近年來，更高數據速率的光模塊不斷涌現，光模塊的設計復雜性在不斷提高。借助當今的100G光網絡，我們正處在影響網絡硬件成本和光纖基礎設施設計的時代。

如果簡化100G光模塊，由于可插拔光模塊中的組件更少，可以將制造量和成本擴大到當今10G SFP+光模塊的水平。通過硅光技術和信號處理技術，單波100G光模塊面世。當新一代100G封裝可用時，將能夠重用第一代并逐步過渡，還能夠直接升級至400G。

簡化100G光模塊優勢

• 隨著100G光模塊過渡到新的100G封裝，投資將面向未來
• 通過SMF（單模光纖）鏈路降低2km雙工傳輸和數據中心葉脊連接的總成本
• 連接400G交換機和路由器，不犧牲端口帶寬
• 一次一個站點升級到400G交換機和路由器

是時候推出新一代100G光模塊了

回到10G SFP+可插拔光模塊最先進的時代，選擇很少且簡單，因為它們的唯一功能是將電信號轉換為光信號，反之亦然。

在隨后的幾年中，網絡帶寬需求增加，這意味著光鏈路的數據速率也必須提高。它不僅增加了，它還加速了。IEEE和SFF等標準機構不得不考慮提高數據速率的方法，以超越更快的激光器和光接收器。WDM（波分復用）、并行光纖、CTLE（連續時間線性均衡）和FEC（前向糾錯）等技術被納入標準。

這種復雜性不僅會影響可插拔光模塊本身的成本，還會影響光纖基礎設施設計，這對硬件成本和運營成本都有影響。復雜性還增加了光模塊與交換機或路由器之間以及來自不同供應商的光模塊之間的互操作性失敗的風險。于是，為了使明天的100G光模塊與今天的10G SFP+光模塊一樣低成本和低風險，需要進行根本性的改變。

圖1：在100G和400G數據速率下，光模塊占系統總成本比例增加

什么是單波長100G？

單波100G光學規范首先由100G λ MSA（多源協議）標準化。因為它的愿景是為高密度多TB交換、路由和傳輸網絡創建具有成本效益的解決方案。目標是定義允許未來100G和400G光模塊的光學規范，這些光模塊可以擴展到大批量制造，從而實現低成本。

單波方案的基礎是使用PAM4（四電平脈沖幅度調制）。在此之前，幾乎所有100G光學規范都包含NRZ（不歸零），這是一種兩級二進制調制格式。對比之下，PAM4包含兩倍的數據量，而無需顯著提高光學組件的速度。因此，同樣只能承載50G和NRZ的基本光學技術可用于100G PAM4。

大批量可制造性

為什么最小化模塊中的組件很重要？參考圖2，它顯示了當前100G QSFP28光模塊的組成部分。請注意，它們本質上是四通道器件，光接口朝右，電接口朝左。四個通道中的每一個都承載25G的NRZ數據，總共100G。

圖2：QSFP28模塊本質上是四通道器件

將此與圖3中進行對比，這是一個典型的10G SFP+光模塊，它很簡單，只有一個通道可以承載10G的數據。通常只有一個激光器、一個光電二極管和用于光電轉換和電光轉換的簡單驅動電路。這種簡單性是制造商能夠每年生產2000萬個10G SFP+光模塊的關鍵。

圖3：SFP+ 光模塊本質上是單通道器件

前向兼容性

最終，當100G SerDes（串行器 – 解串器）在交換機和路由器端口上可用時，端口后面的ASIC可以接管FEC和PAM4功能，讓光模塊僅執行光電和電光轉換。然后我們可以通過使用更小的SFP封裝來增加面板帶寬密度，在電口側使用一個100G通道與交換機或路由器端口連接，這種封裝可能被稱為SFP112。

不過，我們還沒有。同時，我們有QSFP28封裝，可以在模塊內部執行FEC和PAM4，并將電氣4x25G通道轉換為單個100G通道。現在采用這種QSFP28的好處是，當SFP112可用時，使用QSFP28模塊的傳統交換機和路由器將與使用SFP112光模塊的新主機互操作，而且不需要4x25G到100G的轉換，因為電接口和光接口都是單通道100G。這種前向兼容性對于網絡升級策略非常有利，因為它可以防止您現有的QSFP28模塊在您添加新的基于SFP112的硬件時變得過時。

圖4顯示了SFP112模塊的示意圖。請注意，它看起來與圖3幾乎相同。兩者都是單通道，只需要一個激光器和光接收器。SFP112可能需要CDR（時鐘和數據恢復）電路。

圖4：100G SFP封裝

展望400G

展望具有400G端口的最新一代交換機和路由器，單波100G對于升級具有操作靈活性的網絡至關重要。它支持400GQSFP-DD光模塊，可通過分支光纜與單波100G光模塊互操作。例如，易飛揚的400G QSFP-DD DR4，可以連接四個獨立的100G QSFP28 FR光模塊。（見圖5）

圖5：通過分支光纜實現400G到100G連接

這意味著，如果您使用具有100G QSFP28端口的設備運行網絡，您可以僅將一個站點升級到400G設備，并且仍將其連接到現有的100G站點，而不會犧牲端口帶寬。這可以最大限度地減少您的停機時間，然后您可以在準備好后升級其他站點。

易飛揚的100G單波光模塊

近年來，易飛揚不斷攻克難關，對PAM4技術深入研究，研發出多款單波100G光模塊。截至目前，共推出了硅光100G QSFP28 DR1/FR1 LR1，以及基于EML的100G QSFP28 LR1/ER1，打破了易飛揚在100G單波領域的技術空白，是數據中心100G傳輸新穎的選擇方案。

圖6：易飛揚100G單波光模塊

100G單波光模塊應用

圖7：100G QSFP28 DR非常適合數據中心在主干層和葉層之間的連接

圖8：單波100G技術允許服務提供商和網絡運營商單獨升級站點

審核編輯：湯梓紅