400G平行光器件助力数据中心光互连

易飞扬

随着5G时代的到来，全球出现了越来越多的超大型数据中心，需要部署大量的高速光模块，400G技术应运而生。目前，三个国际标准组织（IEEE、ITU和OIF）都已经发布了相关400G标准，部分顶级的光模块供应商皆已推出应用于数据中心的400G光模块。

易飞扬是平行数据中心技术的主要倡导者，在平行光互连技术领域投入和研究较深，本文就来探讨400G平行数据中心光互连方案。

数据中心内部光互连有服务器-ToR、ToR-Leaf、Leaf-Spine和Spine-DC，根据传输距离不同，400G目前有多种平行光互连产品，包括400G SR16/SR4/SR8/AOC/DR4和PSM8。由于400G SR16使用光纤芯数较多，大多数超大规模数据中心用户表示不会采用;400G SR4采用的100G PAM4 850nm技术不成熟，因此都不作讨论。

400G SR8

• 连接器：MPO24/MPO16
• 传输距离：70m@OM3/100m@OM4
• 光纤：多模光纤
• 封装：QSFP-DD/OSFP
• 光口技术：8*50G PAM4 850nm
• 协议：IEEE 802.3cm
  

数据中心网络总体拥有成本包含了光模块成本和布线成本。400G SR8虽然需要较多的光纤芯数，但是数据中心普遍采用模块化设计，交换机互连距离一般在50米左右，因此布线成本比光模块成本低很多。另外400G SR8生态系统最为完善，能够供货的光模块厂商最多，支撑的扇出应用最多。因此对于新部署的数据中心，在100m的距离以内SR8是400G交换机互连性价比最高的解决方案。

400G AOC

• 传输距离：70m@OM3/100m@OM4
• 光纤：多模光纤
• 封装：QSFP-DD/OSFP
• 光口技术：8*50G PAM4 850nm
• 协议：IEEE 802.3cd
  

AOC具有重量轻、距离远（相较于DAC）、抗电磁干扰（EMI）、容易理线等优点。AOC采用多模光纤，理论上最大的传输距离150米，但是AOC由于两边带模块，不适于跨机柜布线，因此一般用于距离小于30米的互连场景。

400G DR4

• 连接器：MPO12
• 传输距离：500m
• 光纤：单模光纤
• 封装：QSFP-DD/OSFP
• 光口技术：4*100G PAM4 1310nm
• 协议：IEEE 802.3bs/802.3cd
  

400G DR4光模块采用较贵的EML激光器或者SiPh硅光技术，硅光技术能够将传统的光器件例如调制器、探测器等通过互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺刻蚀在硅基底上，使光模块功耗、体积和封装成本大幅降低。

400G PSM8

• 连接器：MPO24
• 传输距离：2km
• 光纤：单模光纤
• 封装：QSFP-DD/OSFP
• 光口技术：8*50G PAM4 1310nm
  

400G PSM8光模块是易飞扬独有的400G平行光模块，基于独特的平行光学设计，模块内部采用单PCB设计，少了附板的工艺制作难度，工艺制作简单，易于量产、工艺可靠、热设计可控、性能和功耗俱佳，可实现2km以内数据中心光互连，相信属于业内领先水平。

总结

综上所述，基于不同的传输距离与场景，400G平行数据中心光互连有以下选择：

• 不超过30米的ToR交换机到服务器互连场景，可以使用400G AOC
• 不超过100米的ToR-Leaf交换机互连场景，宜使用400G SR8光模块，布线采用MPO/MTP16 多模光纤
• 不超过500米的Leaf-Spine交换机互连场景，可使用400G DR4光模块，布线采用MPO/MTP12单模光纤
• 不超过2km的Spine-DC交换机互连场景，可使用400GPSM8光模块，布线采用MPO/MTP24 单模光纤
  

以上400G平行光互连产品，易飞扬均可提供。其中400G DR4将在2021年推出，模块将选用QSFP-DD封装并且基于硅光技术。