200G光模塊中的兩種并行方案的區(qū)別與選擇

根據(jù)Google， Facebook等披露的數(shù)據(jù)，這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量每年增長(zhǎng)幅度接近100%， 當(dāng)前一些較早部署100G的互聯(lián)網(wǎng)巨頭已經(jīng)開始謀求更高速率的解決方案，下一代數(shù)據(jù)中心的方案選擇成為了大家所熱心關(guān)注的話題。

400G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)先于200G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)完成，這或許反映了業(yè)界的心態(tài)——更看好400G， 或者說， 200G僅僅是400G的一個(gè)過渡方案。

但是直接從100G跨越到400G實(shí)際上是不太科學(xué)的。

首先從數(shù)據(jù)中心方面，我們需要重建超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，定義新的規(guī)范架構(gòu)， 400G時(shí)代交換機(jī)對(duì)機(jī)架電力的要求會(huì)相當(dāng)高，傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱也更為困難；

再者， 400G數(shù)據(jù)中心會(huì)使用到PAM4技術(shù)，而采用PAM4技術(shù)會(huì)使系統(tǒng)變得不夠透明且難以管理，傳統(tǒng)的NRZ技術(shù)+并行技術(shù)可以使數(shù)據(jù)中心易于管理。

為更靈活地適應(yīng)未來數(shù)據(jù)中心的需求，向400G數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)完美過渡，易飛揚(yáng)（Gigalight）于近日完成了基于200G NRZ傳輸?shù)牡统杀緮?shù)據(jù)中心內(nèi)部平行光互連方案，本文主要比較了200G NRZ方案中的兩種并行技術(shù)，并且以兩款產(chǎn)品作為實(shí)例進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

光纖并行方案—選用單模還是多模？

傳統(tǒng)的并行光模塊產(chǎn)品主要基于多模光纖的光互連技術(shù)，具有高帶寬、低損耗、無串?dāng)_和匹配及電磁兼容問題等優(yōu)勢(shì)，已逐漸取代基于銅線的電互聯(lián)產(chǎn)品而應(yīng)用于機(jī)柜間、板架間的高速互聯(lián)，連接距離在OM3光纖下長(zhǎng)達(dá)300米。

同時(shí)為了應(yīng)用于更長(zhǎng)距離的傳輸解決方案， PSM并行光模塊也應(yīng)運(yùn)而生，主要使用FP激光器在單模光纖傳輸2km， DFB傳輸10km應(yīng)用，這比多模互連技術(shù)更加具有難度。

數(shù)據(jù)中心布線是一個(gè)很復(fù)雜的問題，選擇多模光纖還是單模光纖也一直是業(yè)界熱烈討論的對(duì)象，各大數(shù)據(jù)中心也有選擇，比如100G時(shí)代， Facebook選擇單模， Google選擇多模和單模同時(shí)部署， BAT則選擇多模。從成本角度，多模光纖價(jià)格昂貴而多模光模塊便宜，單模光纖價(jià)格便宜而單模光模塊較貴，因此很容易將光纖和光模塊成本進(jìn)行組合評(píng)估，得出距離和成本的關(guān)系。以100G方案為例，光纖距離在100米以內(nèi)時(shí)多模解決方案的成本優(yōu)勢(shì)非常明顯。并行技術(shù)路線的特點(diǎn)是每一對(duì)多模光纖分別承載一路光信號(hào)。目前IEEE的400G SR16標(biāo)準(zhǔn)是16*25G并行方案，需要16對(duì)多模光纖，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100G時(shí)代廣泛使用的12芯MPO， 會(huì)導(dǎo)致成本的大幅提升；更重要的是，多模光模塊所依賴的低成本VCSEL光芯片方案， 2020年很可能仍然需要超過12芯MPO的8對(duì)多模光纖?，F(xiàn)有的12芯MPO能夠容納的400G SR4看上去遙遙無期。因此在2020年，如果沒有開放且標(biāo)準(zhǔn)化的多模波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)（比如SWDM技術(shù)）出現(xiàn)，低成本VCSEL 100G技術(shù)也不能取得突破， 400G多模光纖解決方案成本優(yōu)勢(shì)將不再明顯，單模光纖在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心也許將成為主流，而中短距的單模并行解決方案將會(huì)是替代多模并行解決方案的高性價(jià)比選擇。——楊志華《2020年數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 十大熱點(diǎn)排行榜》2200G PSM8對(duì)比200G SR8

基于易飛揚(yáng)（Gigalight）獨(dú)有的PSM系列產(chǎn)品線，近日易飛揚(yáng)（Gigalight）發(fā)布了200G QSFP-DD PSM8的新產(chǎn)品， 200G QSFP-DD PSM8是單模并行技術(shù)的高速率產(chǎn)物。

要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸必須使用色散損耗小的單模光纖，單模光纖與半導(dǎo)體要實(shí)現(xiàn)高的耦合效率，需要對(duì)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光場(chǎng)進(jìn)行整形，使入射光場(chǎng)與光纖本征光場(chǎng)達(dá)到最大可能的匹配。

而200G QSFP-DD SR8采用8通道的850nm VCSEL陣列，符合100GBASE-SR4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。200G QSFP-DD SR8是多模并行的產(chǎn)品，借助傳統(tǒng)的VCSEL優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，易飛揚(yáng)（Gigalight）采用了簡(jiǎn)單高效且可靠的光纖耦合工藝技術(shù)，在激光器和光纖之間增加45°棱鏡，同時(shí)經(jīng)過對(duì)光纖面的特殊材質(zhì)處理，使得光纖耦合效率提升到了80%以上。

這兩款產(chǎn)品的相同點(diǎn)在于都屬于200G數(shù)據(jù)中心解決方案里的光模塊，并且都采用了QSFP-DD的封裝，都可使用16芯的MTP。

QSFP-DD的優(yōu)勢(shì)在于1U面板可以做到36*200G/400G的密度，并且對(duì)QSFP前向和后向兼容，可兼容現(xiàn)有的QSFP28光模塊及AOC/DAC等。

主要不同在于200G QSFP-DD PSM8采用的是8路1310nm單模光纖并行的方案，傳輸距離可達(dá)10km; 而200G QSFP-DD SR8采用多模光纖并行的方案，在OM4光纖鏈路上傳播距離可達(dá)100m。

總結(jié)

多模并行方案是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心發(fā)展的核心，交換機(jī)與核心交換機(jī)之間的傳輸距離正好在多模光纖的適用范圍之內(nèi)。

康寧公司于前幾年就已經(jīng)推出了OM5光纖，卻并未引起預(yù)期的市場(chǎng)反響， SWDM短距離波分復(fù)用方案僅僅為為數(shù)不多的幾個(gè)廠商所推廣——可見它的確缺少市場(chǎng)。

在不久的將來，如果一般企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心希望繼續(xù)使用經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的解決方案，并降低光學(xué)器件成本，則可以選擇多模并行光學(xué)器件——畢竟中小企業(yè)不需要400G這樣大的容量。

但是如果是在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè)部署過程，尤其是考慮到系統(tǒng)的可升級(jí)性、系統(tǒng)的靈活性，我們或許更應(yīng)該考慮單模并行方案。

在一些有識(shí)之士的眼里，單模并行方案雖然增加了光纖芯數(shù)，但是從整體來講，減少了維護(hù)復(fù)雜度，更易管理，且更容易從100G升級(jí)到之后的400G（要知道在不增加光纖資源的前提下，當(dāng)前基于波分復(fù)用的100G CWDM4最多只能演進(jìn)至200G FR4，而100G PSM4可以升級(jí)至400G DR4）。

一般來說，主要交換機(jī)和收發(fā)器供應(yīng)商的技術(shù)路線圖為部署并行光學(xué)器件的客戶顯示了非常清晰和簡(jiǎn)單的遷移路徑。所以當(dāng)光學(xué)器件可用，并且從100G遷移到200G或者400G時(shí)，它們的光纖基礎(chǔ)設(shè)施依然存在，無需升級(jí)。

可靠性、產(chǎn)品壽命和維護(hù)成本等都是相互關(guān)聯(lián)的，在總成本上以200G QSFP-DD PSM8為代表的單模并行方案或許應(yīng)該成為未來大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的布線指南。