Трансивер 800G — технический анализ в сценарии 4x200G FR4
Неустанное развитие интернет-трафика и постоянное стремление к более высоким скоростям передачи данных проложили путь к появлению трансивера 800G. По мере развития сетевой инфраструктуры внедрение таких передовых оптических модулей становится критически важным для удовлетворения растущих потребностей центров обработки данных и телекоммуникационных сетей. В этой статье рассматриваются технические тонкости трансивера 800G в конкретном контексте сценария 4x200G FR4. Изучая нюансы этого трансивера высокой пропускной способности, мы проанализируем его технические требования и путь развития, а также представим решение DFT 800G FR4.
Анализ технических требований в сценариях 800G FR4
Одноканальная технология 200G PAM4 (импульсно-амплитудная модуляция) представляет собой важнейшее достижение в области межсоединений с модуляцией интенсивности и прямым обнаружением, способное заложить основу для четырехканальных каналов 800G и послужить ключевым компонентом для будущих 1,6 Тбит/с. решения для межсоединений. Как показано на рисунке ниже, Соглашение с несколькими источниками (MSA) определяет комплексный уровень, зависящий от физической среды (PMD), и сегмент уровня подключения к физической среде (PMA). Это включает в себя внедрение новых схем прямой коррекции ошибок (FEC) с низким энергопотреблением и малой задержкой, которые основаны на существующей схеме KP4 FEC для электрических входных сигналов 112G, увеличивая чистый коэффициент кодирования модуляторов (NCG).
Одной из главных целей этого отраслевого консорциума является инициирование разработки новых широкополосных электрических и оптических аналоговых компонентов, предназначенных как для передатчиков, так и для приемников. Воронка инноваций включает в себя амбициозные планы по созданию цифро-аналоговых (DAC) и аналого-цифровых (AD/DA) преобразователей. Чтобы удовлетворить жесткие ограничения по мощности сменных модулей, микросхемы цифровых сигнальных процессоров (DSP) должны разрабатываться с использованием передовых КМОП-процессов с меньшими нанометрами, включая энергоэффективные алгоритмы обработки сигналов для достижения оптимального выравнивания каналов.
Маршрут эволюции 800G 2xFR4 OSFP
Текущая конфигурация 800G 2xFR4 OSFP использует два набора 4-волновых лазеров CWDM 100G EML, каждый из которых состоит из 4 лазеров. Однако в будущем мы перейдём к установке FR4, использующей 4 лазера CWDM с длиной волны 200G EML.
Переход на 800G FR4 требует использования 4-волновых CWDM-лазеров в решениях для кремниевой фотоники, что исключает любое экономическое преимущество. В настоящее время основное предпочтение отдается схеме EML, без постоянного изучения схем кремниевой фотоники производителями. Трансивер DFT 800G 2xFR4 OSFP обладает передовыми функциями, такими как лазерный чип 53G EML собственной разработки и встроенный 7-нм чип Broadcom DSP, обеспечивающие непревзойденную производительность и надежность.
Анализ упаковочного решения 4x200G
Для оптических модулей 4x200G требуется повторная оценка корпуса как передатчиков, так и приемников, чтобы обеспечить целостность высокоскоростных сигналов в диапазоне частот Найквиста, который составляет около 56 ГГц. На следующем рисунке показаны два возможных решения конфигурации преобразователя.
Решение А использует традиционный метод, при котором драйвер модулятора (DRV) располагается близко к модулятору. Эта традиционная установка была нормой в предыдущих конструкциях. С другой стороны, Решение B использует продвинутый подход, используя конструкцию с перевернутой микросхемой для DRV, которая поставляется в комплекте с блоком цифрового сигнального процессора (DSP). Это направлено на оптимизацию целостности сигнала в радиочастотных линиях передачи.
Оба решения реализуемы с использованием передовых технологий. Предварительное моделирование показало, что Решение B может достичь благоприятных результатов, обеспечив полосу пропускания более 56 ГГц. Пульсации, наблюдаемые на кривой S21 решения А, объясняются отражениями на входе DRV, которые можно уменьшить за счет соответствующей конструкции DRV.
В конечном итоге ожидается, что за счет усовершенствования согласующей сети общая производительность Решения А может быть еще больше улучшена, что представляет собой значительный шаг вперед в обеспечении точности передачи сигналов в высокоскоростных модулях передачи данных.
Введение в решение DFT 800G FR4
Чтобы удовлетворить потребности быстрого развития бизнеса, многим крупным интернет-компаниям необходимо построить центры обработки данных 800G или модернизировать свои центры обработки данных со скорости 400G до скорости 800G. Оптический модуль 800G FR4 для центра обработки данных DFT может удовлетворить различные сетевые требования клиентов, помогая им добиться более эффективной и стабильной передачи данных.
Архитектура решения DFT 800G FR4
Коммутатор Core модернизирован до 800G и использует модули 800G 2xFR4/2xLR4. Коммутатор Spine поддерживает скорость 400G и использует модуль 400G FR4/LR4, который подключается к коммутатору Core в режиме Breakout. Коммутатор Leaf поддерживает скорость 400G, использует 400G DR4 и подключается к TOR. В этом прорывном решении 800G FR4 обычно используется для уровня Spine или Core, поддерживая расстояния передачи до 2 км. Он имеет четыре оптических порта, которые можно использовать для подключения двух модулей 400G по кабелю Dual CS. Кроме того, 800G FR4 поддерживает CMIS5.0, предлагая обширные возможности мониторинга состояния модуля и диагностики информации, которые очень полезны для эксплуатации и обслуживания сети. Ниже представлена топология решения, которое обновляет сеть с 400G до 800G с использованием 2xFR4.
Ключевые преимущества решения DFT 800G FR4
DFT предоставляет профессиональные решения для пользователей крупных центров обработки данных, которым необходимо полностью перейти на скорость 800G, чтобы быстро увеличить пропускную способность сети центра обработки данных и удовлетворить быстрый рост своего бизнеса. Комплексные сетевые решения и требования к продуктам для клиентов не только помогают клиентам экономить затраты, но и снижают энергопотребление, тем самым повышая ценность для клиентов.
Высокая плотность : развертывание модулей QSFP-DD/OSFP с высокой плотностью увеличивает пропускную способность и может обеспечить более высокую скорость полосы пропускания.
Низкое энергопотребление : использование меньшего 7-нм чипа DSP обеспечивает высокую степень интеграции продукта, тем самым обеспечивая более низкое энергопотребление, чем в среднем по отрасли, и снижая инвестиционные затраты клиентов.
Гибкое развертывание . Предоставьте различные способы развертывания или схемы прямого подключения, которые являются более распространенными, гибкими и удобными для последующего плавного перехода к обновлению.
Список продуктов решения 800G FR4
Тип продукта Номер детали Параметр
Оптический модуль OSFP-2FR4-800G PAM4 1310 нм 2 км DOM Дуплекс LC/UPC SMF
QDD-FR4-400G PAM4 1310 нм, 2 км DOM, дуплексный LC/UPC SMF
QSFP-DR-100G Single Lambda 1310 нм 500 м DOM Дуплекс LC/UPC SMF
Кабель ЦАП QSFP-100G-PC01, 1 метр, пассивный, от QSFP28 до QSFP28, 30AWG
Волоконно-оптический кабель HD-SMFULCDX 1 м (3 фута) от LC UPC до LC UPC Duplex OS2
Сервер TS4620 Сервер Tower 6U, 4 отсека для дисков SAS/SATA/SSD 3,5"/2,5" с возможностью горячей замены, 2 порта RJ45 1GbE, резервирование 550 Вт
Коммутатор MSN4410-WS2FC 24 x 100 Гбит QSFP28-DD, с 8 x 400 Гбит QSFP-DD
Кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC) в одноканальном канале 200G
Чтобы удовлетворить требованиям чувствительности для приемника PAM 200G, которые предполагают пороговую производительность частоты ошибок по битам до FEC 2E-3, необходим более мощный FEC. На следующем рисунке показано сравнение завершенных схем и составных (последовательных) схем.
В первом варианте KP4 будет прекращен и заменен новым FEC с более высокими накладными расходами. Эта схема имеет преимущества с точки зрения чистого выигрыша от кодирования (NCG) и накладных расходов. Во втором варианте составная схема сохраняет КП4 в качестве внешнего кода и объединяет его с новым внутренним кодом. Такой подход каскадной конкатенации обеспечивает преимущества в задержке и энергопотреблении, что делает его более подходящим для сценария применения 800G-FR4.
Краткое содержание
По мере развития отрасли постоянные инновации в фотонике и электронике, несомненно, будут способствовать усовершенствованию технологии 800G. Сценарий 4x200G FR4 — это только начало, поскольку развивающиеся стандарты и расширяющиеся варианты использования откроют новые горизонты в мире телекоммуникаций. Успешная интеграция этих высокоскоростных модулей проложит путь к беспрецедентным возможностям передачи данных, создав основу сетей следующего поколения, которые будут питать требовательные к данным приложения завтрашнего дня.