IFOC 2020｜傲科光电：400Ｇ光通讯、光互连的进展与应用

  ICC讯 9月7-8日，第19届讯石光纤通讯市场暨技术专题研讨会（IFOC 2020）在深圳大中华喜来登圆满举办。9月7日，深圳市傲科光电子有限公司的技术市场高级总监何伟明在专题三“通信半导体芯片发展”上发表主题为《400Ｇ光通讯、光互连的进展与应用》的演讲，讲述了全球数据容量高速增长下的400G互连的发展，介绍了400G ZR的相关标准，400G ZR可以满足超大规模数据中心/云服务提供商的需求，同时还介绍了傲科光通信产品以及数据中心产品的应用。

  关于5G商用进程

  演讲首先提到，预计今年中国将建设70万个5G基站，明后年将各再建设100万个，接下来几年都是高速建设期。随着5G基站和网络的建设推进，用户也跟着跃跃欲试。根据中国信息通信研究院预测，2025年中国5G用户将达到8.16亿户，在总移动用户中的渗透率将达到48%左右。2025年后，5G用户渗透率加快增长，相比于商用前5年渗透率每年平均增加7.4%，预计2030年中国5G用户规模将达到15亿户，在移动用户中的渗透率达到85%左右。

  不仅是中国5G在快速发展，全球的数据容量也在高速增长。全球的数据总量将从2016年的16.1ZB增长到2025年的163ZB，十年10倍的增长，复合增长率为26%。

  数据容量的快速增长已经远远超越单个计算机存储能力和处理能力，数据中心处理能力就变得更加日益重要，同时也驱动着数据中心网络不断向大带宽低时延低功耗的方向演进。

  随着中国5G商用的开展，各种应用和内容的丰富，再加上云计算、大数据、物联网、人工智能等信息技术的快速发展和传统产业数字化的转型，数据量呈现几何级增长。根据赛迪顾问的统计数据，我国的数据总量将从2016年的4ZB增长到2030年的4096ZB，年复合增长率为64%。

  全球数据中心的发展

  ·国外数据中心发展比较早：Google, Amazon AWS, Microsoft,Facebook等，超大规模数据中心的数量从2015年的300个增长到2019年的628个，市场规模从2015年的336.5B美元增长到2019年的755.3B美元

  ·近些年，我国的数据中心发展呈起步阶段：阿里云、腾讯云、华为云、百度云等，市场规模从2015年的519亿元增长到2019年的1563亿元。预计接下来的5到10年，整个数据中心的市场规模和数量都将以30%的速度增长

  ·数据中心互连、长途互连对400G的需求

  随着数据中心的快速建设，对数据中心内部和之间的互连的光模块的数量和带宽的需求呈暴发性地增长。过去几年数据中心都以10G、40G和100G的带宽互连，从2019年开始，200G和400G都以超过100G的速度在增长，特别是400G。据LightCounting预测，400G的光模块的市场将从2019年的不到$100M增长到2024年的接近$3000M

  400G互连的标准

  随着网络数据流量年年不断增长，400G 相干光学技术有望在数据中心之间提供更快的数据流。利用相干光传输技术，数据中心互连（DCI）可以在一条光纤线路上传输太比特的信息，显著地降低了功耗，并能灵活地适应不断增长的数据需求。

  为此，光互联网论坛（OIF）与电气和电子工程师协会（IEEE）都在开发新标准，如 400ZR、100GBASE-ZR 和 400GBASE-ZR，这些新标准可以使 100G 和 400G DCI的距离达到最高 80 千米。IEEE 于 2018 年批准了 802.3ct 项目，IEEE 802.3ct 将利用 OIF 的 400ZR IA 制定 400GBASE-ZR 标准，实现在 DWDM 系统中最长 80 千米的单波长400 Gb/s传输。

  400G 解决方案在 400ZR 和 400GBASE-ZR 等新标准的支持下，可以提供很大的优势和灵活性，满足不断增长的数据需求。这些新标准大大增加了带宽容量并降 低了运营成本，减少了设备所占用的空间和功耗，使超大规模数据中心、分布式数据中心以及城域电信网络能够提供新兴技术所需的 400G 互连速度。

  400ZR标准

  ·2020年3月，OIF发布了400ZR IA（Implementation Agreement）

  ·400ZR 标准使用密集波分复用（DWDM）技术和更高阶调制，在最长达到 80Km的 DCI 链路上传输多个 400GE承载。其目的是确保基于单载波 400G 的长距实施

  ·单载波 400G使用双偏振16态正交幅度调制（DP-16QAM），速率大约为 60GBaud。只有通过相干检测和DSP技术才能实现这一目标

  在主机端，400ZR使用400GAUI-8 接口。400ZR IA 详细说明了从该接口到线路侧相干光信号的完整数据路径。对级联前向纠错（CFEC）方案做出了完整定义，该方案由硬判决（HD）外部 FEC 和软判决（SD）内部 FEC 组成

  除了可互操作的400G模式之外，400ZR收发信机还有望支持其他模式，以增加可寻址应用的范围。这些模式被称为400ZR+和400ZR-。“+”表示模块的功耗超过IA所需的15W，使模块能够使用更强大的信号处理技术跨越几百千米的距离进行传输。“-”表示模块支持低速模式，如300G、200G和100G，它们可为网络运营商提供难得的灵活性

  尽管 IA 不针对特定的外形，但规范的制定还是考虑了使用 QSPF-DD、OSFP 或 COBO 模块的情况。这样就可以像客户端光模块一样直接连接数据中心交换机，从而无需在数据中心内部使用昂贵且笨重的传输联网设备

  400ZR的优势

  ·超大规模数据中心/云服务提供商

  ·谷歌、亚马逊、微软、Facebook 以及华为、百度、腾讯和阿里巴巴等的超大规模数据中心联网需求

  ·海量数据中心需要提高连接速度，才能适应云服务、物联网设备、流媒体视频等应用的指数级增长

  ·DCI 和联网技术的发展有助于云和超大规模数据中心适应网络对更高带宽不断增长的需求

  分布式校园和城区

  ·许多组织无法构建超大规模数据中心，如分布式校园和城区，在这样的区域内，由于空间受到限制以及灾难恢复要求，管理多个数据中心已成为新常态分布式数据中心需要相互通信，从而共享数据，平衡工作负载，提供备份并在需要时扩展数据中心容量

  ·400ZR 技术支持连接分布式数据中心所必需的高带宽互连

  电信提供商

  ·与数据中心一样，电信公司也要应对网络流量的爆炸式增长，因为无论是居家还是工作，包括 5G 移动通信，消费者都需要更高的连接速度

  ·400ZR 实现的 400 Gb/s 速度可满足视频流传输、在线视频游戏、视频会议和在线备份服务等应用

  400ZR支持400G DCI

  集成硅光子技术和400ZR标准的发展为基于相干光技术的新一类经济型 DCI 铺平了道路，这些技术具有太比特级的速度和更高的效率

  关于傲科光电

  深圳市傲科光电子有限公司是一家国际领先的模拟半导体芯片设计厂商，专注于模拟、混合信号和光电集成芯片的设计、开发、制造、销售，产品主要应用于长途核心网络、数据中心光互连(DCI)、5G汇聚与接入、光纤入户等光通信和光互连的核心领域。

  傲科提供一系列高速光互连通信芯片产品，主要包括MZM/EML/DML驱动器芯片（DRV)，直检与相干光TIA跨阻放大器芯片，NRZ与PAM4 CDR时钟与数据恢复芯片等高速集成电路产品，产品覆盖从10Gbps到800Gbps的解决方案，在快速增长的光通讯和光互连领域与客户携手共进、共同成长。

  傲科的公司总部设在深圳。2018年通过了ISO9001国际质量标准的认证，2019年获得了国高新企业资质。