術(shù)克服了56G速率下傳統(tǒng)NRZ調(diào)制的疲軟能力，在不增加帶寬的情況下將比特率速率翻倍；但是PAM4犧牲了信噪比，使得400G產(chǎn)品對(duì)噪聲更加敏感，DSP芯片的引入正好彌補(bǔ)了PAM4技術(shù)相應(yīng)的劣勢(shì)。

DSP就是高速數(shù)字處理芯片，除了提供CDR能提供的數(shù)字時(shí)鐘恢復(fù)功能之外，還可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行色散補(bǔ)償操作，去除噪聲、非線性干擾等因素。

100G/200G速率時(shí)代，運(yùn)營商和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心已習(xí)慣于使用基于DSP的相干模塊和前向糾錯(cuò)（FEC）解決不同供應(yīng)商之間的互操作性問題。即將到來的400G DSP和光模塊生態(tài)系統(tǒng)將格局從定制解決方案轉(zhuǎn)變?yōu)榛�于�?biāo)準(zhǔn)的解決方案。

400G封裝

網(wǎng)絡(luò)邊緣的400G相干接口已大大降低了功耗和尺寸。它們不僅效率更高，而且以更低的復(fù)雜度，更小的尺寸以及支持同一標(biāo)準(zhǔn)的多廠商互操作性實(shí)現(xiàn)性能的提升。

市場(chǎng)上將主導(dǎo)三個(gè)主要的400G光模塊封裝：CFP2、QSFP-DD和OSFP。CFP2具有最大的尺寸和最高的功耗，可提供最佳的光學(xué)性能和覆蓋范圍。QSFP-DD具有最小的尺寸和受限制的功率封裝，并專注于要求不高的光學(xué)性能應(yīng)用。OSFP的大小介于QSFP-DD和CFP2之間，功耗最佳。

圖3：CFP2、QSFP-DD和OSFP封裝

大量400G可插拔模塊將于2021年第一季度投入市場(chǎng)，與此前的400G/600G定制模塊相比，其功耗和價(jià)格要低得多，有許多供應(yīng)商可供選擇，從而導(dǎo)致價(jià)格和質(zhì)量方面的激烈競爭。這些模塊都需要在性能，規(guī)格和成本之間進(jìn)行不同的權(quán)衡，具體取決于鏈路和系統(tǒng)要求（請(qǐng)參見表）。

數(shù)據(jù)來源：PacketLight Networks

400G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和封裝為通往400G互通鋪平了道路。為應(yīng)對(duì)400G光互連需求，易飛揚(yáng)業(yè)已推出三款用于400G數(shù)據(jù)中心光互連的產(chǎn)品，均選用QSFP-DD封裝，包括400G QSFP-DD SR8、400G QSFP-DD AOC和400G QSFP-DD PSM8，助力10km以內(nèi)數(shù)據(jù)中心光互連。

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