800G-Transceiver: Fortschritte und Zukunftstrends für die nächste Generation der Netzwerke

In den letzten Jahren hat das Aufkommen neuer Dienste wie VR, IoT und Cloud Computing die Messlatte für Netzwerkbandbreite, Gleichzeitigkeit und Echtzeitleistung höher gelegt. Da die Bandbreitenanforderungen weiter steigen, werden optische 100G-, 200G- und 400G-Module einen bedeutenden Marktanteil behalten, während 800G optische Transceiver ebenfalls an Bedeutung gewinnen werden.

Elektrische Schnittstellen- und optische Schnittstellenarchitektur eines optischen 800G-Transceivers

Die Forschung zeigt, dass bei elektrischen Schnittstellen eine optimale Architektur optischer Module erreicht wird, wenn die Einkanalrate der elektrischen Schnittstelle mit der der optischen Schnittstelle übereinstimmt, was Vorteile wie geringen Stromverbrauch und Kosteneffizienz bietet. Eine einkanalige elektrische 100-Gbit/s-Schnittstelle ist ideal für 8x100-Gbit/s-optische Module, während eine einkanalige elektrische 200-Gbit/s-Schnittstelle für 4x200-Gbit/s-optische Module geeignet ist. Optische 800-Gbit/s-Module können in verschiedenen Bauarten geliefert werden, darunter Dual-Density-Quad-Channel-Small-Form-Factor-Pluggable (QSFP-DD800) und Small-Form-Factor-Pluggable (OSFP) mit acht Kanälen. Es gibt drei Haupttypen von optischen Schnittstellenarchitekturen für optische 800G-Module:

8×100G PAM4

Der 8×100G PAM4 Transceiver arbeitet mit 53 Gbd und verwendet 8 Paare von Digital-Analog-Konvertern(DACs) und Analog-Digital-Konvertern(ADCs), 8 Laser, 8 Paare von optischen Transceivern sowie 1 Paar von 8-Kanal-CWDM- oder LAN-WDM-Multiplexern und Demultiplexern auf der Basis von Ethernet-Kanälen.

4×200G PAM4

Der PAM4-Transceiver arbeitet mit 106 Gbit/s und umfasst vier Paare von DACs und ADCs, vier Paare von optischen Transceivern (einschließlich vier Lasern) sowie ein Paar von 4-Kanal-CWDM- oder LAN-WDM-Multiplexern und -Demultiplexern.

800G kohärentes optisches Modul

Dieses Modul arbeitet mit 128 Gbd unter 16QAM-Modulation und verwendet 4 Paare von DACs und ADCs, 1 Laser und 1 Paar optische Transceiver. Es kann Laser mit fester Wellenlänge in kohärenten optischen Modulen in Rechenzentren einsetzen, um Kosten und Stromverbrauch zu senken. Weitere Informationen zu kohärenten 800G-Modulen finden Sie auch im Artikel 800G ZR/ZR+.

Kommerzieller Fortschritt bei optischen 800G-Transceivern

Angetrieben durch die digitale Wirtschaft und das Metaversum erhöhen die Großkunden in Cloud-Rechenzentren weiterhin ihre Investitionsausgaben, was dem Markt für optische Module große Aufmerksamkeit verschafft. Seit 2021 haben große Hersteller nacheinander die Entwicklung von optischen 800G-Modulen abgeschlossen und den Kommerzialisierungsprozess eingeleitet. Auf der OFC 2022 stellten mehrere inländische Kommunikationshersteller ihre neuesten Produkte vor.

HenTong Lockley stellte das optische 800G QSFP-DD800 2xFR4 Modul vor, das für die nächste Generation von Rechenzentrumsnetzwerken zugeschnitten ist. Darüber hinaus demonstrierte XinYiSheng sein optisches 800G-Modul der nächsten Generation, das die Thin Film Lithium Niobate (TFLN) Modulationstechnologie nutzt und einen geringeren Stromverbrauch verspricht.

HenTong Lockley stellte das optische 800G QSFP-DD800 2xFR4 Modul vor, das für die nächste Generation von Rechenzentrumsnetzwerken zugeschnitten ist. Darüber hinaus demonstrierte XinYiSheng sein optisches 800G-Modul der nächsten Generation, das die Thin Film Lithium Niobate (TFLN) Modulationstechnologie nutzt und einen geringeren Stromverbrauch verspricht.

Huawei hat sogar die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten abgeschlossen und bringt in London bereits 2020 ein anpassbares optisches 800G-Ultrahochgeschwindigkeitsmodul auf den Markt. Cambridge Technology teilte direkt mit, dass das von ihm entwickelte optische 800G-Modul im vergangenen Jahr die Prototypentests bestanden und den Zuschlag erhalten hat, als Lieferant für einen Großkunden gelistet zu werden. Es wird erwartet, dass es bis Ende 2022 in großem Maßstab produziert werden kann, was den Beginn einer weit verbreiteten kommerziellen Nutzung von optischen 800G-Modulen markiert.

Ausblick auf die Entwicklungstrends bei optischen 800G-Transceivern

Gegenwärtig werden optische 800G-Module noch immer kontinuierlich weiterentwickelt. Es gibt drei Hauptrichtungen für zukünftige Entwicklungstrends:

• Single-Mode Einsatz : Multimode-Fasern haben eine kurze Übertragungsdistanz, so dass die Entwicklung von optischen Singlemode-Schnittstellen ein unvermeidlicher Trend ist, von dem die SiPh-Technologie profitieren wird.

• Einsatz von Single-Wave 200G: Die derzeitigen Bandbreitenressourcen bei 55 GHz sind etwas unzureichend, aber die Aussichten für 200G PAM4 SiPh Modulatoren und siliziumbasierte Lithiumniobat-Schichten sind vielversprechend.

• Kohärenter Einsatz: Mit zunehmender Übertragungsrate werden kohärente Technologielösungen die Anwendungen auf kürzere Entfernungen wie 40, 20 und 10 km ausweiten, ausgehend von der 80 km langen Übertragungsstrecke.

Da 5G, Edge Computing, der Ausbau von Rechenzentren und die Anforderungen an die Datenverarbeitung weiter steigen, wird das Streben nach optischen 800G-Modulen in der optischen Kommunikationsbranche intensiver. Da chinesische Unternehmen in erheblichem Umfang in Kerntechnologien investieren, beschleunigt sich die rasche Einführung von optischen 800G-Modulen, was neue Entwicklungsmöglichkeiten auf dem chinesischen Markt für optische Module ankündigt.