400G光模塊介紹，400G光模塊都有哪些？

　　要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，光模塊是必不可少的，隨著端口數(shù)和密度的提升，數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)的成本有一半將會被光模塊占據(jù)。目前100G的互聯(lián)技術(shù)在各大互聯(lián)網(wǎng)公司新建的數(shù)據(jù)中心已普遍采用，并會在未來2～3年內(nèi)400G互聯(lián)技術(shù)將大規(guī)模商用。因此，400G光模塊的實現(xiàn)技術(shù)成為業(yè)界關(guān)注的重點。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求幾乎一年半至兩年翻一番，為了應(yīng)付數(shù)據(jù)中心東西流量的不斷增長，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心平均每三年對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行升級，國內(nèi)的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心在2014年開始部署40G以太網(wǎng)，2017年開始部署100G以太網(wǎng)，按照這個進(jìn)度， 國內(nèi)的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心預(yù)計于2020年開始部署400G以太網(wǎng)，大約2022年400G以太網(wǎng)會進(jìn)入大規(guī)模部署階段。

　　早期的400G光模塊使用的是16路25Gbps NRZ的實現(xiàn)方式（如400G-SR16），采用CDFP或CFP8的封裝。其優(yōu)點是可以借用在100G光模塊上成熟的25G NRZ技術(shù)，但缺點是需要16路信號進(jìn)行并行傳輸，功耗和體積都比較大，不太適合數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。

　　目前的400G光模塊中，在光口側(cè)主要是使用8路53GbpsPAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106GbpsPAM4（400G-DR4、FR4、LR4）實現(xiàn)400G的信號傳輸，在電口側(cè)使用8路53GbpsPAM4電信號，采用OSFP或QSFP-DD的封裝形式。OSFP和QSFP-DD封裝都可以提供8路電信號接口。相比較來說，QSFP-DD封裝尺寸更?。ê蛡鹘y(tǒng)100G光模塊的QSFP28封裝類似），更適合數(shù)據(jù)中心應(yīng)用；OSFP封裝尺寸稍大一些，由于可以提供更多的功耗，所以更適合電信應(yīng)用。

　　從光波長上區(qū)分，400G光模塊可以分為多模（MM）、單模（SM）；從信號調(diào)制方式上，分為NRZ和PAM4調(diào)制（目前以PAM4為主）；從傳輸距離上區(qū)分，400G光模塊可以分為SR、DR、FR、LR；從封裝形式上，400G光模塊可以分為CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD等。

　　400G光模塊產(chǎn)品：

　　1、 CFP8 光模塊

CFP8是對CFP4的擴展，通道數(shù)增加為8通道，尺寸也相應(yīng)增大，為40*102*9.5 mm^3。用16個25G的并行信號要以快速完成400G產(chǎn)品的上市和應(yīng)用工作。但是成本較高，需要用到16個25G的激光器，或者使用PLC分路器降低激光器數(shù)量，但分路器的LOSS太高，直接導(dǎo)致激光器的發(fā)射功率比較大，從而成本也會高漲。功耗也較高，面板接口密度太低，尺寸較大。

　　2、 OSFP光模塊

　　OSFP的英文全稱是Octal Small Formfactor Pluggable，Octal指的是8，八進(jìn)制的意思，也就意味著直接用56G的電信號，8*56GbE，但56GbE的信號由25G的DML激光器在PAM4的調(diào)制下形成。該標(biāo)準(zhǔn)為新的接口標(biāo)準(zhǔn)，與現(xiàn)有的光電接口不兼容。OSFP自帶散熱器，其尺寸為100.4*22.58*13 mm^3，比CFP8小很多，功耗也相對較低，最大只有15W，但比QSFP-DD的尺寸略大，因而需要更大面積的PCB，需要重新PCB以及Hosting cage、1RU前面板的機械結(jié)構(gòu)。其電接口的引腳不同于QSFP-DD， 上下各有一排。

　　3、 QSFP-DD光模塊

QSFP-DD中Q指的是“Quad”，4路的意思，每一個QSFP56則是4*56Gbe，形成200G信號；DD指的是“Double Density”，是有兩個QSFP56并行，2*200G產(chǎn)生400Gbe信號，全稱是Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density，該方案是對QSFP的拓展，將原先的4通道接口增加一行，變?yōu)?/span>8通道。尺寸比OSFP更小，能兼容現(xiàn)有的40GbE QSFP以及100GbE QSFP28接口，原先的QSFP28模塊仍可以使用，只需再插入一個模塊即可，做到平滑升級。由于增加了4個通道，其上下兩面電接口的引腳增加了一排。

　　4、 COBO光模塊

　　COBO是“consortium for on board optics”的簡稱，直接將反光模塊放置在PCB板中，不再受限于前面板接口密度的限制，同時散熱問題可以復(fù)用PCB板間強大的散熱器得以大大緩解。此模塊尺寸小，且尺寸不宜進(jìn)一步降低的空間，但是由于不是熱插拔，一旦某個模塊出現(xiàn)故障，需要反整板業(yè)務(wù)停掉，取出板卡后才能進(jìn)行，非常不方便。

　　從尺寸、功耗和成本這三方面來看，QSFP-DD和COBO在未來數(shù)據(jù)中心400G的應(yīng)用更具有前景。

　　數(shù)據(jù)中心的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)正面臨從100G到400G的過渡，針對不同應(yīng)用場景的技術(shù)也在彼此競爭。400G光模塊作為未來數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵硬件設(shè)備，也面臨速率、功耗、體積、成本等方面的挑戰(zhàn)。

　　同時，PAM4、FEC技術(shù)的廣泛采用也使得400G光模塊的測試和評估方法與傳統(tǒng)的100G光模塊有比較大的區(qū)別。為了保證其在有限成本和功耗下的性能，需要對其光口、電口的輸出質(zhì)量、接收容限，以及承載真實業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)下的誤碼率等表現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的測試，以保證設(shè)備間良好的互聯(lián)互通及可靠數(shù)據(jù)傳輸。