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网络覆盖最大化的相干蓝图以及相干插件的增长趋势

介绍

上一篇文章讨论了基于硅光子学（SiPh）的共同开发方案是如何使性能优化的Multi-Haul（多跨距）和MSA可插拔相干产品受益的。本文将详细解释为什么说采用标准化波特率来支持Nx400GbE客户端流量对MSA可插拔的采用是有利的，以及为何在服务提供商网络中应最大限度地实现Multi-Haul（多跨距）400G网络覆盖。同时，还讨论了相干可插拔出货量的增长如何影响性能优化的Multi-Haul（多跨距）相干解决方案的开发。

直观的相干性分类

随着400GbE成为当今的主流配置，了解有效传输400GbE客户端流量所需的一致操作条件非常重要。用于商业化的上一代前沿调制技术为约60-68Gbaud（2类），它利用4位/符号(约16QAM)调制来支持400G波长上的1x400GbE客户端流量。我们看到OIF 400ZR、OpenZR+MSA和Open ROADM采用这种传输方案用于大容量MSA可插拔应用。性能优化的Multi-Haul（多跨距）相干解决方案还利用2类波特率和以约4位/符号为中心的进行动态传输整形。此外，Multi-Haul（多跨距）解决方案支持使用更高容量的6位/符号（约64QAM）实现更短距离的DCI/Edge应用，以及使用2位/符号（QPSK）实现海底应用的最大覆盖范围。Multi-Haul（多跨距）相干DSP可以在此动态范围内向上或向下自动调整所需的位/符号传输速率。

对于下一代相干解决方案，正在采用类似的方法来支持每个波长的Nx400GbE流量。在这种情况下，与2类相比，领先的~120-136Gbaud 3类调制技术可以使传输容量翻倍。使用3类技术，并使用约4位/符号范围，可以使用2x400GbE流量（每波长800G线速传输）几乎完全覆盖服务提供商的网络，如第二部分所述。通过将调制位/符号调低至约2位/符号，1x400GbE海底应用成为可能，如果调高至约6位/符号，可在1.2T波长上传输3x400GbE客户端流量，以实现更短距离的DCI/Edge应用。

图1显示了可以在单个相干波长上传输的受支持400GbE客户端的数量，该数量是波特率等级和2、4和6位/符号值的函数。

图1还说明了将波特率加倍，可以在容量加倍的同时保持相同的网络覆盖范围（相对于范围）。通过性能创新，这种翻倍容量的覆盖范围甚至可能比上一个级别更大。

 

图1.矩阵显示了可以在单个相干波长上传输的受支持400GbE客户端的数量，该数量是位/符号和波特率等级的函数。随着我们转向3类波特率，广泛的Nx400GbE网络覆盖成为可能。

出货趋势的影响

目前的好消息是，用于支持2类相干可插拔MSA解决方案（图1中的绿色阴影单元）的技术投资正在取得成果，并且已经开始大量出货。事实上，Acacia最近宣布400G相干可插拔解决方案的出货量已经超过5万个。这促成了一个显著的转变：预计可插拔相干模块的出货量将超过性能优化（嵌入式）相干模块的出货量（图2）。

越来越多地采用MSA可插拔解决方案意味着什么？相干设计演进的首要含义是支持大容量MSA可插拔解决方案的标准化/行业共识（例如波特率）、设计元素（例如高速电气元件）以及材料和工艺（例如硅、SiPh、CMOS工艺、联合封装）都对性能优化的Multi-Haul（多跨距）解决方案产生了有利的影响。第二部分文章详细介绍了通用硅平台如何实现相干开发周期。下面的图2数据表明，鉴于MSA可插拔端口的这种增长，我们应该会看到对性能优化的Multi-Haul（多跨距）设计产生了更大的有益影响，因为假设Multi-Haul（多跨距）和MSA可插拔设计都利用一个通用技术平台，具有更高容量的可插拔解决方案可以带来更好的经济成本效率。

 

图2.LightCounting数据显示，全球出货的MSA可插拔式相干端口的数量超过了专有外形端口的数量。

Multi-Haul（多跨距）解决方案的未来之路：CIM 8

随着行业朝着支持更高传输线速率的方向发展，通向提高波特率的自然路径变得更加清晰。2类波特率的翻倍与3类120Gbaud+速率相一致，后者正被标准化用于传输800G客户端流量。通过利用通用硅工艺和技术，性能优化的解决方案可以从规模经济中获益。

最近宣布的由Acacia的Jannu DSP提供支持的Acacia相关互连模块Coherent Interconnect Module 8（CIM 8）符合这种方法。CIM 8是一个性能优化的Multi-Haul（多跨距）解决方案，采用3D硅化封装技术，包括硅光子学集成电路（SiPh PIC）、高速调制器驱动器和跨阻放大器（TIA），在单个光电子封装中实现了行业领先的性能，可实现单载波1.2T运行。模块元件的小型化使得140Gbaud的Multi-Haul（多跨距）模块设计能够实现面板插拔。

 

图3.Acacia的相干互连模块8的设计融合了从高容量产品中获得的许多方面的技术（如SiPh、工艺、元件、封装）。

CIM 8可以在整个网络中提供400GbE客户端流量的有效传输，包括使用800G（2x400GbE客户流量）的90%覆盖率，对应于图1中的第3行。

条条大路通罗马（Multi-Haul（多跨距））

 

图4.通过利用通用硅技术，Acacia可以利用批量和高性能设计的优势，创造一个世代的发展周期，并随着时间的推移不断进步，这可以带来成本效率以及上市时间的优势。

相干技术的解决方案已经从相对适度的长距离应用发展到了现在的阶段，短距离的高容量应用的需求超过了长距离的应用。通过利用与针对Nx400GbE优化的相应位/符号调制相一致的标准化波特率，在大批量MSA可插拔和性能优化的Multi-Haul（多跨距）相干解决方案之间，我们可以增加基于硅的设计和投资的重合度。这增强了相干技术的开发周期，使Multi-Haul（多跨距）解决方案受益于批量可制造的设计，同时随着带宽需求的不断增长，利用通用技术对保持网络运营商的成本效益非常重要。