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丹麦信雅纳网络:高速相干模块DCO与ACO的差别

2020-06-09 08:48
XENA信雅纳
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Xena-THOR 400G QSFP-DD相干模块介绍

随着5G业务的迅猛发展,承载网络从接入到核心,其每一层都必须升级到更高数据速率来满足业务的需求。但高速率也意味着更高的功耗,为了减小运营商的OPEX,让网络运行的更为绿色和节能,使得光学器件及收发器模块的降功率设计成为电信和数据中心的主要因素。

另外为了将光模块的速度从10Gbps增加到100Gbps至400Gbps甚至600/800Gbps,交换和处理技术(DSP交换核心)已从28nm升级到16nm,7nm和即将量产的5nm CMOS技术,以保持总体功耗和热预算的平衡。

我们知道,相干收发器依靠DSP处理光信号。在DSP技术最初开始使用时,其功耗和热密度是非常高的,以至于光学器件和DSP必须在物理上分开,以防止光学器件和DSP过热。也就是说模块和系统之间是模拟通信。因此就有了如下图所示的模拟相干光模块-ACO

ACO相干模块--信雅纳网络测试仪原厂

尽管进行了多年的工程设计及优化,但实际上模块的模拟电连接器的最大数据速率仍然限制在25Gbps。要实现更大速率的传输,则需要非常大的外形尺寸或线卡来容纳DSP产生的热量。随着DSP和光学集成的发展使得数字信号接口(DSP)和光学器件的共同封装成为可能,模块和系统之间采用数字通信的方式。从而形成了数组相干光学模块-DCO

DCO相干模块--信雅纳网络测试仪原厂

现在,可以通过结合新的DSP和集成的光学组件,在小型OSFP和QSFP-DD尺寸规格内实现400G速率的模块。而且,由于使用PAM4的50Gbps的数字电接口在Host-side侧已经非常成熟,因此DCO模块很容易嵌入,从而避免了ACO模块的带宽和可重复性的限制,实现”即插即用“的方案。

DCO模块与ACO模块最核心的区别在于,DCO将DSP芯片直接集成在光器件上,与系统之间采用数字通信方式,也可以解决了跨厂商交换机互通的问题。另外因为DCO的集成度更高,如上表,有的商用产品的模块功耗可以做到18W甚至更低,相比ACO模块,DCO的功耗更低。

1)腾讯近期发布的CFP2封装的400G DCO模块采用了来自II-VI 最新的相干光学引擎与 Inphi最新的7nm DSP的组合,实现了高性能的400G与200G的可插拔方案,那个算是DCO模块的一个典型了;

2)Infinera的硅光也挺有意思,提供子载波,一端是400G,另外一端为16x25Gbps的相干支持;

3)Xena-THOR 400G网络测试仪提供400Gbps/端口的流量生成能力,满足QSFP-DD可插拔模块的性能测试,也能够满足相关模块的性能测试,DSP性能验证等,后续会整理部分测试案例进行总结分享,并与厂商进行一些联合测试的白皮书发布,敬请期待。

Xena-THOR 400G QSFP-DD测试界面

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