是德科技:數據中心400G 商用“關鍵時刻”來臨

光纖在線編輯部  2019-08-19 14:13:16  文章來源:綜合整理  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:400G技術是否成熟?400G何時才能在數據中心乃至5G網絡中規模商用?這是數據洪流沖擊下業界高度關注的問題。帶著這些疑問,《人民郵電》報記者日前采訪了數據中心資深技術專家——是德科技高級技術顧問李凱。他認為,當前數據中心400G正步入從“樣品”到“商用”的關鍵時刻,如果業界能夠解決400G產品的功耗、穩定性、互通性等問題,那么400G規模商用的技術條件就已經具備。

8/19/2019,光纖在線訊:2019年8月15日,人民郵電報在07版技術專題中大幅刊登了采訪是德科技技術專家李凱的報道,以下為轉載全文:

400G技術是否成熟?400G何時才能在數據中心乃至5G網絡中規模商用?這是數據洪流沖擊下業界高度關注的問題。帶著這些疑問,《人民郵電》報記者日前采訪了數據中心資深技術專家——是德科技高級技術顧問李凱。他認為,當前數據中心400G正步入從“樣品”到“商用”的關鍵時刻,如果業界能夠解決400G產品的功耗、穩定性、互通性等問題,那么400G規模商用的技術條件就已經具備。



從“樣品”走向“商用”
   “400G的應用前景十分廣闊,其將先在數據中心領域實現商用。”李凱表示,隨著云計算、大數據、人工智能以及5G的興起,400G的發展持續向好。具體而言,400G的應用有兩個領域,一是數據中心,二是5G網絡。隨著全球數據流量與日俱增,迫于市場需要,數據中心在可靠性及工作溫度范圍方面的要求比電信網絡寬松,因而400G將最先在數據中心得到規模應用。未來,隨著5G規模建設的展開以及各類應用的落地,400G也將在5G核心網上得到應用。
    當前,包括國外大型數據中心企業、國內電信運營商以及以BAT為代表的國內互聯網巨頭,都在持續推進數據中心寬帶的升級。“400G技術在數據中心的應用,主要是交換機之間的互聯,就是‘匯聚’。”在李凱看來,目前數據中心內部,服務器到交換機之間使用的是25G的技術,交換機到交換機之間是100G技術,未來將面向下一代演進,即服務器和交換機之間的互聯將走向100G,而交換機到交換機之間的互聯將發展到400G。
    正是因為400G代表著趨勢和方向,因而谷歌等國外互聯網巨頭已經開始小規模應用400G技術,國內的大型互聯網公司也已經開展了400G試驗。而從供應商的角度上看,目前主流的供應商都已經具備了400G樣品的提供能力,甚至有部分廠商擁有了小規模量產能力。業界普遍認為,2020年前后,400G將在一定范圍內實現小規模商用。
    “今年是400G產品從‘樣品’到‘商用’的關鍵一年。”基于對產業鏈的深刻理解以及在測試領域積累的豐富經驗,李凱認為,面向400G規模商用,整個產業界接下來要解決的關鍵問題是,如何實現不同廠商、不同產品之間的互通,提升穩定性、降低功耗和成本,這樣才能實現量產,較好地支撐規模商用。
    值得一提的是,400G在數據中心的成熟商用,也將為后續5G的規模發展提供支撐。李凱透露,目前一些面向5G應用場景的光模塊測試工作已經展開。5G發展初期主要是解決網絡覆蓋問題,目前主要部署的是25G、50G以及100G的前傳和中傳光模塊,后續400G光模塊將有望應用于5G回傳及核心網。

關鍵技術發展現狀
    數據中心400G技術主要涉及交換機、光模塊以及綜合布線方面。李凱對于目前這幾個領域400G技術的發展現狀進行了解讀。 
    “400G交換機產品的核心是芯片,目前全球能夠做400G交換機芯片的廠商只有幾家。”李凱表示,從整個400G產業發展的現狀上看,400G交換機的商用進程比400G光模塊要晚半年到1年的時間。“去年上半年,業界很多光模塊廠商就已經可以拿出400G樣品進行測試。但是直到去年年底,才有交換機廠商能夠提供400G交換機的樣品參與測試。”在李凱看來,這一情況頗為正常,因為交換機芯片本身的研發難度就比較高,對于功耗、集成度有很高的要求,同時也需要成熟的軟件支持。
    針對400G光模塊的發展現狀,李凱表示,去年8月份,國內數據中心權威組織——開放數據中心委員會(ODCC)牽頭開展了400G光模塊的互通性測試,今年很多互聯網廠商也在進行相關測試。現階段,同廠商的光模塊產品之間的互通性沒有問題,但是不同廠商的光模塊產品之間的互通性仍存在一些問題。
   “預計今年年底或者明年上半年,400G光模塊的互通性問題有望得到基本解決。”在李凱看來,現階段400G光模塊存在互通性問題,一方面是因為400G處于發展初期,光模塊廠商發送和接收之間的參數配合不一致,需要進行適配。后續在推進400G規模商用這個共同目標下,各大廠商將會積極開展相關測試,進行適配和調整,互通性問題自然會得到解決。尤其是基于ODCC這樣的權威平臺,互通性測試的進程將進一步提速。同時,從技術上看,400G光模塊的信號速率比較高,并且采用全新的PAM4信號調制,對于芯片、電路、封裝等都提出了更高的要求,同時信號的串擾問題也需要優化,這些都需要產業界不斷調試和修正。
    綜合布線是數據中心400G部署的另一個關鍵點。“數據中心400G的布線,需要根據不同場景、不同距離的要求進行設計和部署。”李凱表示,目前在數據中心機柜之間的短距離互聯上,國外主要使用的是單模光纖,而國內使用更多的是多模光纖。
“400G的光纖布線實際上至少分為兩個層級。一層是數據中心機房內部的短距離連接,比如TOR交換機到Leaf交換機之間幾百米內的連接。短距離連接時的關鍵是使用盡可能簡單的技術減少光模塊成本,在光纖方面有使用并行單模光纖的,也有使用多芯多模光纖的,需要根據場景確定。但是再往上走,比如數據中心跨樓宇和跨樓層的光纖布線,距離超過500米甚至達到兩公里以上的,長距離連接時關鍵則是盡可能充分利用稀缺的光纖資源,所以主要是使用波分復用的光模塊加單模光纖。”
    “數據中心400G的應用,將拉動OM4或者OM5光纖的需求。”在李凱看來,目前數據中心100G應用場景下,OM3的應用比較普遍,隨著100G向400G演進,OM4和OM5的應用空間將會顯現。相比OM3、OM4和OM5 的傳輸距離進一步提升,尤其是OM5性能會更優,但是成本也較高。

硅光將驅動“產業重構”
    隨著數據中心400G規模部署漸行漸近,硅光芯片技術也在日漸成熟。“硅光本身并不是一個全新的技術,其提出至今已經有十幾年的時間。”在李凱看來,硅光是非常重要的發展趨勢,其不僅能夠應用在光模塊市場,未來還有望在交換機芯片等領域得到應用,有望驅動整個產業界的重構。
   “傳統光模塊內部使用大量分立器件進行封裝,光器件的集成度已經很難進一步提高。因而業界開始探索利用硅光子技術,以充分利用硅器件在大規模集成方面的優勢來簡化光模塊的生產制造,在提升性能的同時降低成本。”李凱表示,硅光芯片的發展大致可以總結為兩個方向:一個是用硅來替代傳統光模塊中部分III-V族的器件(如探測器等)以及無源器件;另一個就是將非硅的器件(如激光器等)和硅器件更好地集成在一起。“如果硅光芯片技術足夠成熟,那么可以在大幅降低能耗的基礎上顯著降低成本。” 
    “硅光技術的未來不僅僅只是應用在光模塊領域。”李凱認為,如果硅光技術只是單純應用在光模塊領域,其不可能在業界引發如此廣泛的關注。硅光技術更大的顛覆意義在于:隨著摩爾定律減速帶來的功耗問題,以及電接口提速帶來的傳輸距離挑戰,其未來還將在交換機芯片等領域得到更多應用。“如果說硅光模塊是下一代技術,那么應用硅光技術的交換機或者以硅光替代電互聯,就是再下一代技術。”
    事實上,目前包括思科等在內的多家公司都已經探索將硅光技術應用在交換機芯片上,這意味著光收發器將被直接集成在交換機芯片中,芯片將可以直接連接光纖,芯片的功耗將大幅降低。
對于400G硅光模塊的成熟度問題,李凱認為,目前業界已經有廠商能夠拿出樣品進行測試,而400G硅光模塊要真正走向規模商用,重點還是在于產品的穩定性和良品率,只有擁有較高的良品率,才能在市場競爭中具備優勢,才能支撐規模商用。“2022年,400G硅光模塊的出貨量可能有望釋放。
    "值得一提的是,硅光技術的大規模應用將顛覆光模塊的現有生產流程。李凱表示,傳統光模塊都是封裝好之后再測試,而如果采用硅光技術,在硅光晶圓階段就要集成光和電的器件,因而在晶圓階段就需要進行測試。“這將給產業界帶來重構,是德科技高度關注這一趨勢,目前也已經推出了針對硅光晶圓的測試方案。”

    “400G的規模應用,對于業界而言是非常明確的目標。”李凱對于400G的未來充滿了信心,他認為,無論是云計算、大數據、人工智能等技術的應用,還是5G的規模商用,都將助推400G技術的落地。而作為專注于電子測試測量的高科技跨國公司,是德科技高度關注技術趨勢演進,致力于提供面向400G的,包括光模塊、交換機以及芯片等在內的全套測試方案。與此同時,是德科技還將目光望向了更遠的未來,已經展開了800G等技術的研究,致力于為產業界的預研提供測試方案支撐。

李凱個人簡介: 
李凱是Keysight和原Agilent公司的應用技術專家,在通信及測量行業有近20年從業經驗。他主要負責高速云計算、網絡接口和測試方向的應用和研究,從事過多個數據通信和無線通信產品的項目開發。李凱為《高速數字接口原理與測試指南》和《現代示波器高級應用》等專著作者,現為中國電子學會高級會員、ODCC協會成員以及EDI CON技術咨詢委員會成員等。

關鍵字: 是德科技 李凱 400G
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