Как основной узел систем оптической связи, итерация скоростей оптических модулей определяет эффективность и верхний предел передачи данных, поддерживая модернизацию таких отраслей, как цифровая экономика, вычислительные мощности ИИ и связь 5G. От 1.25G до 800G итерация оптических модулей сопровождается инновациями в архитектуре, принципах и производительности. Эта статья будет посвящена трем основным разделам: принципы архитектурыи параметры производительности, а также ошибки при выборе, чтобы предоставить специалистам справочные материалы для выбора и помочь с научно обоснованным развертыванием.

Ⅰ.Ключевые технологические различия: анализ архитектурного проектирования и основных принципов

Технологические различия между оптическими модулями 1.25G и 800G в основном обусловлены итеративным развитием архитектуры и прорывами в основных принципах. Модули с разными уровнями скорости имеют заметные различия в архитектуре каналов, принципах модуляции и конструкции корпуса, что напрямую определяет их ограничения по пропускной способности и области применения. В следующем разделе последовательно анализируются архитектурный дизайн и основные принципы каждого скоростного класса модулей с классификацией по градиенту скорости, чтобы прояснить причины этих технологических различий.

(1)Сверхвысокоскоростной диапазон (800G): интегрированная архитектура кремниевой фотоники, оптимизация фронтальной модуляции

Сверхвысокоскоростной диапазон (800G) использует интегрированную архитектуру кремниевой фотоники для повышения уровня интеграции. Основными корпусами являются QSFP-DD и OSFP (OSFP поддерживает жидкостное охлаждение). Некоторые варианты используют 3D-упаковку и поддерживают развитие до 1.6T. В основе лежит оптимизация модуляции PAM4, используются 8×100G параллельных каналов, а коэффициент битовых ошибок до FEC составляет ≤2.4E-4. Оснащается технологиями LPO/CPO для снижения энергопотребления и подходит для сценариев с экстремальной пропускной способностью, таких как обучение ИИ и суперкомпьютинг.

(2)Высокоскоростной диапазон (200G, 400G): высокоинтегрированные многоканальные решения, оптимизированный принцип модуляции

Высокоскоростные диапазоны (200G, 400G) используют высокоплотную многоканальную параллельную архитектуру. 200G использует 4×50G ( корпус QSFP56 ), тогда как основной 400G использует 8×50G (корпуса QSFP-DD и OSFP). Некоторые варианты 400G используют архитектуру LPO для снижения энергопотребления. Оба используют модуляцию PAM4. В 400G добавляется технология мультиплексирования с разделением по длине волны, а LPO подходит для высокоскоростных сценариев передачи на короткие расстояния.

(3)Среднескоростной диапазон (25G, 40G, 100G): многоканальная параллельная работа, переход принципов модуляции

Среднескоростные диапазоны (25G, 40G, 100G) постепенно переходят к многоканальной параллельной архитектуре и повышенной интеграции. 25G использует корпус SFP28 для одноканальной работы, 40G использует корпус QSFP+ для параллельной работы 4×10G, а 100G использует корпус QSFP28 для параллельной работы 4×25G. С точки зрения принципа происходит переход от NRZ к PAM4. 25G поддерживает двойную модуляцию, 40G продолжает использовать NRZ, а 100G использует NRZ в сочетании с CWDM-мультиплексированием по длине волны для повышения эффективности использования оптоволокна при преобразовании из 4x25G в 4x25G. Преобразование из 4x25G в 1x100G использует электрический сигнал NRZ и оптический сигнал PAM4.

(4)Низкоскоростной диапазон (1.25G, 10G): одноканальная архитектура, базовый принцип модуляции

Низкоскоростной диапазон (1.25G, 10G) использует одноканальную архитектуру передачи, которая отличается простой структурой, низкой интеграцией и не требует сложного теплоотвода. Основным корпусом для 1.25G является SFP , а для 10G — SFP+ . Два корпуса похожи и частично совместимы. В основе обоих лежит принцип модуляции NRZ, который отличается простотой технологии, низким энергопотреблением и высокой стабильностью, но имеет низкий предел пропускной способности. Модуль 10G добавляет технологию двунаправленной передачи по одному волокну BIDI для экономии ресурсов оптоволокна.

Ⅱ.Комплексный анализ производительности: сравнение ключевых параметров и адаптивности к сценариям применения

Ключевые соображения при выборе и избегании распространённых ошибок:

① Пункты дляАдаптация скорости: Совмещайте требования к пропускной способности, сопоставляйте архитектуру с градиентом скорости, выбирайте подходящую модель по необходимости и избегайте слепого стремления к высокой скорости, чтобы не тратить ресурсы впустую.

② Пункты дляВыбор параметров: Обращайте внимание на ключевые параметры, такие как упаковка, расстояние передачи и энергопотребление, выбирайте подходящие параметры в зависимости от сценария с учётом практичности и стабильности.

③ Пункты дляСнижение рисков: Избегайте слепого стремления к высоким скоростям и несоответствия волоконной оптики. Делайте точный выбор на основе условий волоконной сети, дата-центра и оборудования, чтобы предотвратить потенциальные риски заранее.

④ Пункты дляПланирование стоимости: Балансируйте стоимость и производительность, выбирайте модули в зависимости от сценария и оставляйте запас для будущих обновлений.