PAM4愿景下的光网络何处去

易飞扬通信 中字

现在是必须查证一下这个问题根源的时候了……

自从引入PAM4调制特别是100G PAM4的概念后,光网络的模型开始变得不稳定。几乎全部业内的人士都投身于100G PAM4事业,从芯片到模块再到设备。每一年人们都在宣称自己取得了重大进步。进步归进步,现实还是很骨感,让我们从头道来。

从100G到200G的技术演进路径原本是很清晰的。200G的特殊性在于其处于NRZ调制到PAM4高阶调制的分水岭之上,搞清楚200G技术原委对于科研人员、架构师和工程师原本非常重要。但聪明的公司很快发现400G将比200G有更大的成本优势和应用价值,并且4×100G PAM4在生态链角度更是易于构成门槛,一个行业由此开始踏上征途。只不过在此之前并没有人用针眼拨开技术现实的层层迷雾。

分析如今的形势,不得不感叹去日如昨天。近几年行业的错乱不但麻醉了我的神经,也使我几乎失去了尖锐的思维。

4×100G PAM4+EML

4×100G PAM4+EML——代表的作品如400G FR4。存在的问题到今天并没有有效解决,这个产品表面上是需要依托高超的信号完整性设计,实质却不一定如此。我们如今认为低成本的PAM4 DSP没有做光路非线性预算补偿功能。对,有些公司认为自己如今的短距离产品是足够好的。但这种好到能坚持多久,我有深度怀疑。也许产品长期的适应不过取决于好客户,一种应用的场景和好的运气!当然我们也可以对4×100G PAM4+EML这种传输机制做算法修正和链路补偿,这并非一个轻松的代价。仅仅采用每比特作为单元计算这种技术的经济性时,必定是不符合事实和行之偏远,即便是短距离传输也需要防范带宽多径衰落和其它信噪比损伤。先前行业关于100G PAM4单波传输理论多少还是基于理想化的计算或愿景。

4×100G PAM4+silicon技术

4×100G PAM4+silicon技术——代表的作品400G DR4。存在的问题是silicon的批次一致性和生产性问题。换句话说,这是工艺生产的问题而非技术原则性的问题。究其根源,silicon技术提供了一种比较干净的信号光源,同时,随着调制深度增加,这种技术的置信区间越高。这种技术在短距离互连和未来的CO-package领域都将很有前景。人们认为主要的缺点是在400G以上无法做波分复用,过于浪费光纤,也有事实上布线的困难。

8×50G PAM4+EML

8×50G PAM4+EML——代表作品如400G LR8。存在的问题是8路光学引擎的可生产性。为回避这个可生产性问题,研究人员把目光转向了4×100G PAM4平台,事实证明每一种技术都不轻松。8×50G PAM4技术总体是一种非常适中的技术,可以批量生产,成本和功耗均处于理所应该的水平。人们以为4×100G PAM4相对于8×50G PAM4可以取得更好的功耗,显然这个好也没有发生,但却耽误了8×50G PAM4的大好前程。

我们也可以略加分析200G:

4×50G PAM4

4×50G PAM4——代表的作品如200G FR4。目前为止我还不敢断定这种模块就一定没有风险。50G PAM4有数学理论支撑,但是信噪比还是太低了。按照行业协议,这个产品非常容易开发和生产。在一个紧凑空间内海量部署这种模块,互扰性还是很大,需要模块有极高水平的性能。

8×25G NRZ

8×25G NRZ——代表的作品如200G SR8/PSM8/LR8,因为依托NRZ的产品都基于零误码,设备不需要做FEC处理,整体性价比还是最高的。易飞扬最早是力主部署这种8路NRZ的数据中心,可以获得比100G数据中心更好的性价比。目前主要部署于对性能要求很高的特殊场景,这些俨然都是前尘往事。

800G

关于炙热的800G,这是另一个有趣的话题。CO-package技术可以轻松在板上完成3.2T或者6.4T传输,这必然对800G可插拔光模块的雄心产生动摇。800G可插拔光模块打算采用8×100G PAM4调制或者4×200G PAM4调制。200G PAM4从DSP角度是成立的,但只局限于板上短链路场景,因此下一步的800G可插拔生态只能依据8×100G PAM4调制,其中,硅光技术将体现一定的优势。总体而言,800G技术将面临和400G同样的窘境,但是硅光技术将在800G时代加速发展。还有一个值得注意的问题将是,可插拔光模块会否在800G死去,或多大程度死去,这个原因主要是高速信号能否经受住可插拔的损失。

由于光网络是被设备商或最终用户定义的,类似易飞扬这样的模块供应商只能提供一些友好的预言或技术分析,从而使我们能避开一些泥潭沟壑。光通信技术走到今天,也不存在对错,但是完全依托PAM4 DSP去构建一个光网络新世界,存在一些其它的限制因素。由于我们已经游弋于电子瓶颈的边界,需要更多的知识和视野,以及权衡什么是今天的技术和什么是明天的技术的眼界。大数据历经这么长时间的试错,在目前设计的技术蓝图下,向上跃迁没有多大必要性,也许人们真的需要静悄悄地等CO-package时代的真正来临!

作者:李莫菲

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