从40G QSFP+ SR4光模块产品开始,多模MPO光纤跳线 逐步进入光模块用户的视野。随着新建数据中心的增多,该类光纤跳线也开始普及并被广泛应用。然而,对于不少10G/25G时代就已经建设好的“老旧”机房来说,机房内基本全部部署的是多模LC光纤跳线。当SFP+/SFP28端口的网络设备升级级到QSFP+/QSFP28端口的网络设备后,需要将这些光纤跳线利旧使用,因此市场对LC双工光口的多模QSFP+/QSFP28光模块的需求逐渐增加。下面将分为两条路线进行阐述。
10G到40G
图一 40G QSFP+ SR4 BD 方案一
方案一,方案原理如下:利用DSP(PHY)先将4x10Gbps的电信号倍速成2x20Gbps的电信号,经过光电转换后利用850/900nm的VCSEL/PD进行Bi-Direction双向传输,该方案大约问世时间在2013年。
图二 40G QSFP+ SR4 BD 方案二
方案二,方案原理如下:利用DSP(PHY)先将4x10Gbps的电信号倍速成1x20GBd的电信号,经过光电转换后利用850nm的28GBd的VCSEL/PD进行双向传输。因为对DSP的处理能力和对光器件带宽的要求更高,所以问世时间比方案一要晚,大约在2018年。
两个方案的优劣势对比如下表:
优点 | 缺点 | |
---|---|---|
方案一 | 对光、电芯片的带宽要求低,成本低 | 光芯片数量翻倍且需要合分波,光模块设计及工艺难度较大 |
方案二 | 光芯片数量少,工艺简单 | 对光、电芯片的带宽要求高,成本高 |
25G到100G
图三 100G QSFP28 SWDM 方案
方案一,SWDM,方案原理如下:利用4个不同波长的850nm波段(850nm、880nm、910nm、940nm)的VCSEL/PD进行合分波,原理较简单,对光芯片的供应链要求较高。
图四 100G QSFP28 SR2 BIDI 方案
方案二,SR2 BIDI,方案原理如下:利用DSP(PHY)先将4x25Gbps的电信号倍速成2x26GBd的电信号,经过光电转换后利用850/910nm的VCSEL/PD进行Bi-Direction双向传输。
图五100G QSFP28 LX4方案
方案三,LX4,方案原理如下:利用单模CWDM4的光模块进行光路耦合优化,实现在多模/单模光纤跳线中兼容传输。该方案的技术难点在于DFB属于单纵模激光器,在经过多模光纤跳线传输后,其光斑和模式均会发生变化,返回PD时判决难度变大。如果CWDM4光模块是自由空间(TFF)的光路设计方案,情况会好很多;如果是AWG的光路设计方案的话,由于存在多模光纤跳线到单模光纤跳线的对接,光路耦合设计的难度会大大增加,这里不展开讨论。
三个方案的优劣势对比如下表:
优点 | 缺点 | |
---|---|---|
方案一 | 原理简单,光模块设计及工艺简单,电芯片CDR成熟且大量应用 | 光芯片需要4个850nm波段的波长。光芯片的供应链能力要求高 |
方案二 | 光芯片数量减少,光模块工艺较简单 | 需要DSP芯片进行电信号的gearbox,对光芯片的带宽要求较高 |
方案三 | 原理简单,共用CVDM4光模块产业链 | DFB和长波长PD不适合多模光纤跳线传输,光路耦合设计难度大。技术瓶颈较明显 |
从市场接受度来看,由于方案二和方案三的技术难度偏大,最早市面上较多选用方案一,方案一和普通100G QSFP28 SR4光模块原理相似,技术门槛低,但是对VCSEL物料的供应链要求较高,当前光模块的独家供应较为明显;前两年市面上较热衷方案三,优点是由于CWDM4的降幅巨大,可以共用CWDM4的产业链。但该方案在多模光纤跳线下传输不稳定,光模块技术瓶颈较高,近年来逐步被市场抛弃;随着DSP和高带宽VCSEL的成熟,方案二逐步被市场接受,可能会成为未来解决多模双芯LC光纤跳线传输的主流光模块方案。