ADOP带你了解：800G和1.6T以太网的创新与挑战

5G网络、云计算和物联网（IoT）技术的广泛部署增加了对更高带宽和数据传输速率的需求，人们对800G和1.6T网络速率的期待不断上升。本文将深入阐述数据中心在800G以太网和1.6T网络升级方面所做出的创新以及面临的主要挑战。

以太网速率随时间变化

网络升级所面临的挑战：

如何提高800G以太网的速率和容量？

1. 先进的调制技术

采用更高效的调制技术，如PAM4（四电平脉冲幅度调制），可以在同一频带内传输更多的数据，从而提高速率和容量。

2. 多芯光纤

使用多芯光纤技术，可以在一根光纤中传输多条数据通道，从而大幅度提高数据传输容量。

3. 波分复用（WDM）

通过波分复用技术，可以在同一根光纤上同时传输多个不同波长的光信号，从而增加总的传输容量。

4. 优化的网络架构

设计更高效的网络架构，减少数据传输中的瓶颈和延迟，提高整体网络性能。

5. 智能流量管理

利用人工智能和机器学习技术，优化网络流量管理，确保数据传输的高效性和稳定性。

交换机硅光串行解码器（Switch Silicon SerDes）

SerDes（串行器和解串器）是一种关键技术，它将数据转换为串行形式，以便通过较少的信号线进行高效传输。为了提升800G以太网的通道速率，更快的网络交换芯片至关重要。随着交换芯片整体带宽的增加，SerDes的速度、数量和功耗也在不断提升。在51.2Tbps时代，SerDes的速率从10Gbit/sec提升至112Gbit/sec，通道数量从64个增加到512个。SerDes的功耗已成为系统总功耗的重要部分。下一代交换芯片的带宽将再次翻倍，102.4T交换机的SerDes通道数量将达到512个200Gb/s，而硅交换机将在224Gb/s通道上支持800G和1.6T网络速率，从而实现数据中心内各元素之间的低延迟交换。

脉冲幅度调制（PAM）

高阶调制通过增加每个符号或单位间隔（UI）内的比特数，在信道带宽和信号幅度之间实现了平衡。PAM4技术与之前的版本兼容，并且相比更高阶的调制方案，具有更好的信噪比 (SNR)，从而减少了前向纠错 (FEC) 所需的额外资源和时间。然而，由于模拟带宽的限制，实现PAM4需要更先进的模拟前端 (AFE) 和创新的数字信号处理 (DSP) 方案来实现更高级的均衡。

尽管未来可能会采用更高阶的调制方案，如PAM6或PAM8，但目前在800G以太网或1.6T网络中，PAM4仍然具有多功能性。业界也在探索其他方法，以在保持高速数据完整性的同时，进一步提升性能。

PAM4信号的眼高较小，需要更严格地控制噪声和抖动

如何降低800G以太网的误码率？

降低800G以太网的误码率可以通过以下几种方法：

1. 高级调制技术

采用更高效的调制技术，如PAM4，可以在同一频带内传输更多的数据，同时保持较低的误码率。

2. 前向纠错（FEC）

使用前向纠错技术，可以在数据传输过程中检测和纠正错误，从而降低误码率。

3. 优化的信号处理

通过先进的数字信号处理（DSP）技术，可以提高信号的质量和稳定性，减少误码率。

4. 高质量的光纤和组件

使用高质量的光纤和光学组件，可以减少信号传输中的损耗和干扰，从而降低误码率。

5. 智能网络管理

利用人工智能和机器学习技术，实时监控和优化网络性能，及时发现和纠正潜在的错误。

6. 温度控制

确保设备在最佳温度范围内工作，可以减少热噪声对信号的影响，从而降低误码率。

通过结合这些方法，可以显著降低800G以太网的误码率，确保数据传输的高效性和可靠性。

不同前向纠错（FEC）架构的权衡有所不同

FEC架构	案例	KP FEC增益	开销	延迟	功耗/面积
端到端	RS (576,514,31)	额外需要-1.5dB	额外需要6%	延迟逐渐增加	延迟逐渐增加
分段式	KP和FEC	FEC主导	FEC主导	延迟显著增加	延迟显著增加
串联式	KP+BCH/Hamming	~0.5-1.5 dB	额外需要3% -6%	延迟逐渐增加	延迟逐渐增加

如何提高800G以太网的能效？

提高800G以太网的能效可以通过以下几种方法：

1. 优化电路设计

采用更高效的电路设计和低功耗材料，可以减少能耗，提高整体能效。

2. 先进的调制技术

使用更高效的调制技术，如PAM4，可以在同一频带内传输更多的数据，从而提高能效。

3. 智能电源管理

利用智能电源管理系统，根据实际需求动态调整功耗，避免不必要的能源浪费。

4. 高效散热系统

设计高效的散热系统，确保设备在最佳温度范围内工作，减少因过热导致的能耗增加。

5. 集成光学技术

将光学组件直接集成到硅芯片中，可以减少信号传输的损耗和延迟，提高能效。

6. 多通道并行处理

利用多通道并行处理技术，可以同时处理多个数据流，从而提高数据传输的总容量和能效。

在800G以太网中，共封装光学的一项关键创新是将光学元件移到足够靠近交换机ASIC裸芯片的位置，从而无需额外的DSP（如下图所示）。

可插拔和共封装光学

800G以太网和1.6T网络连接的发展趋势

在IEEE和OIF为400G奠定的基础上，800G以太网即将问世。2022年发布的首款51.2T交换芯片支持64个800Gb/s端口，最新一批800G光模块也已开始验证。

今年，标准组织将发布首版IEEE 802.3df和OIF 224Gb/s标准，为开发人员提供如何使用112Gb/s和224Gb/s信道构建800G和1.6T系统的指导。预计在未来两年内，标准组织将确定物理层标准，并随后进行实际开发和验证。

800G和1.6T网络速率发展

ADOP 800G以太网光模块

为了适应当前高性能计算的发展前景，ADOP 提供了一系列800G以太网光模块。这些800G以太网光模块经过精心设计和可靠性测试，可满足现代网络不断变化的需求。以下是ADOP的800G以太网光模块：

ADOP P/N	消耗功率	连接器	传输距离
QDD-SR8-800G	≤13W	MTP/MPO-16	50m
QDD-DR8-800G	≤16.5W	MTP/MPO-16	500m
OSFP-SR8-800G	≤14W	双MTP/MPO-12	50m
OSFP-DR8-800G	≤16.5W	双MTP/MPO-12	500m
OSFP-2FR4-800G	≤16.5W	双 LC双工	2km
OSFP800-PLR8-B2	≤16.5W	双MTP/MPO-12	10km
OSFP800-2LR4-A2	≤18W	双 LC双工	10km

结论

目前，400G以太网正在大规模部署，800G以太网的数据传输速率还有很长的路要走，而1.6T以太网的最佳路径仍不确定。在近几年内，更高的容量、更快的速度和显著的效率改进仍然是行业发展的主要方向。要为这些新技术的扩展做好准备，就必须从现在开始进行设计和规划。ADOP作为全球ICT领域高速网络产品及解决方案提供商，凭借先进的技术和优质的性能，助力您在数字时代的网络升级。