データセンター相互接続（DCI）における400G光モジュール

データセンター相互接続（DCI）における400G光モジュール

         IDCのデータによると、2025年までに世界のデータトラフィックの約80％がコアサーバーおよびエッジサーバーに保存されると予想されています。同時に、データセンター内の東西トラフィックの成長率は、南北トラフィックやデータセンター間のトラフィックよりもはるかに高くなります。クラウドコンピューティングの普及に伴い、従来のデータセンターはクラウドデータセンターに徐々に置き換えられており、400G光モジュールの市場需要を大幅に刺激しています。

         通常、顧客のニーズはアプリケーションシナリオに応じて調整されます。長距離WDM伝送では、モジュール性能は、より高い容量とより長い伝送距離を追求する顧客にとって重要な要素です。対照的に、データセンター内の短距離伝送では、伝送コストがより重要になります。

より高い容量を実現するために、400G光モジュールには、ビットあたりのコストを削減するための3つの主なアプローチがあります。

 * PAM4テクノロジー: PAM4テクノロジーは、帯域幅利用効率を効果的に向上させます。同じボーレートで、PAM4信号のビットレートはNRZ信号の2倍であるため、伝送効率を向上させながらコストを削減します。

 * マルチレーン: 4レーン伝送と比較して、8レーン伝送ソリューションは、コストと消費電力のバランスを取る上で利点があります。

 * より高いボーレートの光チップ: これらのチップは、伝送距離に影響を与えることなく伝送レートを向上させます。さまざまな25Gボーレートの光チップ（DML、EML、VCSEL）は、徐々に56Gボーレートチップにアップグレードされています。

         400G光モジュールは、データセンターアプリケーションで非常に一般的です。たとえば、400G QSFP-DD XDR4モジュールは、QSFP28-FR-100Gからの4x100Gブレークアウトアプリケーションで使用できます。DCIアプリケーションでは、400G QSFP-DD FR4モジュールは、シングルモードファイバーで2kmの伝送をサポートします。400G QSFP-DD LR8および400G QSFP-DD LR4モジュールは、4つのCWDM波長を伝送することにより、最大10kmのリンク長をサポートします。さらに、長距離向けに設計された400G QSFP-DD ER8モジュールは、G.652シングルモードファイバーリンクで40kmをカバーできます。下の図は、400Gデータセンターネットワークの光モジュールソリューションを示しています。

         5G基地局では数百万個の光モジュールが使用されると予想されており、通信事業者はネットワークインフラ投資における光モジュールのコスト削減を急務としています。さらに、テレコムトランスポートネットワークの光モジュールは、10年以上の耐用年数と最大80kmの伝送距離をサポートする必要があり、メトロトランスポートネットワークシナリオにおける信頼性とパフォーマンスに高い要件が課せられます。

        より高い伝送レートとより低い製造コストを実現するために、統合メトロトランスポートネットワーク向けの400Gモジュールは、データセンターネットワークで使用されるものと同様のテクノロジーを採用しています。

 * より高い信頼性モジュール: 10年間の耐用年数と0〜70℃の動作温度範囲の要件を満たすために、ハーメチックパッケージが使用されます。

 * 高性能APDレシーバー: 受信感度の向上。

 * コヒーレントテクノロジー: 80kmを超える伝送距離を実現するために、400Gソリューションはコヒーレントテクノロジーを採用しています。同時に、SiPおよびInP統合テクノロジーの開発とCMOSテクノロジーの継続的な進化により、コヒーレントモジュールは小型化と低消費電力化の傾向にあります。400G ZRモジュールの低消費電力と小型サイズは、メトロエッジアクセスシナリオでの幅広いアプリケーションを可能にします。

コヒーレント光モジュールは3つの方向に進化しています。

 * スペクトル効率: oDSPアルゴリズムの継続的な進歩を活用して、スペクトル効率と単一ファイバー容量を向上させます。

 * ボーレート: 波長あたりのボーレートを増加させて、ポートあたりの帯域幅を向上させ、ビットあたりのコストと消費電力を削減します。

 * 小型化と低消費電力化: 光電子統合コンポーネント、高度な製造プロセス、および特殊なoDSPアルゴリズムを採用して、400Gモジュールのサイズと消費電力を削減します。

結論

        現在の主流の400G光モジュールは、データセンターネットワーク、メトロトランスポートネットワーク、および長距離・大容量伝送ネットワークを含むさまざまなネットワークシナリオで広く使用されています。より高い容量、ビットあたりの低コスト、および低消費電力の需要が、光モジュールをさらに高いデータレートへと推進しています。