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)中心內部流量每年增長幅度接近100%， 當前一些較早部署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注的話題。

400G以太網(wǎng)的標準先于200G以太網(wǎng)標準完成，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的一個過渡方案。

但是直接從100G跨越到400G實際上是不太科學的。

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， 400G時代交換機對機架電力的要求會相當高，傳統(tǒng)的風冷散熱也更為困難；

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

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

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，具有高帶寬、低損耗、無串擾和匹配及電磁兼容問題等優(yōu)勢，已逐漸取代基于銅線的電互聯(lián)產(chǎn)品而應用于機柜間、板架間的高速互聯(lián)，連接距離在OM3光纖下長達300米。

同時為了應用于更長距離的傳輸解決方案， PSM并行光模塊也應運而生，主要使用FP激光器在單模光纖傳輸2km， DFB傳輸10km應用，這比多?；ミB技術更加具有難度。

數(shù)據(jù)中心布線是一個很復雜的問題，選擇多模光纖還是單模光纖也一直是業(yè)界熱烈討論的對象，各大數(shù)據(jù)中心也有選擇，比如100G時代， Facebook選擇單模， Google選擇多模和單模同時部署， BAT則選擇多模。從成本角度，多模光纖價格昂貴而多模光模塊便宜，單模光纖價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行組合評估，得出距離和成本的關系。以100G方案為例，光纖距離在100米以內時多模解決方案的成本優(yōu)勢非常明顯。并行技術路線的特點是每一對多模光纖分別承載一路光信號。目前IEEE的400G SR16標準是16*25G并行方案，需要16對多模光纖，遠遠超過100G時代廣泛使用的12芯MPO， 會導致成本的大幅提升；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，如果沒有開放且標準化的多模波長復用技術（比如SWDM技術）出現(xiàn)，低成本VCSEL 100G技術也不能取得突破， 400G多模光纖解決方案成本優(yōu)勢將不再明顯，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是替代多模并行解決方案的高性價比選擇?！獥钪救A《2020年數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術 十大熱點排行榜》2200G PSM8對比200G SR8

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

要實現(xiàn)長距離傳輸必須使用色散損耗小的單模光纖，單模光纖與半導體要實現(xiàn)高的耦合效率，需要對半導體激光器發(fā)出的光場進行整形，使入射光場與光纖本征光場達到最大可能的匹配。

而200G QSFP-DD SR8采用8通道的850nm VCSEL陣列，符合100GBASE-SR4協(xié)議標準。200G QSFP-DD SR8是多模并行的產(chǎn)品，借助傳統(tǒng)的VCSEL優(yōu)勢平臺，易飛揚（Gigalight）采用了簡單高效且可靠的光纖耦合工藝技術，在激光器和光纖之間增加45°棱鏡，同時經(jīng)過對光纖面的特殊材質處理，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)勢在于1U面板可以做到36*200G/400G的密度，并且對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100m。

總結

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

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

在不久的將來，如果一般企業(yè)級數(shù)據(jù)中心希望繼續(xù)使用經(jīng)過標準認證的解決方案，并降低光學器件成本，則可以選擇多模并行光學器件——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)中心的建設部署過程，尤其是考慮到系統(tǒng)的可升級性、系統(tǒng)的靈活性，我們或許更應該考慮單模并行方案。

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

一般來說，主要交換機和收發(fā)器供應商的技術路線圖為部署并行光學器件的客戶顯示了非常清晰和簡單的遷移路徑。所以當光學器件可用，并且從100G遷移到200G或者400G時，它們的光纖基礎設施依然存在，無需升級。

可靠性、產(chǎn)品壽命和維護成本等都是相互關聯(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該成為未來大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的布線指南。