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浅谈800G光模块的分类

驿路通 来源: 光学小豆芽 2023-07-27 16:52 次阅读

800G光模块今年开始量产,由于ChatGPT等AI技术的爆发,进一步增加了市场对800G光模块的需求。这篇笔记梳理下800G光模块的信息,方便大家参考。

800G=8*100G=4*200G, 因此按单通道速率来分,主要可以分为两类,即单通道100G和200G,对应的架构如下图所示。单通道100G的光模块可以较快落地,200G则对光器件的要求比较高。由于目前电接口处支持的最大速率为112Gbps PAM4, 对于单通道200G的情况,需要gearbox进行转换。

wKgaomTCMGuAWAMtAANtRC0oqGI957.jpg

(图片来自https://www.gazettabyte.com/home/2019/9/18/companies-gear-up-to-make-800-gig-modules-a-reality.html)

对于多模的情况,主要有两种800G光模块的标准,对应传输距离100m以下的情况。

1)800G SR8

采用VCSEL方案,波长为850nm,单通道速率为100Gbps PAM4, 需要16根光纤。这个可以看成是400G SR4的升级版,通道数翻倍。其光学接口为MPO-16或2排的MPO-12,如下图所示。

wKgZomTCMGuAUjMqAADL1qXkmpg220.jpg

2)800G SR4.2

该方案采用850nm/910nm两个波长,在单根光纤里双向传输两种波长的信号,即所谓的bi-directional传输,模块中需要采用DeMux对两种波长进行分光。单通道速率为100Gbps PAM4, 需要8根光纤,相比SR8, 该方案的光纤数目节省了一半。其框图如下图所示,

wKgZomTCMGuAb0r4AAE6zR5Aduo804.jpg

(图片来自https://terabit-bidi-msa.com/assets/files/Terabit_BiDi_MSA_Technical_Specification_rev1p0.pdf)

其光学接口如下图所示,采用MPO-12接口。

wKgZomTCMGuAILWpAAB2AyFG38g689.jpg

对于单模的情况,存在多种800G光模块的标准,

1)800G DR8, 800G 2xDR4和800G PSM8

这三种标准的内部架构类似,包括8个Tx和8个Rx,单通道速率为100Gbps,需要16根光纤。

wKgZomTCMGuAEj_1AADnmdmM1qw574.jpg

(图片来自https://www.keysight.com/us/en/assets/3121-1425/application-notes/Data-Center-Ethernet-Technology-and-Evolution-to-224-Gbps.pdf)

其中PSM8的传输距离为100m,而DR8与2*DR4对应500m的传输距离。2xDR4的光接口为2个MPO-12, 如下图所示,可以与400G DR4光模块互联,方便进行数据中心的升级。而PSM8与DR8的光接口为MPO-16。

wKgaomTCMGuAQ3rSAAA-18cHaZA639.jpg

800G 2xFR4和2xLR4

这两种标准的内部结构类似,包含4个波长,单通道速率为100Gbps,通过Mux减小光纤的数目,需要4根光纤,如下图所示。

wKgaomTCMGuAexRyAAInjJUT_Ic560.jpg

(图片来自https://osfpmsa.org/assets/pdf/OSFP_Module_Specification_Rev4_1.pdf)

这两种方案都是对400G FR4与LR4光模块的升级,使用CWDM4波长1271/1291/1311/1331nm。2xFR4支持2km的传输距离,2xLR4支持10km的传输距离。其光学接口采用dual CS或者dual duplex LC接口。

wKgaomTCMGuAHtleAACy42xneGM350.jpg

3)800G FR4

该方案使用四个波长,单通道速率为200Gbps, 需要两根光纤,支持2km的传输距离,如下图所示。

wKgZomTCMGuAepCiAAE2BvVJ-Ro189.jpg

(图片来自https://osfpmsa.org/assets/pdf/OSFP_Module_Specification_Rev4_1.pdf)

其采用duplex LC光学接口,如下图所示。

wKgZomTCMGuAIDuyAAAhJV0-mCo551.jpg

800G FR8

该方案采用8个波长,每个波长速率为100Gbps, 需要两根光纤,支持2km的传输距离,如下图所示。八个波长通道分别为1271/1291/1311/1331/1351/1371/1391/1411nm。

wKgaomTCMGuAXlP5AADWzgvXH6g875.jpg

(图片来自https://www.ieee802.org/3/B400G/public/21_03/schube_b400g_01_210322.pdf)

QSFP-DD和OSFP都可以支持800G,两者的对比如下图所示。针对800光模块,QSFP-DD做了些补充更新,即QSFP-DD800。

wKgaomTCMGuAWZX3AAGk2EVr4ps791.jpg

(图片来自https://store.qsfptek.com/blogs/article/qsfp-dd-wiki-and-comparison-of-qsfp-dd-vs-osfp-and-qsfp)

两者的主要区别在于:

尺寸,OSFP的尺寸略大

功耗,OSFP的功耗比QSFP-DD略高。

3)兼容性,QSFP-DD可完美兼容QSFP28与QSFP+,而OSFP无法兼容。

目前已经量产的单模800G光模块,主要采用EML方案。硅光方案是否能够占据一席之地?犹未可知,主要还取决于成本和功耗。对于单波200G的方案,EML或者薄膜铌酸锂是两个可能的技术路线。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:800G光模块的分类

文章出处:【微信号:gh_7d4f9e0f2bd8,微信公众号:驿路通】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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