光纤网络即将来到400G普及时代

400Gbp以太网络光学模块预期在明年底会开始于数据中心以及电信业者网络上布署；在此同时，相关标准订定工作已经在为下一代技术铺路...

有十几家公司将在近日于美国举行的年度光纤通信大会(OFC 2018)上展示400 Gbp以太网络光学模块的原型，预期在明年底会开始于数据中心以及电信业者网络上布署；在此同时，相关标准订定工作已经在为下一代技术铺路，以因应不断成长的需求。

新兴400G产品通常采用8个50G串行连结，以最新的PAM-4模块技术为基础；而就在上周，IEEE已经初步批准可着手进行100G串行连结标准之订定，催生未来的800G以太网络标准。在此同时，一个拥有约70家成员公司的产业组织COBO (On-Board Optics)，则是发布了第一个为嵌入路由器与交换器主板之模块打造的规格，旨在为400~800G产品减少散热与功耗问题，以做为迈向未来光电整合零组件的第一步。

以上所有的努力都面临了尽可能达成最高数据传输速率，同时得维持可接受之传输距离、功耗、发热与成本之间的折衷；随着光学链接如今被广泛应用于数据中心以及电信业者的中央机房，这些变得越来越重要。

今日的大型数据中心正准备从服务器机架内的10~25G以太网络、以及在机架之间布署100G以太网络的方案，过渡到下一阶段；微软(Microsoft)数据中心事业群连网专家、COBO主席Brad Booth表示：“下一阶段就是400G网络…人们期望能在2019年底或2020年初开始布署新方案，而看来现在已经有不少相关零组件问世──我们已经看到交换器芯片出现。”

COBO致力将光通信推入主板

产业组织COBO积极将光通信技术从插入路由器或交换器面板的模块抽出，直接将之嵌入路由器或交换器的主板，如此能支持更畅通的气流以及更大面积的散热片，以降低系统因为数据传输速率增加而上升的温度。会在今年OFC亮相的第一代400G模块预期功耗为12~14W，COBO定义了8与16路的版本，分别支持20与40W功耗；该组织将在接下来几周发表技术白皮书，详细介绍实作问题。

COBO预期，今年秋天将有第一批展示产品出现，而大多数的实作会以400G之后的下一个速率等级为目标；该组织将在短时间内展开800G之后的下一代标准工作。Booth预测：“最终光通信将移入交换器ASIC，因为串行/解串行器(serdes)已经消耗了30~40%的网络芯片功率。”

透过COBO，厂商能以光学模块配置系统，并在出货之前进行测试；今日的数据中心与电信业者则是自行采购光学模块并在现场安装。Booth指出，这是很大的改变，但曾任职于Intel的他认为，这就像是服务器是以多个PCI卡以及内存模块打造而成并出货给使用者那样：“网通领域仍比服务器领域落后五年。”COBO发布了第一个嵌入主板之400~800G模块规格 （来源：COBO）

COBO的解决方案是众多基于多来源协议(multi-source agreements，MSA)标准之可插拔式光学模块选项之一；那些技术选项还包括Molex与Facebook支持的QSFP双倍密度(QSFP-DD)解决方案，以及Arista与Google的OSFP方案。

Booth表示：“有非常多的选择…而且值得庆幸的是，我们距离布署时程还有18~24个月，所以我们可以开始评估模块外观；人们或许可以先从散热最困难的选项开始。”

产业界着眼下一代800G光纤网络技术

期望从年度光纤通信大会(OFC 2018)了解客户需求的新创公司DustPhotonics首席执行官Ben Rubovitch表示，目前还有支持不同传输距离的400G光纤以太网络标准与专属解决方案正在开发阶段；该公司将于OFC展示400G模块原型，并将在短时间内开始提供样品，该方案支持100公尺传输距离。

DustPhotonics预期将支持不同的模块外观，以及在不久的将来提供能支持数公里传输距离的解决方案。Rubovitch表示：“我们现在看到大量客户已经在实验室开发出他们的400G系统…其中有些客户尝试在今年底出货；”曾在Intel、Mellanox任职工程师的他，将在今年的OFC让DustPhotonics正式亮相。

Rubovitch表示，400G光纤网络系统预计要到2019年才会开始布署，届时400G模块的出货量或许会达到50万个，并在一年之后成长到350万，其中采用铜线、多模(multimode)与单模(single mode)光纤的方案约各占三分之一。

藉由销售100G与200G模块的助力，DustPhotonics期望在明年6月达到损益两平；该公司开发100G与200G产品是为了证明其光学技术实力。这家新创公司于15个月前取得第一笔种子资金，并结束了第一轮(series A)募资、但未公布募资金额；参与第一轮募资的私人投资者，包括代表华登国际(Walden International)的陈立武(Lip-Bu Tan)。

新创公司DustPhotonics表示将提供8款不同数据传输速率的100~400G光纤网络模块 （来源：DustPhotonics）

微软(Microsoft)数据中心事业群连网专家、产业组织COBO主席Brad Booth表示：“他们(DustPhotonics)很积极，我会看看他们有什么…但他们不会是唯一的400G方案供应商；”他透露，微软已经开始征求400G模块的相关信息：“有很多人正进军400G领域，包括多家新创公司…有些公司错过了转向100G…在未来两年，这个领域的成长与收购时机已经成熟。”

COBO在短暂喘息之后，可能将把注意力转向800G或以上的技术；产业标准组织光学互连论坛(Optical Internetworking Forum，OIF)已经展开100G串行通信标准的订定工作，这可能会成为未来800G以太网络规格的基础，不过OIF的工作到目前为止都聚焦在短距离链路。

好消息是，100G线路预期会利用现有50G串行连结率先采用的PAM-4调变，而以太网络联盟(Ethernet Alliance，EA)预期将在短时间内为新兴50G产品建立一个互操作性项目；而包括Marvell与Xilinx等众多厂商的50G产品预计也会在OFC 2018展示。

从50G技术开始，产业界从较简单的NRZ调变转向采用PAM4；而如主导EA与众多IEEE以太网络计划的技术专家John D’Ambrosia所言：“还有很多未完成的工作，包括产品测试以及相关技术的主流化。”

D’Ambrosia表示，IEEE的100G串行连结标准订定工作仍在初步阶段，可能还需要3年时间才能完成规格；他指出，采用8线路会是800G光纤以太网络标准的最佳方案，不过有些方案可能会选择尝试16个50G线路。

“我觉得8个100G线路比较好，800G用到16线路实在有点吓到我；”他特别提到讯号完整性等议题：“随着我们速度更快，某些解决方案的速度会跟不上，因此我们得有某种程度的大跃进…有些人提出一致性的解决方案，我们得针对实际上需要达到多长距离提出大量问题。”