Y7T98 新易盛:400G和100G PAM4光模块接口

更新时间:2021-04-08 13:04:20 阅读量:1261

去年,新易盛的Dirk Lutz写了一篇100G和100G PAM4光模块接口的文章,挺好的,原文我发到群里去,下边是我尝试翻译成中文并重新配图,其中涉及到产品图片的,都是出自新易盛,有Dirk Lutz原文中的,也有他家其他途径的产品图片。

新易盛的这篇文章,不包括AOC,也不包括相干,说的是PAM4的接口。(匡国华备注,数据中心内部带宽延伸发展,一个是PAM4,另一个是相干,合订本的P605说的是二者是信噪比与传输距离,解释为什么有些选PAM4,有些选相干)


概述

400G光模块常见的两个封装类型,就是OSFP和QSFP-DD,



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QSFP-DD优点:简单且具有兼容性,(匡国华备注,就是和QSFP+、QSFP28一脉相承,可向后兼容)

OSFP的优点:很好的热性能,且能拓展到800G。(匡国华备注,OSFP比较大,容易散热,空间大也容易往800G更复杂的光模块演进)

对400G而言,OSFP和QSFP-DD与主机接口的电信号都是8x50G PAM4



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多模光模块接口

分为两类:SR8和SR4.2

SR8:

S是短距short的首字母,表示100米传输距离,“8”是8个光信号通道,每个通道50G PAM4,这样8个发射,8个接收,需要16根光纤,一般采用MPO连接方式。常用的是两类MPO

一个是MPO-16



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另一个是双排MPO-12



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SR4.2

SR4.2的SR也是短距的意思,100米传输距离,“4”是四个光纤通道,“2”是每个通道有2个波长双向复用。每个通道是2x50G PAM4,一共需要8根光纤。

用MPO-12的连接器,采用这种方式的驱动因素是继续使用上一代产品中的MPO-12光缆,无需更换。



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400G多模光模块汇总



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单模光模块接口

单模400G的接口分为两组,一组是电口为8x50G PAM4,光口也是8x50G PAM4



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另一组是电口为8x50G PAM4,光口4x100G PAM4



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对主板和光模块的电接口来说是一样的,这两个方式也都使用DSP,不同点在于光信号的输出速率,以及使用激光器的数量,不同。

8x50G PAM4 单模光模块

8x50G光模块类型FR8、LR8和2xFR4

FR8、LR8,“8”是八个波长,每波长50G PAM4,FR表示距离2km,LR表示10km,8个波长复用一根光纤。FR8、LR8都是双LC光接口。

匡国华备注,

F是Far,意思是比DR 的D,datacenter的首字母,常见的500米更远一些,表示2km,这是在802.3中新增的距离划分,在SR和LR之间插入了DR、FR两个细分距离

L是Long的意思,比SR要长,表示10km, 早期的802.3是SR短距100米、LR长距10km这么划分的,主要是用于标注城域网距离的长短

后来数据中心用以太网光模块越来越多,先是自己定了了500m的PSM4和2km的CWDM4等100G光模块距离。

再后来,200G、400G的802.3制定标准时,就在SR、LR之间插入了500米的DR,2km的FR,用于覆盖数据中心领域的距离标注。

2xFR4与LR8和FR8一样,使用8个激光器,但是只用了四个波长,这四个波长用两组一共8通道。采用CS接口,形成2x200G的形态。



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用两个CS连接器,Y6T184 QSFP-DD MSA的三个连接器



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用2xFR4方案,

优点是链路预算更好,(匡国华备注:4个波长比8个波长的分散度要小)

劣势是,光学封装更复杂,生产成本高,(匡国华补充:实际上四波长的产业链更成熟,物料成本在降低)

4x100G PAM4 单模光模块

目前产业链聚焦的是4x100G的方案,这些方案里最重要的是带有gearbox的DSP, Y6T131 为什么光模块中需要“gearbox”

400G DR4、4xFR1、4xLR1

DSP需要把8x50G的电信号转换为4x100G,提供给EML或硅光调制器,并输出。每个通道的波长都是1310nm,需要8根光纤(4发4收)



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使用的都是独立光纤,是支持400G光模块并行与1x100G模块转换



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这些接口,不同厂家有不同的叫法,本质上是一样的



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匡国华补充:DR4和4xDR1是一个意思一个波长都是1310nm,发射四根光纤,接收四个波长,

但是FR4和4xFR1并不是说的同一个产品啊,FR4是四个波长一根光纤,4xFR1是一个波长四根光纤

400G DR4、4xFR1、4xLR1常用的光接口有三种,一个MPO-12,一个是SN,一个是MDC,Y6T184 QSFP-DD MSA的三个连接器



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SN和MDC,是行内很多人看好的,出自不同的厂家,思路是一样的。



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都是可以独立一个Tx和RX插拔的。 SN、MDC相比较MPO而言具有灵活性,部署光纤更方便。



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FR4、LR4

FR4和LR4的DSP功能和DR4一样,区别在于光路,有四个波长,CWDM4的波长,使用Mux、Demux来合分波。光纤数量降低,采用LC光接口。



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LR4有两个传输距离,IEEE的标准是6km, 100G lamda MSA定义的是10km,Y3T243  单波100G MSA

汇总400G单模接口



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100G PAM4

100G PAM4光模块有两种接封装,一种是QSFP28,一种是SFP56-DD



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QSFP28封装,电接口是25G NRZ



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SFP56-DD电接口是50G PAM4



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单模100G

现在4x100G QSFP-DD与100G 单波长PAM4可以互操作,与QSFP28互操作需要做电接口的gearbox 1:4,DSP需要具有on/off  KR4 FEC的选项

与SFP56-DD,DSP的gearbox需要1:2,不需要KP4 FEC (在系统端进行)

单波100G光模块汇总



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另外拉环颜色,大多数厂家按OSFP MSA协议来的,



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