Módulos Ópticos 400G em Interconexão de Data Center (DCI)

Módulos Ópticos 400G na Interconexão de Data Centers (DCI)

         De acordo com dados da IDC, até 2025, quase 80% do tráfego global de dados deverá ser armazenado em servidores centrais e de borda. Enquanto isso, a taxa de crescimento do tráfego leste-oeste dentro dos data centers será muito maior do que a do tráfego norte-sul e do tráfego entre data centers. Os data centers tradicionais estão sendo gradualmente substituídos por data centers em nuvem com a popularização da computação em nuvem, o que estimulou significativamente a demanda do mercado por módulos ópticos 400G.

         Normalmente, as necessidades dos clientes se ajustam de acordo com o cenário de aplicação. Para transmissão WDM de longa distância, o desempenho do módulo é um fator chave para os clientes que buscam maior capacidade e distâncias de transmissão mais longas. Em contraste, para transmissão de curto alcance dentro de data centers, o custo de transmissão é mais crítico.

Para atingir maior capacidade, os módulos ópticos 400G têm três abordagens principais para reduzir o custo por bit:

 * Tecnologia PAM4: A tecnologia PAM4 melhora efetivamente a eficiência de utilização da largura de banda. Na mesma taxa de baud, a taxa de bits de um sinal PAM4 é o dobro da de um sinal NRZ, melhorando assim a eficiência de transmissão e reduzindo os custos.

 * Múltiplas Vias (Multi-lane): Em comparação com a transmissão de 4 vias, as soluções de transmissão de 8 vias oferecem vantagens no equilíbrio entre custo e consumo de energia.

 * Chips Ópticos de Baud Rate Mais Alto: Esses chips aumentam as taxas de transmissão sem afetar a distância de transmissão. Vários chips ópticos de taxa de baud de 25G (DML, EML, VCSEL) estão sendo gradualmente atualizados para chips de taxa de baud de 56G.

          Os módulos ópticos 400G são muito comuns em aplicações de data center. Por exemplo, o módulo 400G QSFP-DD XDR4 pode ser usado em aplicações de breakout 4x100G de um QSFP28-FR-100G. Para aplicações DCI, o módulo 400G QSFP-DD FR4 suporta transmissão de 2 km em fibra monomodo. Os módulos 400G QSFP-DD LR8 e 400G QSFP-DD LR4 suportam comprimentos de link de até 10 km transmitindo quatro comprimentos de onda CWDM. Além disso, o módulo 400G QSFP-DD ER8, projetado para distâncias mais longas, pode cobrir 40 km em links de fibra monomodo G.652. A figura abaixo mostra as soluções de módulos ópticos para redes de data center 400G.

         Com milhões de módulos ópticos esperados para serem usados em estações base 5G, os operadoras precisam urgentemente reduzir o custo dos módulos ópticos em investimentos em infraestrutura de rede. Além disso, os módulos ópticos em redes de transporte de telecomunicações devem ter uma vida útil de mais de 10 anos e suportar distâncias de transmissão de até 80 km, impondo requisitos mais altos de confiabilidade e desempenho em cenários de redes de transporte metropolitanas.

        Para atingir taxas de transmissão mais altas e custos de produção mais baixos, os módulos 400G para redes de transporte metropolitanas integradas adotam tecnologias semelhantes às usadas em redes de data center:

 * Módulos de Maior Confiabilidade: Embalagem hermética é usada para atender aos requisitos de uma vida útil de 10 anos e uma faixa de temperatura operacional de 0 a 70°C.

 * Receptor APD de Alto Desempenho: Sensibilidade do receptor aprimorada.

 * Tecnologia Coerente: Para atingir distâncias de transmissão superiores a 80 km, as soluções 400G empregam tecnologia coerente. Enquanto isso, com o desenvolvimento de tecnologias de integração SiP e InP e a evolução contínua da tecnologia CMOS, os módulos coerentes tendem a ter tamanho menor e menor consumo de energia. O baixo consumo de energia e o tamanho pequeno dos módulos 400G ZR os posicionam para ampla aplicação em cenários de acesso de borda metropolitana.

Os módulos ópticos coerentes estão evoluindo em três direções:

 * Eficiência Espectral: Aproveitando os avanços contínuos em algoritmos oDSP para melhorar a eficiência espectral e a capacidade de fibra única.

 * Taxa de Baud: Aumentando a taxa de baud por comprimento de onda para atingir maior largura de banda por porta, reduzindo assim o custo e o consumo de energia por bit.

 * Tamanho Menor e Menor Consumo de Energia: Adotando componentes optoeletrônicos integrados, processos de fabricação avançados e algoritmos oDSP especializados para reduzir o tamanho e o consumo de energia dos módulos 400G.

Conclusão

        Os módulos ópticos 400G atuais e convencionais já são amplamente utilizados em vários cenários de rede, incluindo redes de data center, redes de transporte metropolitanas e redes de transmissão de longa distância e alta capacidade. As demandas por maior capacidade, menor custo por bit e menor consumo de energia estão impulsionando os módulos ópticos para taxas de dados ainda mais altas.