Tendencia de desarrollo de transceptores ópticos de alta velocidad

Con el rápido desarrollo de la tecnología de comunicación óptica, los transceptores ópticos de alta velocidad están impulsando la transformación de la industria a una velocidad sin precedentes. Entre ellos, los transceptores ópticos de 400G y 800G se han convertido en la fuerza clave que lidera el desarrollo del campo de las comunicaciones con su excelente desempeño.

Ventajas de los transceptores ópticos de 400G

Como un avance importante en el campo de las comunicaciones, los transceptores ópticos 400G han mostrado ventajas notables. Según informes de investigación de mercado, el tamaño del mercado interno de los transceptores ópticos 400G ha seguido expandiéndose en los últimos años, alcanzando los 3.300 millones de yuanes en 2022, y mantener una tasa de crecimiento anual del 22% mejora significativamente la eficiencia del trabajo de los centros de datos y la computación en la nube con tasas de transmisión más altas dentro del centro de datos, una gran cantidad de datos debe procesarse y transmitirse rápidamente. Las características de los transceptores ópticos 400G garantizan que los datos puedan interactuar en tiempo real, brindando un soporte sólido para diversos negocios en línea, ya sean servicios masivos de almacenamiento en la nube o tareas informáticas complejas de inteligencia artificial, los transceptores ópticos 400G pueden manejarlo con facilidad

Características técnicas y aplicaciones de los Transceptores Ópticos 400G

Desde una perspectiva técnica, los transceptores ópticos 400G utilizan tecnologías de modulación avanzadas como PAM4 (modulación de amplitud de pulso de 4 niveles), que mejora efectivamente la eficiencia del espectro. Esto permite transmitir más datos con los mismos recursos de ancho de banda. Al mismo tiempo, su excelente diseño de disipación de calor y características de ahorro de energía reducen los costos operativos y brindan mayores beneficios económicos a las empresas.

En centros de datos de ultra gran escala y redes centrales 5G, los transceptores ópticos de 800G adoptan el esquema 4x200G y la tecnología PAM4 de canal único de 200G, proporcionando un mayor ancho de banda, velocidad de transmisión y sensibilidad para satisfacer las demandas de procesamiento rápido de datos y comunicación de baja latencia.

El transceptor óptico de 400G mejora la eficiencia espectral mediante la tecnología de modulación PAM4, y se utiliza ampliamente en grandes centros de datos gracias a su excelente diseño de disipación de calor y características de ahorro de energía. Esto reduce los costos operativos al tiempo que mejora la velocidad y la fiabilidad de la transmisión de datos.

El auge de los transceptores ópticos de 800G

Sin embargo, con el continuo crecimiento explosivo del volumen de datos y la continua expansión de los escenarios de aplicación, han surgido los transceptores ópticos 800G. Los transceptores ópticos 800G no solo han logrado un gran salto en la velocidad de transmisión, sino que también han demostrado nuevas posibilidades en tecnología. Escenarios de innovación y aplicación.

Según estadísticas relevantes, se espera que el tamaño del mercado de transceptores ópticos 800G supere los 11,3 mil millones de dólares estadounidenses para 2025. Los transceptores ópticos 800G se han convertido en una tendencia en el desarrollo de la industria. Los proveedores de nube en el país y en el extranjero han aumentado gastos de capital para lograr un crecimiento más rápido. Sin embargo, en la actualidad, aunque algunos fabricantes líderes en mi país pueden producir en masa transceptores ópticos 800G, todo el mercado está todavía en su infancia

Ruta técnica y escenarios de aplicación de transceptores ópticos 800G

En términos de tecnología, 800G tiene diferentes rutas técnicas. En términos de equipamiento, la forma de equipos como interruptores aún no es perfecta. Según la previsión de Omdia, en los próximos años, aunque 100, 200 y Los transceptores ópticos de 400 G todavía tienen la mayor cuota de mercado, se espera que los transceptores ópticos de 800 G se utilicen en el mercado a gran escala en 2025.

Desde la perspectiva de la arquitectura de red 800G, sus escenarios de aplicación incluyen principalmente SR (100 metros), DF/FR/LR (500 metros/2 kilómetros/10 kilómetros) y ER/ZR (40 kilómetros/80 kilómetros). En la conexión desde el conmutador superior del rack (TOR) al conmutador Leaf, la distancia es corta. Las grandes empresas de Internet utilizaron inicialmente tecnología de conexión de 100G y gradualmente cambiaron a 200G/400G a partir de 2021. Algunas empresas ya han utilizado 800G. tecnología en 2023. La conexión del conmutador Leaf al Spine puede alcanzar los 2 kilómetros o incluso los 10 kilómetros. La interconexión entre centros de datos es generalmente la conexión entre varios centros de datos adyacentes para el equilibrio de carga o la recuperación ante desastres. Es principalmente a través de una densa multiplexación por división de longitud de onda más una comunicación coherente para reutilizar los recursos de fibra óptica tanto como sea posible

Las etapas de desarrollo de los transceptores ópticos 800G

El desarrollo de soluciones tecnológicas 800G se divide en tres generaciones. La primera generación es 8 ópticas y 8 eléctricas, la interfaz óptica es 8x100G, la interfaz eléctrica también es 8x100G y estará disponible comercialmente en 2021; la la segunda generación es 4 ópticas y 8 eléctricas, la interfaz óptica es 4x200G, la interfaz eléctrica es 8x100G y se espera que esté disponible comercialmente en 2024 la tercera generación es 4 ópticas y 4 eléctricas, la interfaz óptica es 4x200G, y Se espera que esté disponible comercialmente en 2026. En la actualidad, los dispositivos de chip optoelectrónico y la tecnología de ecualización de 200G de un solo canal no están lo suficientemente maduros desde la perspectiva de la interfaz eléctrica, cuando la velocidad de un solo canal es la misma que la de un solo canal. velocidad de canal de la interfaz óptica, la arquitectura del transceptor óptico es la mejor, tiene bajo consumo de energía y bajo costo. La interfaz eléctrica ideal del transceptor óptico 8x100G es un 100G de un solo canal, y la interfaz eléctrica ideal del. El transceptor óptico 4x200G es un 200G de un solo canal. En términos de empaque, los transceptores ópticos 800G pueden venir en diferentes formas, como conector de factor de forma pequeño cuádruple de doble densidad (QSFP-DD800), conector de factor de forma pequeño octal (OSFP), etc.

Solución técnica para transceptores ópticos 800G

Hay tres arquitecturas de interfaz óptica principales para los transceptores ópticos de 800G, a saber, 8x100G de modulación de amplitud de pulso de 4 niveles, 4x200G PAM4 y 800G de transceptores ópticos coherentes. El transceptor PAM4 del transceptor óptico 8x100G PAM4 funciona a 53 Gbd, usando 8 pares de DAC y ADC, 8 láseres, 8 pares de transceptores ópticos y 1 par de multiplexores de división de longitud de onda gruesa (CWDM) de 8 canales. El transceptor PAM4 del PAM4 4x200G funciona a 106 Gbd, utilizando 4 pares de DAC y ADC. pares de transceptores ópticos (incluidos 4 láseres) y 1 par de CWDM de 4 canales. El transceptor óptico coherente de 800G utiliza 4 pares de DAC y ADC, 1 láser y 1 par de transceptores ópticos se pueden usar en el centro de datos. Transceptores ópticos coherentes, que pueden reducir los costos y el consumo de energía

Desafíos técnicos en diferentes escenarios de aplicación

La solución de inspección directa y modulación directa 8x100G puede utilizar la arquitectura técnica existente, la tecnología y los estándares relevantes están relativamente maduros y la cadena de suministro está relativamente completa. En el escenario SR, la tecnología VCSEL 100G enfrenta algunos desafíos. Mejorar El rendimiento de las soluciones multimodo y la reducción del coste de las fibras ópticas multimodo son las claves para el desarrollo continuo de esta tecnología. Las tecnologías monomodo representadas por la fotónica de silicio (SiPh) y los láseres de modulación directa (DML) se están desarrollando rápidamente. La tecnología se está desarrollando más rápido y puede competir con soluciones multimodo en escenarios de aplicación con una distancia de transmisión de 100 metros o menos en el futuro. En el escenario DR/FR, hay tres soluciones: láseres modulados por electroabsorción EML, DML y SiPh. En el escenario LR, hay una solución LR8 de 800G basada en CWDM, LWDM y nLWDM. En la solución de inspección directa y modulación directa de 4x200G, el 200G de un solo canal utiliza el tipo de código de modulación PAM4, que puede utilizar las condiciones básicas industriales relativamente maduras de PAM4. En los escenarios de aplicación 4x200G en DR y FR, existen dos soluciones técnicas: paralelo monomodo de 4 vías (PSM4) y CWDM4, pero aún enfrentan muchos desafíos. Para escenarios de aplicaciones LR, existen soluciones 800G LR4 basadas en CWDM, LWDM y nLWDM, pero esta solución requiere dispositivos de chip optoelectrónicos de gran ancho de banda, tecnología de ecualización más potente y corrección de errores directa (FEC) para garantizar la tasa de error de bits (BER) después del error. Corrección, y la dificultad técnica es relativamente alta.

En el escenario 800G SR, las soluciones técnicas incluyen soluciones basadas en DML/EML y soluciones basadas en SiPh. La solución 800G SR8 DML/EML utiliza 8x100G DSP, chips ópticos DML/EML de la misma longitud de onda, 8 chips ópticos fibras (PSM8 paralelo monomodo 8 canales) en ambos extremos de la transmisión y recepción, y conectores MPO de 24 o 16 núcleos La solución 800G SR8 SiPh utiliza modulador MZ 8xSiPh/láser de fibra continua (fotónica de silicio como transmisor, y el modulador y la fuente de luz están separados), lo que puede realizar una arquitectura de fuente de luz compartida multicanal paralela. Si la pérdida de inserción está bien controlada, se pueden usar 1 o 2 fuentes de luz para lograr un paralelo de 8 vías y el costo del sistema. Será muy ventajoso.

Rendimiento de transceptores ópticos de 800G en diferentes escenarios de aplicación

En el escenario 800G DR/FR, la solución 4x200G es más barata. La solución 800G DR4 (EML/SiPh) utiliza chips ópticos 4x200G DSP y 4xEML/SiPh, que tienen la misma longitud de onda. Debido al ancho de banda limitado, Esta solución no utiliza DML. El transceptor utiliza 4 fibras ópticas (4 canales monomodo paralelos PSM4) en la misma longitud de onda y conectores MPO de 12 núcleos. La solución 800G 2 km (FR) utiliza tecnología PAM4 de un solo canal. aumenta de 100G a 200G, la velocidad en baudios se duplicará y la sensibilidad se deteriorará en aproximadamente 3dB, por lo que se necesita un FEC más potente para mantener la sensibilidad del receptor (-4,6dB).

En términos de escenarios de aplicación, los transceptores ópticos de 800G son adecuados para centros de datos de gran escala con requisitos extremadamente altos de ancho de banda y velocidad de transmisión. En estos centros de datos, el procesamiento y análisis masivo de datos requiere una respuesta rápida de la red, y Los transceptores ópticos 800G pueden cumplir con sus estrictos requisitos. Además, en la red central 5G, los transceptores ópticos 800G también desempeñan un papel importante, brindando soporte clave para la realización de comunicaciones 5G de alta velocidad y baja latencia

En centros de datos a gran escala y redes centrales 5G, los transceptores ópticos de 800G adoptan un esquema de 4x200G y tecnología PAM4 de canal único de 200G. Proporcionan un mayor ancho de banda, velocidad de transmisión y sensibilidad, cumpliendo con los requisitos de procesamiento rápido de datos y comunicación de baja latencia.

ATendencias de desarrollo futuras

En el futuro, los transceptores ópticos de 400G y 800G seguirán desarrollándose en sinergia. Con su tecnología relativamente madura y sus ventajas de costos, los transceptores ópticos de 400G se utilizarán ampliamente en transmisiones de media y larga distancia y en centros de datos de tamaño general Los transceptores ópticos de 800G se convertirán gradualmente en la primera opción para centros de datos de gran escala y escenarios de aplicaciones con requisitos de velocidad de transmisión extremadamente altos

Al mismo tiempo, con el desarrollo continuo de tecnologías como la inteligencia artificial y el Internet de las cosas, la demanda de transceptores ópticos de alta velocidad seguirá creciendo. Esto impulsará la innovación continua en la tecnología de transceptores ópticos. Por ejemplo, se espera que el desarrollo de la tecnología CPO (óptica co-empaquetada) mejore aún más el rendimiento de los transceptores ópticos y reduzca el consumo de energía. En el futuro, la tecnología de transceptores ópticos también podrá combinarse con tecnologías de vanguardia, como la comunicación cuántica. más avances y cambios en el campo de las comunicaciones El desarrollo de transceptores ópticos de alta velocidad no es solo un avance tecnológico, sino también una fuerza importante en la promoción de la transformación digital e inteligente de la sociedad. fabricación, atención médica inteligente, transporte inteligente, etc., y crear una vida más conveniente, eficiente e inteligente para la humanidad

Resumen

Como representantes de los transceptores ópticos de alta velocidad, los transceptores ópticos de 400G y 800G están liderando el campo de las comunicaciones hacia una nueva era. No solo nos brindan velocidades de red más rápidas y capacidades de procesamiento de datos más eficientes, sino que también sientan una base sólida para la innovación tecnológica futura Creo que en el futuro cercano, con los continuos avances en la tecnología y la continua expansión de las aplicaciones, los transceptores ópticos de alta velocidad traerán más sorpresas y conveniencias a nuestras vidas y al desarrollo social