5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的廣泛部署增加了對(duì)更高帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率的需求，人們對(duì)800G和1.6T網(wǎng)絡(luò)速率的期待不斷上升。本文將深入闡述數(shù)據(jù)中心在800G以太網(wǎng)和1.6T網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方面所做出的創(chuàng)新以及面臨的主要挑戰(zhàn)。

以太網(wǎng)速率隨時(shí)間變化

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)所面臨的挑戰(zhàn)：

如何提高800G以太網(wǎng)的速率和容量？

1. 先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)

采用更高效的調(diào)制技術(shù)，如PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制），可以在同一頻帶內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，從而提高速率和容量。

2. 多芯光纖

使用多芯光纖技術(shù)，可以在一根光纖中傳輸多條數(shù)據(jù)通道，從而大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸容量。

3. 波分復(fù)用（WDM）

通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)，可以在同一根光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，從而增加總的傳輸容量。

4. 優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

設(shè)計(jì)更高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少數(shù)據(jù)傳輸中的瓶頸和延遲，提高整體網(wǎng)絡(luò)性能。

5. 智能流量管理

利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量管理，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性。

交換機(jī)硅光串行解碼器（Switch Silicon SerDes）

SerDes（串行器和解串器）是一種關(guān)鍵技術(shù)，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行形式，以便通過(guò)較少的信號(hào)線進(jìn)行高效傳輸。為了提升800G以太網(wǎng)的通道速率，更快的網(wǎng)絡(luò)交換芯片至關(guān)重要。隨著交換芯片整體帶寬的增加，SerDes的速度、數(shù)量和功耗也在不斷提升。在51.2Tbps時(shí)代，SerDes的速率從10Gbit/sec提升至112Gbit/sec，通道數(shù)量從64個(gè)增加到512個(gè)。SerDes的功耗已成為系統(tǒng)總功耗的重要部分。下一代交換芯片的帶寬將再次翻倍，102.4T交換機(jī)的SerDes通道數(shù)量將達(dá)到512個(gè)200Gb/s，而硅交換機(jī)將在224Gb/s通道上支持800G和1.6T網(wǎng)絡(luò)速率，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)各元素之間的低延遲交換。

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

高階調(diào)制通過(guò)增加每個(gè)符號(hào)或單位間隔（UI）內(nèi)的比特?cái)?shù)，在信道帶寬和信號(hào)幅度之間實(shí)現(xiàn)了平衡。PAM4技術(shù)與之前的版本兼容，并且相比更高階的調(diào)制方案，具有更好的信噪比 (SNR)，從而減少了前向糾錯(cuò) (FEC) 所需的額外資源和時(shí)間。然而，由于模擬帶寬的限制，實(shí)現(xiàn)PAM4需要更先進(jìn)的模擬前端 (AFE) 和創(chuàng)新的數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 方案來(lái)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的均衡。

盡管未來(lái)可能會(huì)采用更高階的調(diào)制方案，如PAM6或PAM8，但目前在800G以太網(wǎng)或1.6T網(wǎng)絡(luò)中，PAM4仍然具有多功能性。業(yè)界也在探索其他方法，以在保持高速數(shù)據(jù)完整性的同時(shí)，進(jìn)一步提升性能。

PAM4信號(hào)的眼高較小，需要更嚴(yán)格地控制噪聲和抖動(dòng)

如何降低800G以太網(wǎng)的誤碼率？

降低800G以太網(wǎng)的誤碼率可以通過(guò)以下幾種方法：

1. 高級(jí)調(diào)制技術(shù)

采用更高效的調(diào)制技術(shù)，如PAM4，可以在同一頻帶內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，同時(shí)保持較低的誤碼率。

2. 前向糾錯(cuò)（FEC）

使用前向糾錯(cuò)技術(shù)，可以在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤，從而降低誤碼率。

3. 優(yōu)化的信號(hào)處理

通過(guò)先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)，可以提高信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，減少誤碼率。

4. 高質(zhì)量的光纖和組件

使用高質(zhì)量的光纖和光學(xué)組件，可以減少信號(hào)傳輸中的損耗和干擾，從而降低誤碼率。

5. 智能網(wǎng)絡(luò)管理

利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正潛在的錯(cuò)誤。

6. 溫度控制

確保設(shè)備在最佳溫度范圍內(nèi)工作，可以減少熱噪聲對(duì)信號(hào)的影響，從而降低誤碼率。

通過(guò)結(jié)合這些方法，可以顯著降低800G以太網(wǎng)的誤碼率，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院涂煽啃浴?/p>

不同前向糾錯(cuò)（FEC）架構(gòu)的權(quán)衡有所不同

如何提高800G以太網(wǎng)的能效？

提高800G以太網(wǎng)的能效可以通過(guò)以下幾種方法：

1. 優(yōu)化電路設(shè)計(jì)

采用更高效的電路設(shè)計(jì)和低功耗材料，可以減少能耗，提高整體能效。

2. 先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)

使用更高效的調(diào)制技術(shù)，如PAM4，可以在同一頻帶內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，從而提高能效。

3. 智能電源管理

利用智能電源管理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整功耗，避免不必要的能源浪費(fèi)。

4. 高效散熱系統(tǒng)

設(shè)計(jì)高效的散熱系統(tǒng)，確保設(shè)備在最佳溫度范圍內(nèi)工作，減少因過(guò)熱導(dǎo)致的能耗增加。

5. 集成光學(xué)技術(shù)

將光學(xué)組件直接集成到硅芯片中，可以減少信號(hào)傳輸?shù)膿p耗和延遲，提高能效。

6. 多通道并行處理

利用多通道并行處理技術(shù)，可以同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目側(cè)萘亢湍苄А?/p>

在800G以太網(wǎng)中，共封裝光學(xué)的一項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新是將光學(xué)元件移到足夠靠近交換機(jī)ASIC裸芯片的位置，從而無(wú)需額外的DSP（如下圖所示）。

可插拔和共封裝光學(xué)

800G以太網(wǎng)和1.6T網(wǎng)絡(luò)連接的發(fā)展趨勢(shì)

在IEEE和OIF為400G奠定的基礎(chǔ)上，800G以太網(wǎng)即將問(wèn)世。2022年發(fā)布的首款51.2T交換芯片支持64個(gè)800Gb/s端口，最新一批800G光模塊也已開始驗(yàn)證。

今年，標(biāo)準(zhǔn)組織將發(fā)布首版IEEE 802.3df和OIF 224Gb/s標(biāo)準(zhǔn)，為開發(fā)人員提供如何使用112Gb/s和224Gb/s信道構(gòu)建800G和1.6T系統(tǒng)的指導(dǎo)。預(yù)計(jì)在未來(lái)兩年內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)組織將確定物理層標(biāo)準(zhǔn)，并隨后進(jìn)行實(shí)際開發(fā)和驗(yàn)證。

800G和1.6T網(wǎng)絡(luò)速率發(fā)展

ADOP 800G以太網(wǎng)光模塊

為了適應(yīng)當(dāng)前高性能計(jì)算的發(fā)展前景，ADOP 提供了一系列800G以太網(wǎng)光模塊。這些800G以太網(wǎng)光模塊經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和可靠性測(cè)試，可滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)不斷變化的需求。以下是ADOP的800G以太網(wǎng)光模塊：

結(jié)論

目前，400G以太網(wǎng)正在大規(guī)模部署，800G以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率還有很長(zhǎng)的路要走，而1.6T以太網(wǎng)的最佳路徑仍不確定。在近幾年內(nèi)，更高的容量、更快的速度和顯著的效率改進(jìn)仍然是行業(yè)發(fā)展的主要方向。要為這些新技術(shù)的擴(kuò)展做好準(zhǔn)備，就必須從現(xiàn)在開始進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃。ADOP作為全球ICT領(lǐng)域高速網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及解決方案提供商，憑借先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的性能，助力您在數(shù)字時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。