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IFOC 2020 | 安立通訊趙雁飛:探索數據中心高速互聯和信號測試新方式

摘要:日本安立公司(Anritsu)專家、業務開發經理趙雁飛講述城域數據中心互連和高速互連模塊的測試,針對城域數據中心互連方案的選擇,以及數據中心各種互連模塊的測試選擇兩個角度,來探討數據中心未來的發展。

  ICC訊(編輯:Aiur) 9月8日,在“第19屆訊石光纖通訊市場暨技術專題研討會”上,業界領先的光通信測試與測量解決方案提供商日本安立公司(Anritsu)專家、業務開發經理趙雁飛發表《城域數據中心互連和高速互連模塊的測試》報告,針對城域數據中心互連方案的選擇,以及數據中心各種互連模塊的測試選擇兩個角度,來探討數據中心未來的發展。

  從數據通信的整體情況來看,隨著數據增長快速提升,數據中心內部連接技術正在向更高速演進,數據中心之間互聯(DCI)也因流量的劇增產生新的需求。Anritsu公司除了可以提供先進的高速誤碼儀、光電矢網、示波器和網絡測試儀用于數據中心模塊以及數據中心網絡測試外,同時,Anritsu公司還是一家光器件供應商,可以提供泵浦激光器、增益芯片、SOA和放大器等光電子器件?;?A href="http://www.869793.tw/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%ae%89%e7%ab%8b&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">安立公司高速測試技術和光電器件技術的豐富積累,并從推動產業發展的角度,趙雁飛分享了Anritsu對數據中心互聯的思考。

  城域數據中心互連

  在城域數據中心互聯方面, 隨著各大互聯網公司在數據中心開放性架構方面做出了很多探索,以及傳統設備提供商或模塊提供商開始進入DCI互連市場,光模塊面臨相干模塊和長距直調模塊的選擇。

  目前,城域內的數據中心選址半徑以40km和80km為主。如果傳輸距離在40km以內,100G-ER4模塊是更好的選擇,這類模塊已在運營商網絡內獲得大規模部署。如果傳輸距離超過40Km, 網絡建設部署就需要使用相干模塊,但是相干技術的采用很大程度將帶來更高的成本。

  40km傳輸距離場景主要采用兩類100G ER4模塊,一是基于SOA(Semiconductor Optical Amplifier) 的CFP2;二是基于APD的ER4-Lite。趙雁飛認為,100G ER4-Lite和100G CFP2-ER4皆存在各自的問題,例如CFP2模塊成本高和體積大,而ER4-Lite要實現40km傳輸需要滿足諸多條件,包括FEC要求、鏈路預算,應用有一定的限制。但是,如果能將SoA集成到QSFP28封裝的100G光模塊里,那和ER4-Lite的對比就是成本與距離的平衡問題。

  80km傳輸距離場景,已經有相關廠商開發出基于SOA的100GE QSFP28 ZR4(FEC) 模塊,可以支持點到點80km傳輸,可以比較好地滿足包括數據中心互連(DCI)在內的城域互連。與相干模塊相比,后者需要運用高階調制、復雜的相干檢測以及糾正色散所需要的DSP芯片。如果能滿足80km傳輸要求,那基于SOA的100GE QSFP28 ZR4將是一個很有競爭力的選擇,而它實現的關鍵就是實現SOA COC的開放和耦合。

  趙雁飛表示,SOA 不但可以用于NRZ,也可以用于PAM4的模塊,Anritsu通過發揮自身在光器件領域的技術研究,提供SOA模塊或SOA COC給到客戶使用。結合自身測試方案,搭載SOA的NRZ信號在背靠背的條件下(速率:25.781Gbit/s,輸入功率:-21dBm),Mask margin可達16%,E.R.為9.5dB。PAM4的信號在背靠背的條件下(調制速率:53.125Gbit/s,輸入功率:-22dBm) ,TDECQ可達2.7dB。

  高速互連模塊的測試

  光模塊、有源光纜(AOC)和有源電纜(DAC)是數據中心連接主要選擇。傳輸速率上升會同步提高測試的復雜度,如何從測試的角度來提升互連模塊生態更好發展,需要在規范制定上考慮。超100G后的模塊將步入PAM4時代,預計100G單通道數量將未來10年達到10億個。

  400G會是下一代演進節點,而在數據中心各類400G光模塊中,400G DR4模塊被認為將是一款典型的大批量產品。400G DR4 PAM4測試架構分為53Gbaud 4通道電接口、驅動輸出和光輸入電接口以及400GBASE-DR4光接口。部分因素還導致400G DR4發射端PAM4測試成本的增加。

  一是時鐘恢復,53GBaud PHY 由于高速信號處理的方式問題,采用基于DSP的Re-timer,觸發信號(PPG輸出觸發信號)和數據信號(DSP之后的數據信號)之間同步機制存在一定的限制,傳統的誤碼儀給到示波器信號進行觸發的方式不能工作。因此,400G DR4 PAM4在眼圖測試時,就需要用到時鐘恢復從光信號提取時鐘。

  二是測試時間,TDECQ的計算采用DSP的方式進行處理,相比于NRZ的信號,還需要加均衡(Equalizer)進行處理,均衡階數的多少會影響到產線的測試速度,因此需要一個平衡,400G光接口發端的均衡階數為5(IEEE定義)。

  針對400G DR4測試,Anritsu解決方案是降低設備的成本,提高測試效率。方案中使用高帶寬的采樣示波器MP2110A,該儀表采用一體化架構,內置時鐘恢復,可以減少購買的成本,并兼容25G/50G/100G/200G/400G/800G 的測試,測試速度快,可提升PAM4測試的計算效率。同時,Anritsu積極參與標準的制定,包括800G Plug MSA, IEEE, OPEN EYE MSA,以探索新的測試方法。例如OPEN EYE MSA的目標是降低模塊元器件成本,降低測試成本,不進行TDECQ的測試,代之以傳統EYE MARGIN測試。

  數據中心對AOC/DAC也存在大量需求,從物理結構上來看,DAC和AOC測試都是從電接口進行測試,但是使用的測試儀表有很大區別。AOC主要采用電采樣示波器和誤碼儀,DAC采用矢量網絡分析儀。趙雁飛認為,為了減少測試系統的復雜性,應當簡化相關的測試內容,采用相對低成本的方案替代。Anritsu解決方案推出MS46524B矢量網絡分析儀,以高性價比支持到43.5G的DAC四端口測試,以及MP2100B/MP2110A一體機,同時測試AOC眼圖和誤碼率。

  在數據中心高速發展的時代,業界需要更多的創新性思維,例如基于SOA的光模塊對DCI提供了另外一種選擇。數據中心的高速連接測試在保證性能的前提下,業界需要思考如何降低測試設備成本和測試時間,Anritsu愿意攜手光通信產業鏈推進數據中心高速互聯的發展。

內容來自:訊石光通訊咨詢網
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關鍵字: 安立
文章標題:IFOC 2020 | 安立通訊趙雁飛:探索數據中心高速互聯和信號測試新方式
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