相干熱插拔模塊演進和后續展望

  ICC訊 (編譯：Aiur)新飛通(NeoPhotonics)官網文章分享了相干可插拔模塊的發展，以及它與相干嵌入式模塊的尺寸、性能和光信噪比等對比。

  商業化模塊形態的演變

  在2008年問世的第一款相干40Gb/s收發器，如圖1所示，它本質是一個把所有組件分布在多個印刷電路板(PCB)上的線卡。為了擴大跨操作供應商的數量，光互聯論壇(OIF)發起了100 Gb/s長途網收發器形態多源協議(MSA)，如圖2左側2個產品形態所示。這些MSA定義的光模塊不是熱插拔方式，而是在線卡組裝時，通過螺釘和電子連接器固定在子系統PCB上。隨著時間的發展，業界也推出多種與MSA模塊相似的專用嵌入式模塊，包括針對高端系統性能開發，今天用于90+GBaud 800Gb/s線卡的模塊。

  相干熱插拔模塊在發展中利用其低功耗、低成本、可替換性和定制交付的特點。首款相干可插拔產品是2016年左右推出的CFP模塊，這類產品還向尺寸更小的CFP2-DCO形態演進，并最終發展至今天的QSFP、QSFP-DD和OSFP模塊，正如圖2所示。下一代OSFP-XD和QSFP-DD可以釋放30+W功率，這是為1.6T模塊準備的。熱插拔模塊尺寸和功耗的降低可以有效提升交換機、路由器和DWDM傳送設備的端口密度。

圖1 Ciena 40Gb/s線卡(2008年)

圖2 從嵌入式到熱插拔模塊的尺寸和功耗演變(由Atul Srivastava和NEL America提供)

  光系統性能的演進

  圖3呈現的是不同熱插拔和嵌入式模塊rOSNR(光信噪比)。由于嵌入式模塊體積大和可以容納高達100W的功耗，在結合高功率DSP和行業最佳的光電子器件，總體趨勢是嵌入式模塊獲得優先發展，以推動實現最佳的系統性能。經過3-4年的發展，熱插拔模塊通過使用新一代DSP和更高性能的光電子器件，也實現了相似的系統性能，并擁有非常低的功耗，這種產品瞄準了城域、長途網絡應用。

  如圖3所示，我們比較了100G/200G/400G速率的相干可插拔和相干嵌入式模塊的rOSNR。對于每一個速率，盡管rOSNR數值表現了不同DSP、波特率和FEC，但我們可以看到可插拔和嵌入式模塊的rOSNR性能在100和200Gb/s時是相似的。而在400Gb/s時，業界最好的可插拔模塊的最佳rOSNR約為2.5dB，這結果比業界最好的嵌入式模塊rOSNR要差一些。這是因為可插拔模塊采用69Gbaud(需要75GHz間隔的DWDM復用器/解復用器)，而嵌入式模塊采用90-95Gbaud(需要兩倍寬的150GHz間隔DWDM復用器/解復用器，因此頻率較低)。

圖3 不同可插拔和嵌入式模塊在100、200、400Gb/s要求的光信噪比(OSNR)

  作者：Winston Way, Ph.D. NeoPhotonics

  鏈接：https://www.neophotonics.com/coherent-hot-pluggable-module-evolution-and-future-outlook/