800G=8*100G=4*200G, 因此按单通道速率来分,主要可以分为两类,即单通道100G和200G,对应的架构如下图所示。单通道100G的光模块可以较快落地,200G则对光器件的要求比较高。由于目前电接口处支持的最大速率为112Gbps PAM4, 对于单通道200G的情况,需要gearbox进行转换。
(图片来自https://www.gazettabyte.com/home/2019/9/18/companies-gear-up-to-make-800-gig-modules-a-reality.html)
对于多模的情况,主要有两种800G光模块的标准,对应传输距离100m以下的情况。
1)800G SR8
采用VCSEL方案,波长为850nm,单通道速率为100Gbps PAM4, 需要16根光纤。这个可以看成是400G SR4的升级版,通道数翻倍。其光学接口为MPO-16或2排的MPO-12,如下图所示。
2)800G SR4.2
该方案采用850nm/910nm两个波长,在单根光纤里双向传输两种波长的信号,即所谓的bi-directional传输,模块中需要采用DeMux对两种波长进行分光。单通道速率为100Gbps PAM4, 需要8根光纤,相比SR8, 该方案的光纤数目节省了一半。其框图如下图所示,
(图片来自https://terabit-bidi-msa.com/assets/files/Terabit_BiDi_MSA_Technical_Specification_rev1p0.pdf)
其光学接口如下图所示,采用MPO-12接口。
对于单模的情况,存在多种800G光模块的标准,
1)800G DR8, 800G 2xDR4和800G PSM8
这三种标准的内部架构类似,包括8个Tx和8个Rx,单通道速率为100Gbps,需要16根光纤。
(图片来自https://www.keysight.com/us/en/assets/3121-1425/application-notes/Data-Center-Ethernet-Technology-and-Evolution-to-224-Gbps.pdf)
其中PSM8的传输距离为100m,而DR8与2*DR4对应500m的传输距离。2xDR4的光接口为2个MPO-12, 如下图所示,可以与400G DR4光模块互联,方便进行数据中心的升级。而PSM8与DR8的光接口为MPO-16。
2) 800G 2xFR4和2xLR4
这两种标准的内部结构类似,包含4个波长,单通道速率为100Gbps,通过Mux减小光纤的数目,需要4根光纤,如下图所示。
(图片来自https://osfpmsa.org/assets/pdf/OSFP_Module_Specification_Rev4_1.pdf)
这两种方案都是对400G FR4与LR4光模块的升级,使用CWDM4波长1271/1291/1311/1331nm。2xFR4支持2km的传输距离,2xLR4支持10km的传输距离。其光学接口采用dual CS或者dual duplex LC接口。
3)800G FR4
该方案使用四个波长,单通道速率为200Gbps, 需要两根光纤,支持2km的传输距离,如下图所示。
(图片来自https://osfpmsa.org/assets/pdf/OSFP_Module_Specification_Rev4_1.pdf)
其采用duplex LC光学接口,如下图所示。
4) 800G FR8
该方案采用8个波长,每个波长速率为100Gbps, 需要两根光纤,支持2km的传输距离,如下图所示。八个波长通道分别为1271/1291/1311/1331/1351/1371/1391/1411nm。
(图片来自https://www.ieee802.org/3/B400G/public/21_03/schube_b400g_01_210322.pdf)
QSFP-DD和OSFP都可以支持800G,两者的对比如下图所示。针对800光模块,QSFP-DD做了些补充更新,即QSFP-DD800。
(图片来自https://store.qsfptek.com/blogs/article/qsfp-dd-wiki-and-comparison-of-qsfp-dd-vs-osfp-and-qsfp)
两者的主要区别在于:1) 尺寸,OSFP的尺寸略大
(图片来自https://store.qsfptek.com/blogs/article/qsfp-dd-wiki-and-comparison-of-qsfp-dd-vs-osfp-and-qsfp)
2) 功耗,OSFP的功耗比QSFP-DD略高。
3)兼容性,QSFP-DD可完美兼容QSFP28与QSFP+,而OSFP无法兼容。
目前已经量产的单模800G光模块,主要采用EML方案。硅光方案是否能够占据一席之地?犹未可知,主要还取决于成本和功耗。对于单波200G的方案,EML或者薄膜铌酸锂是两个可能的技术路线。