IFOC 2020｜傲科光電：400Ｇ光通訊、光互連的進展與應用

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

  關于5G商用進程

  演講首先提到，預計今年中國將建設70萬個5G基站，明后年將各再建設100萬個，接下來幾年都是高速建設期。隨著5G基站和網(wǎng)絡的建設推進，用戶也跟著躍躍欲試。根據(jù)中國信息通信研究院預測，2025年中國5G用戶將達到8.16億戶，在總移動用戶中的滲透率將達到48%左右。2025年后，5G用戶滲透率加快增長，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用戶規(guī)模將達到15億戶，在移動用戶中的滲透率達到85%左右。

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

  數(shù)據(jù)容量的快速增長已經(jīng)遠遠超越單個計算機存儲能力和處理能力，數(shù)據(jù)中心處理能力就變得更加日益重要，同時也驅(qū)動著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡不斷向大帶寬低時延低功耗的方向演進。

  隨著中國5G商用的開展，各種應用和內(nèi)容的豐富，再加上云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)幾何級增長。根據(jù)賽迪顧問的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國的數(shù)據(jù)總量將從2016年的4ZB增長到2030年的4096ZB，年復合增長率為64%。

  全球數(shù)據(jù)中心的發(fā)展

  ·國外數(shù)據(jù)中心發(fā)展比較早：Google, Amazon AWS, Microsoft,Facebook等，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的數(shù)量從2015年的300個增長到2019年的628個，市場規(guī)模從2015年的336.5B美元增長到2019年的755.3B美元

  ·近些年，我國的數(shù)據(jù)中心發(fā)展呈起步階段：阿里云、騰訊云、華為云、百度云等，市場規(guī)模從2015年的519億元增長到2019年的1563億元。預計接下來的5到10年，整個數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模和數(shù)量都將以30%的速度增長

  ·數(shù)據(jù)中心互連、長途互連對400G的需求

  隨著數(shù)據(jù)中心的快速建設，對數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和之間的互連的光模塊的數(shù)量和帶寬的需求呈暴發(fā)性地增長。過去幾年數(shù)據(jù)中心都以10G、40G和100G的帶寬互連，從2019年開始，200G和400G都以超過100G的速度在增長，特別是400G。據(jù)LightCounting預測，400G的光模塊的市場將從2019年的不到$100M增長到2024年的接近$3000M

  400G互連的標準

  隨著網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量年年不斷增長，400G 相干光學技術(shù)有望在數(shù)據(jù)中心之間提供更快的數(shù)據(jù)流。利用相干光傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)中心互連（DCI）可以在一條光纖線路上傳輸太比特的信息，顯著地降低了功耗，并能靈活地適應不斷增長的數(shù)據(jù)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（IEEE）都在開發(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，實現(xiàn)在 DWDM 系統(tǒng)中最長 80 千米的單波長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，滿足不斷增長的數(shù)據(jù)需求。這些新標準大大增加了帶寬容量并降 低了運營成本，減少了設備所占用的空間和功耗，使超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、分布式數(shù)據(jù)中心以及城域電信網(wǎng)絡能夠提供新興技術(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(diào)制，在最長達到 80Km的 DCI 鏈路上傳輸多個 400GE承載。其目的是確?；趩屋d波 400G 的長距實施

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

  在主機端，400ZR使用400GAUI-8 接口。400ZR IA 詳細說明了從該接口到線路側(cè)相干光信號的完整數(shù)據(jù)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(nèi)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。這些模式被稱為400ZR+和400ZR-?！?”表示模塊的功耗超過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)絡運營商提供難得的靈活性

  盡管 IA 不針對特定的外形，但規(guī)范的制定還是考慮了使用 QSPF-DD、OSFP 或 COBO 模塊的情況。這樣就可以像客戶端光模塊一樣直接連接數(shù)據(jù)中心交換機，從而無需在數(shù)據(jù)中心內(nèi)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(guī)模數(shù)據(jù)中心/云服務提供商

  ·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(guī)模數(shù)據(jù)中心聯(lián)網(wǎng)需求

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

  ·DCI 和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于云和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心適應網(wǎng)絡對更高帶寬不斷增長的需求

  分布式校園和城區(qū)

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

  ·400ZR 技術(shù)支持連接分布式數(shù)據(jù)中心所必需的高帶寬互連

  電信提供商

  ·與數(shù)據(jù)中心一樣，電信公司也要應對網(wǎng)絡流量的爆炸式增長，因為無論是居家還是工作，包括 5G 移動通信，消費者都需要更高的連接速度

  ·400ZR 實現(xiàn)的 400 Gb/s 速度可滿足視頻流傳輸、在線視頻游戲、視頻會議和在線備份服務等應用

  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

  關于傲科光電

  深圳市傲科光電子有限公司是一家國際領先的模擬半導體芯片設計廠商，專注于模擬、混合信號和光電集成芯片的設計、開發(fā)、制造、銷售，產(chǎn)品主要應用于長途核心網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心光互連(DCI)、5G匯聚與接入、光纖入戶等光通信和光互連的核心領域。

  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(qū)動器芯片（DRV)，直檢與相干光TIA跨阻放大器芯片，NRZ與PAM4 CDR時鐘與數(shù)據(jù)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，在快速增長的光通訊和光互連領域與客戶攜手共進、共同成長。

  傲科的公司總部設在深圳。2018年通過了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)。