5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)需從100GE擴(kuò)展到400GE，運(yùn)營(yíng)商要做哪些準(zhǔn)備？

如今，很多數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商需要將其網(wǎng)絡(luò)從100GE擴(kuò)展到400GE，以支持第五代無(wú)線技術(shù)(5G)、人工智能(AI)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、自動(dòng)駕駛汽車等新興技術(shù)所需的帶寬和響應(yīng)時(shí)間。在不到15年的時(shí)間里，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)速度已從10GE發(fā)展到100GE。數(shù)據(jù)中心100GE網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施始于2014年，但由于可以提供價(jià)格更低的光纖收發(fā)器模塊，因此在過(guò)去幾年中進(jìn)行擴(kuò)建只能使成本越來(lái)越高。同時(shí)，400GE光纖收發(fā)器的研發(fā)工作正在順利進(jìn)行，預(yù)計(jì)在推出后的一年內(nèi)即可達(dá)到成熟的市場(chǎng)定價(jià)。

下一代400GE光纖收發(fā)器需要使用更少的電能、更低的成本，并且其工作速度是100GE光纖收發(fā)器的四倍?，F(xiàn)代的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心可以容納50，000多根光纖，每端都有光纖收發(fā)器。光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)人員需要找到一種方法來(lái)同時(shí)增加信道容量，保證質(zhì)量和互操作性，并降低新400GE光纖收發(fā)器的成本。

增加頻道容量

從100GE到400GE的轉(zhuǎn)變是革命性的，而不是進(jìn)化的。不歸零(NRZ)和四電平脈沖幅度調(diào)制(PAM4)是兩種可以啟用400GE的調(diào)制技術(shù)。每個(gè)技術(shù)都面臨自己獨(dú)特的挑戰(zhàn)。隨著不歸零(NRZ)設(shè)計(jì)的速度增加到28Gb/s以上，傳輸介質(zhì)的信道損耗成為一種限制因素。需要新的多級(jí)信號(hào)調(diào)制技術(shù)，例如PAM4，以克服這種限制。然而，PAM4設(shè)計(jì)更容易受到噪音的影響。

在PAM4設(shè)計(jì)中，信噪比(SNR)較低，分析收發(fā)器設(shè)計(jì)中的噪聲成為關(guān)鍵的測(cè)試因素。 PAM4使用前向糾錯(cuò)(FEC)來(lái)解決較低的信噪比(SNR)問(wèn)題。FEC是一種高級(jí)編碼技術(shù)，它通過(guò)鏈路和有效載荷數(shù)據(jù)發(fā)送所需信息以糾正錯(cuò)誤。PAM4信號(hào)的物理層測(cè)試必須適應(yīng)前向糾錯(cuò)(FEC)引入的新測(cè)試挑戰(zhàn)。

保證質(zhì)量和互操作性

可插拔模塊的性質(zhì)要求任何新的光纖收發(fā)器技術(shù)都需要經(jīng)過(guò)全面測(cè)試，以符合規(guī)范，以確保在插入網(wǎng)絡(luò)之前的質(zhì)量和無(wú)縫互操作性。光纖收發(fā)器制造商必須確保其收發(fā)器嚴(yán)格遵守既定規(guī)范，并可與不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)組件和光纖收發(fā)器互操作。由于收發(fā)器故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時(shí)間不是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商的選擇，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)與用戶保證了服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)。

幸運(yùn)的是，一些標(biāo)準(zhǔn)組織，如電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)，國(guó)際信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(INCITS)和光互聯(lián)網(wǎng)論壇(OIF)，管理光收發(fā)器規(guī)范并定義測(cè)試程序，以確保符合標(biāo)準(zhǔn)和其他供應(yīng)商的互操作性。對(duì)于發(fā)射器和接收器，存在不同的光學(xué)和電學(xué)測(cè)試集，并且還需要考慮它們之間的信道效應(yīng)。光纖系統(tǒng)越快越復(fù)雜，表征和合規(guī)性測(cè)試就越耗時(shí)，并且具有挑戰(zhàn)性。通過(guò)選擇已成功通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的所有物理第一層特性和一致性測(cè)試的數(shù)據(jù)中心，運(yùn)營(yíng)商可以保證其下一代收發(fā)器的質(zhì)量和兼容性。

減少測(cè)試時(shí)間和成本

光纖收發(fā)器的成本與設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和光學(xué)組件的數(shù)量成正比。測(cè)試時(shí)間也很重要，并且有助于降低光纖收發(fā)器的總成本。根據(jù)定義的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量復(fù)雜規(guī)格的需求使設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程復(fù)雜化，并且需要為測(cè)試工程師提供陡峭的學(xué)習(xí)曲線。

幾種技術(shù)可以顯著縮短測(cè)試時(shí)間，以及降低從設(shè)計(jì)仿真到器件表征和合規(guī)性以及最終制造的收發(fā)器的總體成本。在設(shè)計(jì)階段使用創(chuàng)新的仿真技術(shù)可確保首次成功并獲得更高的產(chǎn)量。功能強(qiáng)大的軟件模擬工具簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，無(wú)需重新運(yùn)行模擬即可實(shí)現(xiàn)后處理和數(shù)據(jù)分析。通過(guò)軟件仿真，可以在設(shè)計(jì)周期的早期查明問(wèn)題，并避免以后出現(xiàn)代價(jià)高昂的制造問(wèn)題。

工程師們?nèi)匀辉谂θ绾卧谥圃焐a(chǎn)中有效地測(cè)試PAM4模塊。然而，一旦400GE光纖收發(fā)器進(jìn)入制造階段，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和監(jiān)控可以推動(dòng)制造改進(jìn)和效率，降低故障和停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。快速控制操作或產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題可提高生產(chǎn)率和資產(chǎn)利用率，減少測(cè)試時(shí)間和成本。

下一個(gè)測(cè)試挑戰(zhàn)-流量加載

許多數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在使用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)轉(zhuǎn)向虛擬化網(wǎng)絡(luò)。SDN是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的軟件可編程網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)是一種體系結(jié)構(gòu)概念，它將整個(gè)類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能自動(dòng)化為可以連接以構(gòu)建通信服務(wù)的構(gòu)建塊。一旦數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)移到虛擬化網(wǎng)絡(luò)，他們就需要確保數(shù)據(jù)按預(yù)期流過(guò)。并且完成2-7層的完整網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，其中包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)驗(yàn)證和流量加載，這將成為下一個(gè)需要克服的障礙。

為5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)做好準(zhǔn)備

400GE光纖收發(fā)器技術(shù)正在嶄露頭角，很快將成為數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)實(shí)。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備迅速增加到數(shù)十億臺(tái)，以及5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超快響應(yīng)時(shí)間的新數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商將其網(wǎng)絡(luò)升級(jí)至400GE將隨時(shí)為其提供支持。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商使用專門為驗(yàn)證它們而開發(fā)的測(cè)試解決方案，確保400GE光纖收發(fā)器滿足所有要求的標(biāo)準(zhǔn)，是一種確保從100GE到400GE無(wú)縫遷移的最佳方法。