通往400G的道路：PAM4调制如何改变光网络

通往400G光网络的道路

永不满足——这个词非常恰当地描述了全球终端用户不断增长的带宽需求。然而，一旦我们准备好超越100G并拥抱200G的潜力，对于光网络领域的许多人来说，400G已经成为一种必需品。

看看一些统计数据：光是阅读报告就显示，仅在2017年，全球视频流时间就增长了100%以上。随着更广泛的电信领域期待在虚拟现实、人工智能甚至5G领域实施新的创新，400G所提供的速度和容量需求将相应激增，尤其是对于数据中心互联等短期使用情况。在这篇博客中，我们将从更高的层次来审视PAM4，这是一种使短距离400G网络成为可能的调制方案，并讨论这项技术将如何塑造我们所知道的光网络的未来。

成本效益驱动启用PAM4的400G

长期以来，网络工程师一直在使用1G、10G和25G的不归零（NRZ）调制，使用主机端前向纠错（FEC）来实现长距离传输。为了从40G到100G，业界简单地转向了10G/25G NRZ调制的并行化，同时也利用主机端FEC来实现更长的距离。当达到200G/400G和更快的速度时，这些标准技术不再具有成本效益。因此，光网络工程师转向PAM4调制，以实现这些超高带宽网络架构。

基本上，PAM4是一种调制方案，它将两个比特组合成一个具有四个幅度电平的符号。这有效地提高了网络的数据传输速率，使400G的短途传输成为可能。因此，它有效地满足了网络运营商对NRZ根本无法提供的具有成本效益的解决方案的需求。而且，对于那些想知道400G的相干技术潜力的人，这是我们计划下次再讨论的话题。不过，目前这种调制技术还不能完全与PAM4相媲美，因为它更适合长途400G网络。重点是，对于短途400克，PAM4是一种必需的设备，多年来将作为光网络的骨干。

部署时间表：为400G升级网络

尽管PAM4使光网络运营商能够追求短程400G传输，但它确实会对信噪比（SNR）造成损害。这就是为什么传输距离变短，在长达10公里的范围内。同时，FEC也有更大的需求来减轻信号完整性的损失。尽管传输距离较短，但PAM4并不一定意味着需要更多设备。然而，它确实要求在网络体系结构中需要更多的信号处理、更多的纠错和更高性能的组件。

能够达到400G的光收发器也往往比100G及更小的光收发器需要更多的功率。我们还看到需要新一代网络交换机，支持PAM4的400G收发器可以插入其中。网络运营商对400G传输的兴趣仍然很高，但我们可能还需要一段时间才能看到这项技术的广泛应用。

事实上，几个月前，Facebook表示，尽管用户需要带宽，但它还没有准备好转换到400G。该公司给出的理由是，在团队看来，该技术尚未准备好进行大规模部署。然而，与此同时，At&T正忙于投资将其网络升级至400G，以支持5G承诺产生的前所未有的流量浪潮。从5G的角度来看，我们预计随着运营商/服务提供商希望利用日益增强的网络虚拟化，短途400G数据中心互连将变得尤为突出。尽管400G尚处于起步阶段，但必须满足全球网络用户对带宽的需求。因此，Precision OT团队正准备推出新的400G光学收发器，以满足对高质量下一代光学器件日益增长的需求。

目前，工程师正在使用两种不同的形状因子（QSFP-DD和OSFP）测试400G光收发器。我们的QSFP-DD收发器类似于QSFP光学器件，但有一排额外的触点，允许8个电气数据通道。因此，这种收发器模型将支持网络流量的持续增长，同时仍然向后兼容现有的QSFP光学器件。

我们的另一个收发机模型是基于OSFP形状因子的，它使用了一个新的硬件标准来设计更好的热管理。与QSFP收发器相比，OSFP型号略高、略宽，能够处理高达800G的前瞻性数据速率。与QSFP-DD形状因子一样，OSFP光学器件还采用8个数据通道进行PAM4调制，为希望采用400G网络的网络运营商提供了一个有效的选择。