400ZR可插拔模塊降低DCI每比特成本

  ICC訊（編譯：Aiur）  近日，Neophotonics（新飛通）市場副總裁Ferris Lipscomb博士在一篇博文中介紹400ZR可插拔模塊如何降低數(shù)據(jù)中心互聯(lián)每比特成本。隨著云計算在全球各地已有500多個超大型數(shù)據(jù)中心，云基礎(chǔ)設(shè)施由數(shù)據(jù)中心、 用戶以及數(shù)據(jù)中心之間的互連組成。80公里距離的400Gb/s或更高速網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營越來越需要使用相干傳輸，以獲得高速率和低成本。

  如今，相同距離場景的400Gb/s可插拔相干收發(fā)器模塊成為可能，在一個“IP over DWDM”架構(gòu)中直接連接交換機(jī)和路由器可以管理數(shù)據(jù)中心之間的光信號。為了說明這一點(diǎn)，圖1顯示了一個400G連接，它在相距80公里的不同數(shù)據(jù)中心兩個路由器之間是需要的，可以使用基于機(jī)框的系統(tǒng)和線卡來建立連接，也可以通過一個機(jī)架單元“白盒”或機(jī)框中新的標(biāo)準(zhǔn)400ZR可插拔收發(fā)器模塊來進(jìn)行連接。

       在這種新架構(gòu)中，可以通過將400ZR可插拔收發(fā)器插入每個路由器并通過“開放線路系統(tǒng)”DWDM波長波分復(fù)用器連接光纖來建立連接，而不是使用專有接口的多個連接。300km甚至更遠(yuǎn)距離也可以適用400ZR+模塊。

圖1 數(shù)據(jù)中心互聯(lián)架構(gòu)傳送

  新架構(gòu)取消了兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盒子和四個短距離收發(fā)器，將光鏈路每比特成本減少一半以上。相干技術(shù)使新基礎(chǔ)架構(gòu)成為可能，利用高度集成的光子集成電路(PIC)，可以將一個線卡的長距離傳輸能力封裝在一個小型尺寸可插拔收發(fā)器中。為了使這種架構(gòu)成為標(biāo)準(zhǔn)，可插拔收發(fā)器必須具有成本效益，并且要能大批量生產(chǎn)。每個相干可插拔收發(fā)器由都包含以下組件：

  一顆窄帶寬激光器，包含一顆相干調(diào)制和相干接收機(jī)

  一顆數(shù)字相干處理(DSP)和其他電子器件

  可插拔收發(fā)器的小尺寸對可消耗的電功率設(shè)置了嚴(yán)格的限制。限制DSP使用功率意味著限制它可以糾正的損傷。DSP處理不完美信號的難度越大，所需的功率就越大。因此，為了將DSP效率在較低功率時提升到最大，光器件必須在未經(jīng)DSP補(bǔ)償或補(bǔ)償不足的區(qū)域內(nèi)(例如激光噪聲和RF帶寬)具有足夠高的性能。這就需要優(yōu)化光器件的設(shè)計，讓緊湊型可插拔尺寸能應(yīng)對極具挑戰(zhàn)性的性能要求，以便在較低總功率下運(yùn)行時，其性能在規(guī)模部署中也足以跟傳統(tǒng)機(jī)框方案競爭。

  可插拔相干模塊是行業(yè)“解耦”趨勢一部分。分解將系統(tǒng)硬件和軟件分開，可以單獨(dú)優(yōu)化硬件或軟件單元，再依靠標(biāo)準(zhǔn)化接口將各部分集成到系統(tǒng)中。也就是說，從基于機(jī)框的專用系統(tǒng)過渡到使用可互操作的可插拔模型，“開放”線路系統(tǒng)和開源控制軟件的解耦系統(tǒng)。該方法一個示例是上述的“ZR架構(gòu)”，它可以靈活獨(dú)立推動技術(shù)迭代，甚至直接從供應(yīng)廠商采購模塊。

  為了真正實現(xiàn)相干可插拔模塊在降低每比特成本上的作用，可插拔模塊需要盡可能覆蓋更多的應(yīng)用場景。在理想情況下，相干的可插拔器件不僅可以覆蓋ZR距離(最遠(yuǎn)120公里)，還可以覆蓋ZR+，后者可以延伸到地鐵甚至長途骨干距離。同樣，它特取決于可以電功率的容限，是否需要使用更大尺寸模模塊，例如CFP2-DCO，因為DSP需要盡可能糾正傳輸障礙，例如長距離傳輸色散和偏振模色散。

      另外，由于城域核心和長途骨干系統(tǒng)相比ZR系統(tǒng)，對系統(tǒng)性能要求更高，ZR+可插拔模塊可能需要具有更窄帶寬的可調(diào)諧激光器和更寬帶寬的調(diào)制器/接收機(jī)。因此，對于400ZR+應(yīng)用而言，光器件性能和降低DSP負(fù)載程度就變得尤為重要。