Molex于讓塵：?jiǎn)瓮ǖ?00G PAM4技術(shù)讓數據中心及5G無(wú)線(xiàn)光網(wǎng)絡(luò )更加高效

  ICCSZ訊 在9月4日舉辦的訊石光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )上，全球連接器領(lǐng)導者Molex公司Oplink業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁兼光電解決方案總經(jīng)理于讓塵(Rang-Chen Yu)博士發(fā)表了《100G Lambda MSA and Data Center/5G Applications》演講報告，于博士講述了單通道100GPAM4技術(shù)的發(fā)展及多源協(xié)議會(huì )給數據中心以及5G網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )造積極解決方案。Molex公司在2014年收購光器件領(lǐng)導者Oplink公司，Oplink公司由此成為Molex公司的光解決方案部門(mén)主力Molex/Oplink在珠海設有研發(fā)和生產(chǎn)基地，在武漢設有大型研發(fā)中心，在臺灣設有器件和硅光研發(fā)部門(mén)。于博士表示Molex跟中國電信運營(yíng)商、數據中心運營(yíng)商開(kāi)展了廣泛的技術(shù)交流與合作，是多個(gè)光模塊多源協(xié)議(MSA)的主導者，包括100GLambda,QSFP-DDSFP-DD等，也參加了OSFP, COBO, OIF和NGOF等多源協(xié)議標準組織。Molex公司致力攜手中國運營(yíng)商和設備商來(lái)推動(dòng)光解決方案的產(chǎn)業(yè)化。

Molex公司于讓塵(Rang-Chen Yu)博士

  如今互聯(lián)網(wǎng)應用繁多，背后是運營(yíng)商在管道上的大力鋪設以及互聯(lián)網(wǎng)公司在數據中心建設上的競爭，北美谷歌、亞馬遜、微軟和Facebook等都在建設數據中心上投入了大量的資金，中國的阿里巴巴、騰訊和百度等也在追趕。5G網(wǎng)絡(luò )也將催生光器件模塊和光解決方案的巨大需求。于博士認為，數據中心和5G在技術(shù)上會(huì )有共通點(diǎn)。數據中心對大帶寬的要求很高，目前數據中心主流選擇是100G，之后會(huì )向400G切換，數據中心內部鏈接一般在500m-2km，而數據中心互聯(lián)(DCI)在60km-80km之間，并且DWDM技術(shù)會(huì )得到部署。5G方面，前傳100G CPRI成本壓力很大，而Nx25G eCPRI會(huì )很好的低成本優(yōu)勢，覆蓋距離在2km-20km，回傳對Nx50G和Nx100G都有很高的需求量，覆蓋距離在20km-60km之間。于博士還提到DWDM技術(shù)在節省5G光纖資源方面是很好的技術(shù)補充。

  眾所周知，數據中心是當前光通信技術(shù)更新最快、產(chǎn)品周期最短的應用領(lǐng)域，是推動(dòng)光器件和光模塊發(fā)展的重要因素，于博士相信數據中心從100G向400G切換，會(huì )推動(dòng)帶寬發(fā)展滯后的其他領(lǐng)域，如接入網(wǎng)和城域網(wǎng)。據Lightcounting預測，數據中心100G需求在2018-2023年之間依然會(huì )保持高增長(cháng)，而400G會(huì )從2019年開(kāi)始出現預商用的計劃，于博士認為對于光器件模塊及解決方案廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)明年會(huì )是400G關(guān)鍵年份，2019年激進(jìn)的數據中心運營(yíng)商會(huì )率先部署400G，2020年后400G市場(chǎng)會(huì )有明顯的上升。于博士還提到工業(yè)界對200G的共識是“400G切換期的過(guò)渡選擇”。在火熱的硅光領(lǐng)域，Molex公司于2011年通過(guò)收購業(yè)內硅光技術(shù)領(lǐng)先者Luxtera 40G 收發(fā)模塊產(chǎn)品線(xiàn)及團隊（注：Luxtera芯片部分繼續存續，最近仍獨立運行），成為業(yè)內第一個(gè)家真正在數據中心40G時(shí)代硅光大規模商用的光器件公司。傳統的分立器件方案，當前主流數據中心100G分為CWDM4和PSM4兩種路線(xiàn)，通過(guò)實(shí)踐對比，業(yè)內逐漸在選擇CWDM4路線(xiàn)上達成一致，即采用4x25G波分方案來(lái)時(shí)實(shí)現100G鏈路。

  400G的成本十分關(guān)鍵，Molex公司推動(dòng)成立100G Lambda MSA旨在將100G PAM4作為技術(shù)平臺推動(dòng)數據中心100G向400G的切換。于博士指出傳統直接調制激光器成本往往具備最低成本，他認為能使用直調激光器(DML)解決的事情，用DML是最優(yōu)選擇，但業(yè)內向更高速率演進(jìn)時(shí)發(fā)現了瓶頸，直調激光器在實(shí)現更高波特率時(shí)難度大，當前業(yè)內主流選擇EML和硅光調制器完成單波100G PAM4。

  于博士闡述了單波100G(單通道100G)來(lái)完成400G的優(yōu)勢，他認為八通道和四通道的對比，如果使用八通道就需要組裝8套光器件，產(chǎn)品良率問(wèn)題十分關(guān)鍵。即時(shí)單個(gè)通道的良率達到95%，八個(gè)通道復合后達到的完整良率會(huì )降到66%?！澳K通道數量越多，對良率負面影響越大，這也是業(yè)內真正實(shí)現大規模商用化的產(chǎn)品從來(lái)沒(méi)有超過(guò)四通道的原因，超過(guò)四通道其實(shí)是非常難做的”，于博士說(shuō)道。

  既然通道數量會(huì )影響良率，那提高單通道速率就成為業(yè)內的目標。再造2015年IEEE推動(dòng)400G標準時(shí)，Molex公司思考采用單通道100G的四通道方案實(shí)現400G應用，方法是采用四電平調制，增加一倍比特率，再用50G波特率支持單波100G，DSP會(huì )成為該套方案的關(guān)鍵。于博士認為DSP會(huì )成為光通信的核心技術(shù)，無(wú)論是相干還是非相干，DSP都無(wú)法避免。他說(shuō)：“未來(lái)的最佳解決方案必須是：一個(gè)數字處理器(DSP)+光器件，單純在物理上推動(dòng)光器件演進(jìn)已經(jīng)不堪負荷。而用不斷發(fā)展的CMOS工藝制造DSP，并實(shí)現高波特率已經(jīng)成為可能。在支撐光通信未來(lái)發(fā)展上，DSP將功不可沒(méi)”，并期待國產(chǎn)光通信DSP早日出現。

  100G Lambda MSA涵蓋定義了單波100G和4x100G的400G方案，100G FR /LR和400G FR4/LR4，可以補充IEEE 802.3標準。于博士指出IEEE標準進(jìn)度已經(jīng)趕不上技術(shù)演進(jìn)的需要，而DR8/LR8大規模部署也面臨極大的成本壓力，100G Lambda減少通道數量，相比4X25G方案降低了40%的成本，并提高封裝密度。同時(shí)CMOS適應大規模量產(chǎn)可以攤薄成本以及避免方向復用。目前，100G lambda發(fā)展成功吸引了38家全球領(lǐng)先的光器件公司共同參與，約占了光器件GDP的80%。于博士也指出最大的100G還是如何讓產(chǎn)業(yè)鏈接受單通道100G，無(wú)論是500m、2km或10km都有單波長(cháng)100G的用武之地，前提是要通過(guò)數據中心400G切換來(lái)推動(dòng)發(fā)展，這對5G光模塊低成本商用會(huì )帶來(lái)很好的技術(shù)積累，一旦數據中心單通道100G得到商用，其他領(lǐng)域也將收益。

  在數據中心架構中，400G光解決方案是采用400G DR4(并行)/FR4(粗波分)和LR4，不同數據中心運營(yíng)商和互聯(lián)網(wǎng)公司可能有不同的選擇。

  100G PAM4成為主流技術(shù)平臺后還可以擴展到DWDM，這個(gè)是Molex在業(yè)內主推的方案，希望把100G PAM4用在非相干的直接檢測上。如果你有好的調制器，其實(shí)只要把相應的光源換成1550nm光源，就用可能做成DWDM應用，當然這里面還會(huì )需要高性能DSP，因為到了C波段，細波分對色散是一個(gè)很大的挑戰，所以好的DSP對色散會(huì )有很好的改善，這是一件很有技術(shù)含量的事情。與相干技術(shù)相比，其帶來(lái)的低成本、低功耗在接入、匯聚等對容量、距離要求不高的場(chǎng)景是一種合適的補充方案。

  于博士還介紹了Molex公司100G PAM4 DWDM QSFP28演示，Molex在一套子系統上使用的100G PAM4 DWDM QSFP28，其采用基于硅光的寬帶MZ調制器，可以支持25G/50G/100GPAM4調制，專(zhuān)用DSP具有增強的色散容差水平。而Linebox側可以集成了C波段復用器和光放大器，可以自動(dòng)色散補償調整并優(yōu)化整體鏈路性能。

  5G光解決方案，25G灰光會(huì )成為前傳主流并進(jìn)入預商用階段，2019年將有一定的出貨量，而多速率WDM方案(10G/25G/50G)也將成為是重要補充。5G高速率光解決方案的要求是高帶寬、低時(shí)延、光纖效率、工作環(huán)境和傳輸距離。大帶寬方面，每個(gè)天線(xiàn)+大規模MIMO的前端移動(dòng)數據速率要高得多，具有200MHz的8x8 MIMO的CPRI需要100Gbps，CPRI功能拆分以減少總帶寬(即eCPRI);時(shí)延要求是低于5ms;當光纖稀缺且統一管理時(shí)，WDM方案更合適;5G要求工作溫度在-40℃-85℃之間。

  最后，于博士對《100G Lambda和數據中心/5G網(wǎng)絡(luò )應用》做了總結，他表示100G PAM4技術(shù)將在下一代光網(wǎng)絡(luò )中成為主流。100G Lambda MSA正在成為行業(yè)規范，更多公司支持單通道100G，有助于經(jīng)濟實(shí)惠的100G/400G部署進(jìn)下一代數據中心。還有100G PAM4在DWDM應用的拓展，在高帶寬數據中心互聯(lián)(DCI)和5G無(wú)線(xiàn)前傳回傳和匯聚會(huì )有應用價(jià)值，因為多速率25G/50G/100G PAM4技術(shù)將創(chuàng )造靈活高效的光網(wǎng)絡(luò )解決方案。