IFOC 2020｜傲科光電：400Ｇ光通訊、光互連的進(jìn)展與應用

  ICC訊 9月7-8日，第19屆訊石光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )（IFOC 2020）在深圳大中華喜來(lái)登圓滿(mǎn)舉辦。9月7日，深圳市傲科光電子有限公司的技術(shù)市場(chǎng)高級總監何偉明在專(zhuān)題三“通信半導體芯片發(fā)展”上發(fā)表主題為《400Ｇ光通訊、光互連的進(jìn)展與應用》的演講，講述了全球數據容量高速增長(cháng)下的400G互連的發(fā)展，介紹了400G ZR的相關(guān)標準，400G ZR可以滿(mǎn)足超大規模數據中心/云服務(wù)提供商的需求，同時(shí)還介紹了傲科光通信產(chǎn)品以及數據中心產(chǎn)品的應用。

  關(guān)于5G商用進(jìn)程

  演講首先提到，預計今年中國將建設70萬(wàn)個(gè)5G基站，明后年將各再建設100萬(wàn)個(gè)，接下來(lái)幾年都是高速建設期。隨著(zhù)5G基站和網(wǎng)絡(luò )的建設推進(jìn)，用戶(hù)也跟著(zhù)躍躍欲試。根據中國信息通信研究院預測，2025年中國5G用戶(hù)將達到8.16億戶(hù)，在總移動(dòng)用戶(hù)中的滲透率將達到48%左右。2025年后，5G用戶(hù)滲透率加快增長(cháng)，相比于商用前5年滲透率每年平均增加7.4%，預計2030年中國5G用戶(hù)規模將達到15億戶(hù)，在移動(dòng)用戶(hù)中的滲透率達到85%左右。

  不僅是中國5G在快速發(fā)展，全球的數據容量也在高速增長(cháng)。全球的數據總量將從2016年的16.1ZB增長(cháng)到2025年的163ZB，十年10倍的增長(cháng)，復合增長(cháng)率為26%。

  數據容量的快速增長(cháng)已經(jīng)遠遠超越單個(gè)計算機存儲能力和處理能力，數據中心處理能力就變得更加日益重要，同時(shí)也驅動(dòng)著(zhù)數據中心網(wǎng)絡(luò )不斷向大帶寬低時(shí)延低功耗的方向演進(jìn)。

  隨著(zhù)中國5G商用的開(kāi)展，各種應用和內容的豐富，再加上云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展和傳統產(chǎn)業(yè)數字化的轉型，數據量呈現幾何級增長(cháng)。根據賽迪顧問(wèn)的統計數據，我國的數據總量將從2016年的4ZB增長(cháng)到2030年的4096ZB，年復合增長(cháng)率為64%。

  全球數據中心的發(fā)展

  ·國外數據中心發(fā)展比較早：Google, Amazon AWS, Microsoft,Facebook等，超大規模數據中心的數量從2015年的300個(gè)增長(cháng)到2019年的628個(gè)，市場(chǎng)規模從2015年的336.5B美元增長(cháng)到2019年的755.3B美元

  ·近些年，我國的數據中心發(fā)展呈起步階段：阿里云、騰訊云、華為云、百度云等，市場(chǎng)規模從2015年的519億元增長(cháng)到2019年的1563億元。預計接下來(lái)的5到10年，整個(gè)數據中心的市場(chǎng)規模和數量都將以30%的速度增長(cháng)

  ·數據中心互連、長(cháng)途互連對400G的需求

  隨著(zhù)數據中心的快速建設，對數據中心內部和之間的互連的光模塊的數量和帶寬的需求呈暴發(fā)性地增長(cháng)。過(guò)去幾年數據中心都以10G、40G和100G的帶寬互連，從2019年開(kāi)始，200G和400G都以超過(guò)100G的速度在增長(cháng)，特別是400G。據LightCounting預測，400G的光模塊的市場(chǎng)將從2019年的不到$100M增長(cháng)到2024年的接近$3000M

  400G互連的標準

  隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )數據流量年年不斷增長(cháng)，400G 相干光學(xué)技術(shù)有望在數據中心之間提供更快的數據流。利用相干光傳輸技術(shù)，數據中心互連（DCI）可以在一條光纖線(xiàn)路上傳輸太比特的信息，顯著(zhù)地降低了功耗，并能靈活地適應不斷增長(cháng)的數據需求。

  為此，光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF）與電氣和電子工程師協(xié)會(huì )（IEEE）都在開(kāi)發(fā)新標準，如 400ZR、100GBASE-ZR 和 400GBASE-ZR，這些新標準可以使 100G 和 400G DCI的距離達到最高 80 千米。IEEE 于 2018 年批準了 802.3ct 項目，IEEE 802.3ct 將利用 OIF 的 400ZR IA 制定 400GBASE-ZR 標準，實(shí)現在 DWDM 系統中最長(cháng) 80 千米的單波長(cháng)400 Gb/s傳輸。

  400G 解決方案在 400ZR 和 400GBASE-ZR 等新標準的支持下，可以提供很大的優(yōu)勢和靈活性，滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的數據需求。這些新標準大大增加了帶寬容量并降 低了運營(yíng)成本，減少了設備所占用的空間和功耗，使超大規模數據中心、分布式數據中心以及城域電信網(wǎng)絡(luò )能夠提供新興技術(shù)所需的 400G 互連速度。

  400ZR標準

  ·2020年3月，OIF發(fā)布了400ZR IA（Implementation Agreement）

  ·400ZR 標準使用密集波分復用（DWDM）技術(shù)和更高階調制，在最長(cháng)達到 80Km的 DCI 鏈路上傳輸多個(gè) 400GE承載。其目的是確?；趩屋d波 400G 的長(cháng)距實(shí)施

  ·單載波 400G使用雙偏振16態(tài)正交幅度調制（DP-16QAM），速率大約為 60GBaud。只有通過(guò)相干檢測和DSP技術(shù)才能實(shí)現這一目標

  在主機端，400ZR使用400GAUI-8 接口。400ZR IA 詳細說(shuō)明了從該接口到線(xiàn)路側相干光信號的完整數據路徑。對級聯(lián)前向糾錯（CFEC）方案做出了完整定義，該方案由硬判決（HD）外部 FEC 和軟判決（SD）內部 FEC 組成

  除了可互操作的400G模式之外，400ZR收發(fā)信機還有望支持其他模式，以增加可尋址應用的范圍。這些模式被稱(chēng)為400ZR+和400ZR-?！?”表示模塊的功耗超過(guò)IA所需的15W，使模塊能夠使用更強大的信號處理技術(shù)跨越幾百千米的距離進(jìn)行傳輸?！?”表示模塊支持低速模式，如300G、200G和100G，它們可為網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商提供難得的靈活性

  盡管 IA 不針對特定的外形，但規范的制定還是考慮了使用 QSPF-DD、OSFP 或 COBO 模塊的情況。這樣就可以像客戶(hù)端光模塊一樣直接連接數據中心交換機，從而無(wú)需在數據中心內部使用昂貴且笨重的傳輸聯(lián)網(wǎng)設備

  400ZR的優(yōu)勢

  ·超大規模數據中心/云服務(wù)提供商

  ·谷歌、亞馬遜、微軟、Facebook 以及華為、百度、騰訊和阿里巴巴等的超大規模數據中心聯(lián)網(wǎng)需求

  ·海量數據中心需要提高連接速度，才能適應云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)設備、流媒體視頻等應用的指數級增長(cháng)

  ·DCI 和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于云和超大規模數據中心適應網(wǎng)絡(luò )對更高帶寬不斷增長(cháng)的需求

  分布式校園和城區

  ·許多組織無(wú)法構建超大規模數據中心，如分布式校園和城區，在這樣的區域內，由于空間受到限制以及災難恢復要求，管理多個(gè)數據中心已成為新常態(tài)分布式數據中心需要相互通信，從而共享數據，平衡工作負載，提供備份并在需要時(shí)擴展數據中心容量

  ·400ZR 技術(shù)支持連接分布式數據中心所必需的高帶寬互連

  電信提供商

  ·與數據中心一樣，電信公司也要應對網(wǎng)絡(luò )流量的爆炸式增長(cháng)，因為無(wú)論是居家還是工作，包括 5G 移動(dòng)通信，消費者都需要更高的連接速度

  ·400ZR 實(shí)現的 400 Gb/s 速度可滿(mǎn)足視頻流傳輸、在線(xiàn)視頻游戲、視頻會(huì )議和在線(xiàn)備份服務(wù)等應用

  400ZR支持400G DCI

  集成硅光子技術(shù)和400ZR標準的發(fā)展為基于相干光技術(shù)的新一類(lèi)經(jīng)濟型 DCI 鋪平了道路，這些技術(shù)具有太比特級的速度和更高的效率

  關(guān)于傲科光電

  深圳市傲科光電子有限公司是一家國際領(lǐng)先的模擬半導體芯片設計廠(chǎng)商，專(zhuān)注于模擬、混合信號和光電集成芯片的設計、開(kāi)發(fā)、制造、銷(xiāo)售，產(chǎn)品主要應用于長(cháng)途核心網(wǎng)絡(luò )、數據中心光互連(DCI)、5G匯聚與接入、光纖入戶(hù)等光通信和光互連的核心領(lǐng)域。

  傲科提供一系列高速光互連通信芯片產(chǎn)品，主要包括MZM/EML/DML驅動(dòng)器芯片（DRV)，直檢與相干光TIA跨阻放大器芯片，NRZ與PAM4 CDR時(shí)鐘與數據恢復芯片等高速集成電路產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋從10Gbps到800Gbps的解決方案，在快速增長(cháng)的光通訊和光互連領(lǐng)域與客戶(hù)攜手共進(jìn)、共同成長(cháng)。

  傲科的公司總部設在深圳。2018年通過(guò)了ISO9001國際質(zhì)量標準的認證，2019年獲得了國高新企業(yè)資質(zhì)。