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了解您的 800G 收发器

800 千兆 （800G） 收发器是能够处理 800 Gbps 数据传输速率的光模块。800G 收发器的传输速率高达 800 Gbps，容量是其最新前代产品（400G 收发器）的两倍。800G 收发器非常适合以下用途：

  • 任何具有 800G 端口的主机平台

  • 具有 800 Gbps 数据传输的网络

  • 需要以最小损耗实现高速数据传输的电信网络

800G 收发器使用多通道光信号和先进的调制技术来实现更高的容量。800G 收发器采用使用多根光纤的多路复用。这些收发器还结合使用光纤和波长复用来传输光信号。所有 800G 客户端光学器件均使用 8 通道 100G 脉冲幅度调制 4 级 （PAM4） 调制。PAM4 的调制为每个符号 53 Gbaud x 2 位。800G 光学器件目前不支持仅使用波长复用和解复用技术的波分复用 （WDM） 系统。

800G 收发器支持多种传输速率和分线模式，以确保与各种网络传输要求的兼容性。这种灵活性允许将单个物理收发器从逻辑上划分为多个较低速的以太网端口，从而适应不同的部署场景：

  • 1x800G — 该收发器可用作单个 800G 端口，以实现 800 Gbps 的总容量。

  • 2 个 400G — 分支电缆可将端口作为两个独立的 400G 端口提供支持，以实现 800 Gbps 的总容量。

  • 8x100G — 收发器可以拆分为 8 个独立的 100G 端口，以实现 800 Gbps 的总容量。

瞻博网络 的 800G 收发器使用 OSFP800 和 QSFP-DD800 外形尺寸。本文档将外形尺寸称为 OSFP 和 QSFP-DD。

调制方法

  • PAM4—PAM4 是一种调制方法，可将两个位组合成具有四个幅度级别的单个符号。也就是说，PAM4 有效地使您可以通过网络传输的数据量增加了一倍。PAM4 的信噪比 （SNR） 高于要求，并且容易受到四波混合 （FWM） 的影响。FWM 是一种非线性光学现象，当多个光信号（波长）在光纤内相互作用时，光纤通信系统中会发生这种现象。使用 PAM4 调制在超过 10 公里的距离内实现 800G 光传输的挑战主要归功于 FWM。有必要配置前向纠错 （FEC） 来处理信号完整性。您必须在使用 800G 光收发器的通信链路的发射端和接收端配置 FEC。当您在两端配置FEC时，FEC算法在传输前对数据进行编码，并在接收时对数据中的错误进行解码和纠正。综上所述，PAM4可以实现高效的短距离数据传输，但它需要更多的信号处理和纠错。

    图 1：PAM4 调制 Waveform diagram showing a PAM4 signal for binary sequence 0110100 and an eye diagram illustrating PAM4 signal quality with levels 11, 10, 01, and 00.

  • 不归零 （NRZ） 调制 — 不归零 （NRZ） 调制通常用作高达 100G 的低速客户端光学器件的调制格式。但是，800G 光学器件的行业标准不使用 NRZ 调制。因此，瞻博网络的 800G 客户端光学器件不支持此功能。

800G 光收发器使用以下技术：

数字信号处理

先进的数字信号处理 （DSP） 技术增强了信号完整性，并扩展了 800G 收发器在光纤上的覆盖范围。

时钟数据恢复

时钟数据恢复 （CDR） 从数据信号中提取时序信息，并确保在光纤网络中准确检索和传输数据。

前向纠错

800G 光收发器处理高传输速度。因此，它容易受到噪声、信号失真和非线性效应引起的误差的影响。前向纠错 （FEC） 是一种错误控制方法，其中发射器将冗余数据或奇偶校验位添加到原始数据流中。这种冗余使接收器能够检测和纠正错误，而无需重新传输。由于高延迟和需要实时传输，重传在光收发器中是不切实际的。

FEC 通过 FEC 算法实现。FEC 算法是特定的数学技术或编码方案。FEC 算法检测并纠正传输数据中的错误，无需重新传输。FEC 流程包括两个步骤：

  • 编码（在 Tx 或发射器处） — FEC 算法处理原始数据，并根据特定的数学规则添加冗余位或奇偶校验位。然后，编码后的数据通过通信信道传输。

  • 解码（在 Rx 或接收器处） — 接收器使用 FEC 算法分析接收到的数据，包括冗余位。如果检测到错误，算法会尝试根据冗余进行纠正。

FEC 的纠错能力取决于所使用的具体算法和添加的冗余量。一些常用的 FEC 算法包括：

  • 里德-所罗门 （RS） FEC

  • 软决策 FEC （SD-FEC）

  • 低密度奇偶校验 （LDPC） 代码

  • Bose-Chaudhuri-Hocquenghem （BCH） 代码

  • 串联 FEC

FEC算法的选择取决于通信系统的具体要求：

  • 数据速率 — 高速系统需要更高效的算法。这可能是 LDPC 或 turbo 代码。
  • 错误特征 - 突发错误最好由块代码（如 Reed-Solomon）处理。
  • 延迟 — 视频流等实时应用需要低延迟算法。
  • 功率和复杂性 — 计算资源有限的系统可能会使用更简单的代码，例如 Hamming 或 BCH。

有关收发器列表、其规格以及收发器支持的设备列表，请参阅 硬件兼容性工具 。

第二代 800G 光学器件

瞻博网络的第二代 800G 光收发器支持 8 对电气通道（每通道 100G）和 4 对光学或媒体通道（每通道 200G）。这些收发器支持以下收发器结构类型的 OSFP 外形：

  • 集成散热器（OSFP，风冷型号）

  • 骑行散热器（ORHS，冷板液冷型号）

ORHS 或骑行散热器变体专为 ORv3 机箱设计，通过机架的散热器机构提供外部液体冷却。OSFP 或集成散热器变体是独立的风冷型号，具有与第一代 800G 光学器件类似的冷却机制。

第二代800G光学器件的规格和构造使其兼容1600G光学器件的部署。这些光学器件也向后兼容旧标准，但射程减少为 500 m，而不是 2 km。因此，第二代光收发器模块可以在两种模式下运行。例如，OSFP-800G-DR4-2 光收发器可以在 800G-DR4-2 标准模式下运行，传输距离为 2 公里，也可以在 800G-DR4 标准模式（范围为 500 米）下运行。

第二代 800G 光收发器具有相同的光纤类型、最大覆盖范围和温度范围，这使得散热器类型和连接器成为选择光学器件时的关键差异化因素。有关瞻博网络目前支持的第二代 800G 光收发器的更多信息，请参阅 表 1。

表 1：第二代 800G 光学器件
光收发器 外形 散热器 标准 光纤类型 最大覆盖范围 工作温度 连接器类型
OSFP-800G-DR4-2 OSFP800 集成

800G-DR4-2

800G-DR4（500 米）

 SMF 2 公里

0 °C—70 °C

 MPO-12/APC
ORHS-800G-DR4-2 OSFP800-RHS 骑行

800G-DR4-2

800G-DR4（500 米）

 SMF 2 公里

0 °C—70 °C

 MPO-12/APC
OSFP-800G-FR4 OSFP800 集成

800G-FR4

800G-FR4-500（500 米）

 SMF 2 公里

0 °C—70 °C

 LC/UPC
ORHS-800G-FR4 OSFP800-RHS 骑行

800G-FR4

800G-FR4-500（500 米）

 SMF 2 公里

0 °C—70 °C

 LC/UPC

第二代 800G 光学器件中的调制

第二代 800G 光学器件采用四级 PAM4，可在每个光通道上实现更高的数据传输速率。与每个符号编码 1 位的传统不归零 （NRZ） 信号不同，PAM4 使用四个不同的信号电平对每个符号编码 2 位。这种方法有效地使每个符号传输的数据量增加了一倍，同时保持了实用的信号速率。

在 4x200G 收发器架构中，PAM4 使每个光通道能够传输 200 Gbps 的数据，从而允许四个光通道提供 800 Gbps 的聚合带宽。与早期依赖 8 个 100 Gbps 光通道的 800G 实施相比，PAM4 提高了每通道的数据速率，减少了所需的光通道数量。

有关 PAM4 调制的更多信息，请参阅 调制方法。

主要特征

以下是 800G 收发器的主要特性：

  • 外形 — 800G 收发器的常见外形包括 OSFP 和 QSFP-DD。OSFP 和 QSFP-DD 收发器模块旨在满足 800 Gbps 数据传输的更高功率和热要求。OSFP 外形尺寸比 QSFP-DD 外形尺寸更大。它允许采用 OSFP 外形的收发器处理更高的功耗并提供更好的冷却解决方案。

  • 光纤类型和范围 — 光纤类型指定与 800G 收发器兼容的光纤类型（单模或多模）。范围可为光收发器提供最大支持距离或范围。它可以帮助您为不同的应用选择合适的光收发器，例如数据中心间、数据中心内等。

  • 通道分布 — 瞻博网络的 800G 光学器件使用八个并行通道，要么支持多光纤对，要么采用波长复用。800G 光学器件采用并行光纤，用于较短的距离。使用双工单模光纤的波长复用用于更远距离的光通信。

瞻博网络光学产品编号

瞻博网络的光学元件（例如收发器、电缆和连接器）遵循命名约定。产品名称中的每个元素都对应一个规范。它可以帮助您更好地了解和选择合适的光学组件。例如：

  • QDD-2x400G-DR4

    • QDD — QSFP-DD 的缩写。它标识收发器的外形尺寸。

    • 2x400G — 表示收发器支持分线成两个独立的 400G 以太网接口进行数据传输。

    • DR4 — 代表 400GBase-DR4。这是一个特定的标准，表示每个 400G 信道使用四个 100 Gbps 的并行通道来提供 400 Gbps。

注意：

您可以使用瞻博网络光缆和收发器的产品编号来区分它们。例如，QDD-800G-AOC-5M 和 OSFP-800G-AOC-10M 是瞻博网络电缆的产品名称。产品名称指定每根电缆的外形尺寸（OSFP 或 QSFP-DD）、数据传输速度（800 Gbps、400 Gbps 等）、电缆类型（AOC 或 DAC）和距离范围（5 米、10 米等）。

800G （x8） 收发器架构

用于 800G 收发器的 8x100 千兆架构使用 8 个通道，每个通道 100 Gbps。以下是 800G 收发器架构的不同组件：

  • 主机平台 — 支持 800G 架构的瞻博网络设备。

  • 8x100G 电气 — 交换机与收发器组件之间的电气接口。它可以通过八个独立的 100 Gbps 电气通道传输数据。

  • PAM4 CDR/DSP — 支持 100 Gbps 电气通道。PAM4 有效地将您可以传输的数据量增加了一倍。CDR 负责重新定时传入数据以减少抖动。DSP 处理均衡、纠错和其他信号处理任务等功能。

  • 驱动程序 x8 - 驱动程序是放大电信号的电子元件。x8 收发器架构有八个驱动器。每个驱动程序对应一条 100 Gbps 的电气通道。

  • 调制器 x8 — 8 个激光调制器中的每一个都对应于一个 100 Gbps 电气通道 （x8）。800G 光学器件使用以下类型的调制器：

    • 垂直腔面发射激光器 （VCSEL） — VCSEL 用于 SR8/VR8 等多模光纤。

    • 直接调制激光器 （DML） — DML 用于 DR8 等单模光纤。DML 使用分布式反馈 （DFB） 结构，该结构结合了衍射光栅以实现稳定的直接调制。它们的调制速度和传输距离取决于频谱线宽。较窄的线宽允许更高的速度和更长的距离。在 DML 中，数据通过调整激光二极管上的注入电流来调制，从而形成适合低功率应用的紧凑设计。

    • 电吸收调制激光器 （EML） — EML 在单个芯片上集成了激光二极管和电吸收调制器。激光连续工作，调制器打开和关闭信号。

    与 DML 不同，EML 在调制过程中保持恒定的激光特性，由于色散较低，在更高速度和更远距离的传输中具有优势。电信应用中，EML 主要用于速度超过 25 Gbps、距离为 10 公里到 40 公里的电信应用。

  • 8x100G 光模块 — 以光脉冲形式传输数据的光接口。此模型中的每根光纤承载 100 Gbps 的数据。

  • 跨阻放大器 （TIA） x8 — TIA 将来自光电二极管的电流转换并放大为电压电平。它可以在光通信典型的非常低的信号电平下工作。

  • 光电探测器 x8 — 它与 TIA 协同工作，将光学信息转换回电形式。

8x100G 架构采用 8 个通道，总数据传输速率为 800 Gbps。每个通道处理 100 Gbps。

图 2：800G （x8） 收发器架构 Block diagram of 800G optical transceiver system: data flows from 800G switch through PAM4 CDR/DSP, Driver x8, Laser Modulator x8, Photo Detector x8, and TIA x8, handling 8x100G electrical inputs and outputs 8x100G optical signals.

第二代 800G （4x200G） 收发器架构

用于 800G 收发器的 4x200 千兆架构使用四个 200 Gbps 的光通道，同时保留 8 个朝向主机平台的 100 Gbps 电气通道。齿轮箱 DSP 将 8 个 100 Gbps PAM4 电气通道转换为 4 个 200 Gbps PAM4 光学通道。以下是 800G 收发器架构的不同组件：

  • 主机平台 — 支持 800G 架构的瞻博网络设备。

  • 8x100G 电气 — 交换机与收发器组件之间的电气接口。它通过八个独立的 100 Gbps 电气通道传输数据。

  • 齿轮箱 DSP（8 个 100G PAM4 到 4 个 200G PAM4） — 齿轮箱 DSP 在传输路径上将 8 个 100 Gbps PAM4 电气通道聚合到四个 200 Gbps PAM4 光通道中。在接收路径上，它将 4 个 200 Gbps PAM4 光通道转换回 8 个 100 Gbps PAM4 电气通道。此功能支持使用 100 Gbps 电气通道的主机系统和使用 200 Gbps 通道的光纤接口之间的互操作性。

  • PAM4 时钟数据恢复 （CDR）/数字信号处理器 （DSP） — PAM4 CDR/DSP 支持 200 Gbps PAM4 光纤通道。与传统的 NRZ 信号相比，PAM4 有效地将传输的数据量增加了一倍。CDR 重新计时输入数据以减少抖动，而 DSP 执行均衡、信号调理、纠错和其他信号处理操作等功能。

  • 驱动程序 x4 — 驱动程序是在传输前放大电信号的电子元件。4x200G 收发器架构使用四个驱动器，每个驱动器对应一个 200 Gbps 光通道。

  • 激光调制器 x4 — 四个激光调制器对应于 4 个 200 Gbps 光通道。这些光发射器将 PAM4 电信号转换为光信号，以便在光纤上传输。根据光学类型和传输距离，架构可以使用 DML 或 EML 等技术。

  • 4 个 200G 光模块 — 光接口通过四个光通道以光脉冲的形式传输数据。每个光通道承载 200 Gbps 的数据，提供 800 Gbps 的总带宽。

  • 跨阻放大器 （TIA） x4 — TIA 将从光电探测器接收到的电流转换并放大为可用的电压信号。它们设计用于在光通信系统中典型的非常低的信号电平下运行。

  • 光电探测器 x4 — 光电探测器将输入的光信号转换为电信号。它们与 TIA 协同运行，以从光学介质恢复传输的数据。

4x200G 架构使用四个光通道来实现 800 Gbps 的总数据传输速率。每个光通道处理 200 Gbps，而齿轮箱 DSP 在主机端 8x100G 电气接口和网络端 4x200G 光接口之间执行通道转换。

图 3：第二代 800G 收发器架构 Second-Generation 800G Transceiver Architecture