相干热插拔模块演进和后续展望

  ICC讯 (编译：Aiur)新飞通(NeoPhotonics)官网文章分享了相干可插拔模块的发展，以及它与相干嵌入式模块的尺寸、性能和光信噪比等对比。

  商业化模块形态的演变

  在2008年问世的第一款相干40Gb/s收发器，如图1所示，它本质是一个把所有组件分布在多个印刷电路板(PCB)上的线卡。为了扩大跨操作供应商的数量，光互联论坛(OIF)发起了100 Gb/s长途网收发器形态多源协议(MSA)，如图2左侧2个产品形态所示。这些MSA定义的光模块不是热插拔方式，而是在线卡组装时，通过螺钉和电子连接器固定在子系统PCB上。随着时间的发展，业界也推出多种与MSA模块相似的专用嵌入式模块，包括针对高端系统性能开发，今天用于90+GBaud 800Gb/s线卡的模块。

  相干热插拔模块在发展中利用其低功耗、低成本、可替换性和定制交付的特点。首款相干可插拔产品是2016年左右推出的CFP模块，这类产品还向尺寸更小的CFP2-DCO形态演进，并最终发展至今天的QSFP、QSFP-DD和OSFP模块，正如图2所示。下一代OSFP-XD和QSFP-DD可以释放30+W功率，这是为1.6T模块准备的。热插拔模块尺寸和功耗的降低可以有效提升交换机、路由器和DWDM传送设备的端口密度。

图1 Ciena 40Gb/s线卡(2008年)

图2 从嵌入式到热插拔模块的尺寸和功耗演变(由Atul Srivastava和NEL America提供)

  光系统性能的演进

  图3呈现的是不同热插拔和嵌入式模块rOSNR(光信噪比)。由于嵌入式模块体积大和可以容纳高达100W的功耗，在结合高功率DSP和行业最佳的光电子器件，总体趋势是嵌入式模块获得优先发展，以推动实现最佳的系统性能。经过3-4年的发展，热插拔模块通过使用新一代DSP和更高性能的光电子器件，也实现了相似的系统性能，并拥有非常低的功耗，这种产品瞄准了城域、长途网络应用。

  如图3所示，我们比较了100G/200G/400G速率的相干可插拔和相干嵌入式模块的rOSNR。对于每一个速率，尽管rOSNR数值表现了不同DSP、波特率和FEC，但我们可以看到可插拔和嵌入式模块的rOSNR性能在100和200Gb/s时是相似的。而在400Gb/s时，业界最好的可插拔模块的最佳rOSNR约为2.5dB，这结果比业界最好的嵌入式模块rOSNR要差一些。这是因为可插拔模块采用69Gbaud(需要75GHz间隔的DWDM复用器/解复用器)，而嵌入式模块采用90-95Gbaud(需要两倍宽的150GHz间隔DWDM复用器/解复用器，因此频率较低)。

图3 不同可插拔和嵌入式模块在100、200、400Gb/s要求的光信噪比(OSNR)

  作者：Winston Way, Ph.D. NeoPhotonics

  链接：https://www.neophotonics.com/coherent-hot-pluggable-module-evolution-and-future-outlook/