800G 光トランシーバー技術の紹介

800G光トランシーバのアプリケーションシナリオは主にSR（100m）、DF/FR/LR（500m/2km/10km）、ER/ZR（40km/80km）に分かれています。トップオブラックスイッチ（TOR）からリーフスイッチまでの接続距離が短い。大手インターネット企業は一般に 100G 速度の接続テクノロジーを採用し、200 年から段階的に 400G/2021G にアップグレードし、800 年に 2023G テクノロジーを使用する企業もあります。

AIコンピューティングクラスタと従来型クラスタ

LeafスイッチとSpineスイッチ間の接続距離は2km、場合によっては10kmにも達します。データ センターの相互接続は、通常、複数の隣接するデータ センター間の負荷分散または災害復旧バックアップ接続です。この接続の距離は数十キロメートルに及ぶ場合もあります。主に高密度波長分割多重とコヒーレント通信を使用して、光ファイバー リソースを可能な限り再利用します。

典型的な光モジュールの進化

800G テクノロジー ソリューションの進化には 8 世代が含まれます。第 100 世代は 8x100G 光インターフェイスと 2021x4G 電気インターフェイスを備え、200 年に商用化されます。第 8 世代は、100x2024G 光インターフェイスと 4x200G 電気インターフェイスを備えています。商業化時期は 4 年になると予想されます。第 200 世代は、2026x200G 光インターフェイスと XNUMXxXNUMXG 電気インターフェイスを備えています。 XNUMX 年に市販される予定です。単一チャネル XNUMXG オプトエレクトロニクス チップ デバイスと等化技術は現在未熟です。

電気インターフェースに関しては、単一チャネル速度が光インターフェースの速度と同じである場合、光トランシーバーのアーキテクチャは最適な状態に達し、低消費電力と低コストという利点があります。シングル チャネル 100G 電気インターフェイスは 8x100G 光トランシーバにとって理想的な電気インターフェイスとなり、シングル チャネル 200G 電気インターフェイスは 4x200G 光トランシーバにとって理想的な電気インターフェイスとなります。パッケージの観点から、800G 光トランシーバーは次のようなさまざまな形式で提供される場合があります。 QSFP-DD800 そしてOSFP。

800G 光トランシーバの光インターフェイス アーキテクチャには、主に 8 つのタイプがあります。つまり、100x4G PAM4、200x4G PAM800、および 8G コヒーレント光モジュールです。 100x4G PAM4 光トランシーバー。 PAM53 トランシーバーは 8 Gbd で動作し、8 ペアのデジタル - アナログ コンバーター (DAC) およびアナログ - デジタル コンバーター (ADC)、8 つのレーザー、1 ペアの光トランシーバー、および 8 ペアの 4 チャネル粗波長を使用します。分割マルチプレクサ (CWDM)。 200x4G PAM4。 PAM106 トランシーバーは 4Gbd で動作し、4 ペアの DAC および ADC、4 ペアの光トランシーバー (1 つのレーザーを含む)、および 4 ペアの 800 チャネル CWDM を使用します。 4Gコヒーレント光モジュール。 1 ペアの DAC と ADC、1 つのレーザーと XNUMX ペアの光トランシーバーを使用しており、固定波長レーザーをデータセンターのコヒーレント光モジュールで使用して、コストと消費電力を削減できます。

3G光トランシーバの800種類の光インターフェースアーキテクチャ

8x100G 直接変調および直接検査ソリューションは、比較的成熟したテクノロジーと標準、および比較的完全なサプライ チェーンを備えた既存の技術アーキテクチャを利用できます。 SR シナリオでは、VCSEL 100G テクノロジーは課題に直面しています。これは、マルチモード ソリューションのパフォーマンスを向上させ、マルチモード ファイバーのコストを削減するこのテクノロジーの継続的な進化における重要な要素となるでしょう。シリコンフォトニクス（SiPh）や直接変調レーザー（DML）に代表されるシングルモード技術が急速に発展しています。 SiPh テクノロジーはより急速に発展しており、将来的には伝送距離 100 m 以下のアプリケーション シナリオでマルチモード ソリューションと競合すると予想されます。 DR/FR シナリオには、EML、DML、SiPh の 800 つのソリューションがあります。 LR シナリオには、CWDM、LWDM、および nLWDM に基づく 8G LRXNUMX ソリューションがあります。

4x200G 直接変調および直接検出ソリューションでは、シングル チャネル 200G が引き続き PAM4 変調コード タイプを使用し、PAM4 業界の比較的成熟した条件を活用できます。で 4x200G DR FR アプリケーション シナリオには、現在、4 ウェイ シングル モード パラレル (PSM4) と CWDM4 という 800 つの技術ソリューションがありますが、依然として多くの課題に直面しています。 LR アプリケーション シナリオの場合、CWDM、LWDM、および nLWDM に基づく 4G LRXNUMX ソリューションがありますが、このソリューションには、高帯域幅のオプトエレクトロニクス チップ デバイス、より強力なイコライゼーション技術、およびビット誤り率 (BER) の修正を保証する前方誤り訂正 (FEC) が必要です。これには高い技術的課題が伴います。

800G SR シナリオの技術ソリューションには、DML/EML ベースおよび SiPh ベースのソリューションが含まれます。 800G SR8 DML/EML ソリューションは、8x100G DSP、同じ波長の DML/EML 光チップを使用し、送信側と受信側の両方で 8 本の光ファイバー (PSM8) を使用し、24 コアまたは 16 コア MPO コネクタを使用します。 800G SR8 SiPh ソリューションは、8xSiPh MZ 変調器/連続ファイバー レーザー (シリコン光を送信機として使用し、変調器と光源は分離されています) を使用し、並列マルチチャネル共有光源アーキテクチャを実現できます。挿入損失が適切に制御されている場合、1 ～ 2 個の光源を使用して 8 チャネルを並列に実現すると、システムにコスト面で大きな利点がもたらされます。

800G SR ソリューション: 8×100G SR8 DML/EML

800G SR テクノロジー ソリューション: 8×100G PSM8 SiPh

800G DR/FR シナリオでは、4x200G ソリューションの方がコストが低いという利点があります。 800G DR4 (EML/SiPh) ソリューションは 4x200G DSP を使用します。光チップは同じ波長の4xEML/SiPhを使用しています。開発帯域幅が限られているため、このソリューションでは DML を使用しません。受信側と送信側はそれぞれ同じ波長の光ファイバー(PSM4)を4本使用し、12芯MPOコネクタを使用しています。 800G 2km (FR) ソリューションは、シングルチャネル 200G PAM4 テクノロジーを使用します。 100Gから200Gに速度が上がるとボーレートは3倍になり、感度は約5dB劣化します。したがって、高い受信感度 (-XNUMXdBm) を維持するには、より強力な FEC が必要です。

800G DR/FR ソリューション: 4×200G PSM4 EML/SiPh

800G DR/FR テクノロジー ソリューション: 4×200G CWDM4 EML

800G の開発トレンドには、単一モード シンキング、単一波長 200G、コヒーレント シンキングが含まれます。シングルモード シンキング マルチモード ファイバの帯域幅によって制限されるため、100G PAM4 VCSEL+ マルチモード ファイバの伝送距離は 50 m です。シングルモード光インターフェイス ソリューションの沈没は開発トレンドであり、800G SiPh ソリューションの光トランシーバーが 100 m の大規模な SR シナリオをカバーするのに役立ちます。単波200Gが来ています。 112 Gbd EML テクノロジーは急速に発展していますが、55 GHz の帯域幅リソースでは若干不十分です。 200G PAM4 SiPh 変調器とシリコンベースの薄膜ニオブ酸リチウムの応用の可能性は非常に広いです。一貫した沈み込み。伝送速度が増加するにつれて、コヒーレント技術ソリューションは、伝送距離 40 km をベースとして 20 km、10 km、80 km などの短距離にその適用をさらに拡大します。コヒーレント ソリューションにはレーザー、変調器、受信機のみが必要なため、PAM4 とのコスト競争力が高くなります。