Cignal AI：高速数据中心光学成为OFC23焦点

  ICC讯（编译：Nina）OFC23备受瞩目的头条新闻将聚焦于高速相干技术的最新进展——1.2Tbps、1.6Tbps、可插拔800Gbps等。然而，OFC23也将提供一个机会，让大家了解直接检测光学技术将在数据中心内实现多大程度的通信。

  尽管在任何关于高速数据中心光学的讨论中都会出现相干技术是否以及何时进入数据中心的问题，但致力于直接检测PAM4光学的工程师们继续推动该技术的速度和性能。直接检测光学器件具有固有的较低成本和功耗，在数据中心运行中，与相干光学器件相比，它在任何直面的比较中都能胜出。在数据中心应用中，相比相干光学器件，当前一代基于400GbE PAM4的光学器件和最初的800GbE PAM3光学器件的性能更具优势，至少在1.6TbE光学器件问世之前，甚至可能更远。

  当前一代400GbE客户端光学器件构建在每通道50Gbps PAM4电气上，以连接到交换机结构、GPU和其他硅芯片组。下一代800GbE模块构建在每通道100Gbps电气PAM4上。目前业界已经有了一些200Gbps电气PAM4的初步演示，这是8通道1.6Tbps客户端光学系统所需的。

  在OFC23，我们预计将看到更多200Gbps PAM4模块的演示，这将使业界更深入地了解这些光学器件的工作范围。

  PAM4的现在--支持400GbE的56Gbps电气

  目前的400GbE模块使用8通道56Gbps PAM4电气连接来提供完整的400Gbps数据。在大多数400GbE模块中，这8个56Gbps的电气通道通过齿轮箱连接到4个112Gbps的光学通道，它们要么在不同的光纤上(例如DR4)，要么在不同的波长上(例如FR4)。2022年，全球数据中心部署了超过300万个400GbE模块。

  56Gbps PAM4电气通道也用于当前一代25.6Tbps交换机结构，支持多达64个400GbE连接端口。一些超大规模数据中心运营商正在将他们的数据中心升级到这些25.6Tbps交换机，从而推动了对400GbE的持续需求。

  但400GbE是今天的新闻，而在OFC上我们要讨论的是明天。现在市场上出现的是800GbE模块。

  PAM4的明天--支持800GbE的112Gbps电气

  支持112Gbps PAM-4接口的最新51.2Tbps交换机芯片现已上市，或将于2023年初由多家设备供应商推出。几个月来，已有少量利用这些速度的光学器件用于设计和评估。去年OFC展示了一些初步的800GbE模块，大部分采用2x400GbE模式。在OFC23，我们预计大多数数据中心光学供应商不仅会现场演示2x400GbE模块，还会演示单通道(8x100Gbps)800GbE操作。

  112Gpbs PAM4也可用于“升级”低速模块(100GbE、400GbE)，尽管此类升级的需求似乎有限。QSPF112(400GbE，四个电气通道)和SFP112(100GbE，一个电气通道的)标准已经定义，但很少有硬件供应商有包括这些产品的路线图。大型数据中心运营商正在从100GbE向400GbE迁移，他们认为更新网络中已经被限制的旧设备没有任何好处。目前正在部署的400GbE模块旨在与当前的交换机芯片对接，两者的部署量仍在增加。运营商不会使用新的4x112Gbps模块和新的交换机硅重启这一过程，而是等待几年后出现的下一代1.6TbE模块(8x224Gbps或16x112Gbps)。

  然而，至少有一家专注于服务提供商网络的硬件供应商已表示计划为低速模块(QSFP112和SFP112)构建接口。数据中心运营商对此并不感兴趣，但传统服务提供商仍然认为城域对100GbE和400GbE的需求很大。具有单个112Gbps PAM4输入和输出的100GbE模块的功率将比4通道版本低得多，并且可以直接与最新的51.2T交换机芯片连接。将100GbE接口转换为更小的SFP格式还可以减少前面板空间和支持该接口所需的设备尺寸。虽然100G SFP112接口可能不会出现在OFC23展示的设备中，但我们预计今年它们将悄悄集成到51.2T交换机中。

  由于八个独立激光器的成本和复杂性，八个光通道数据中心光学器件通常寿命很短，因此800GbE的目标是使用四个光通道。具有四个200Gbps PAM4通道的单通道800GbE模块将与OIF 800Gbps LR相干技术标准竞争，后者是一种功能化且成本较低的相干解决方案，可在10公里或以下的距离运行。来自PAM4供应商的最初消息是，200Gbps PAM4光学器件将在6公里甚至更远的距离运行。由于直接探测PAM4比相干光学器件更便宜且功率更低，因此在相同距离上的正面竞争中，直接检测PAM4是赢家。在OFC23上，我们期望演示和确认400GbE PAM4模块的距离将延伸到多远。如果这些模块的性能如承诺的那样，那么800Gbps-LR相干的市场将会变得非常小，并且仅适用于PAM4不足的10公里应用。

  112Gbps接口还将支持基于OSFP-XD规范的首批1.6TbE模块。OSFP-XD设计为支持1.6TbE的16个信号通道，最终支持3.2TbE。然而，大多数交换机供应商都在等待224Gbps PAM4(4通道)的大规模1.6TbE部署——假设224Gbps PAM4可以在未来两年内推向市场。

  PAM4的未来--支持1.6TbE的224Gbps电气

  102.4Tbps的交换机结构已经在路线图上，224Gbps PAM模块定义还处于早期阶段，但技术演示已经开始。在OFC23上，我们预计会看到更多基础层面的产品发布(驱动程序、调制器)和更多的组合系统演示。

  224Gbps电气PAM4的主要目标是支持八通道的1.6TbE (8x224Gbps)，最终支持3.2TbE (16x224Gbps)(OSFP-XD外形模块)。QSFP格式的支持者乐观地认为，QSFP-DD1600模块可以被设计成支持1.6TbE (8x224Gbps)。然而，这方面的努力仍有一些重大挑战需要克服，大多数模块供应商在早期阶段都倾向于OSFP-XD。QSFP224模块也被定义为支持800GbE，但它可能与小众112Gpbs模块(例如QSFP112支持400GbE)属于同一类别，实际部署有限。

  针对1.6TbE的八通道和十六通道解决方案都将存在，但正如上文所述，在大型部署中，经济效益总是将数据中心解决方降低到最多四通道。四个光学通道1.6TbE模块将需要400Gbps光学PAM4——一种甚至还没有在图纸上的技术，其覆盖范围将比200Gbps光学PAM4短得多。因此，业界正认真考虑将2x800Gbps-LR和4x400ZR相干解决方案用于1.6TbE。数据中心内的第一个相干光学器件很有可能成为1.6TbE模块的一部分。

  结论

  虽然WDM传输相干光学可能会在OFC23上占据最大的头条，但世界上大多数带宽都依赖于数据中心内的直接检测光学，这些光学技术的进步不应被忽视。PAM4作为一种低成本/低功耗的解决方案将继续挑战数据中心的相干光学，至少在800GbE，甚至可能到1.6TbE。今年，我们将首次看到最前沿的PAM4速度，并更好地了解这项技术将走多远。

原文：High Speed Datacenter Optics Take Center Stage at OFC23 - Cignal AI - https://cignal.ai/2023/01/high-speed-datacenter-optics-take-center-stage-at-ofc23/