40G与100G器件调制模式之争

7/8/2013,"如果40 Gbps模块市场处于第1级，那么100 Gbps就处于第4级"，ECI Telecom公司光纤网络副总裁Oren Marmur说。10G市场迄今已经过了数次演化，从300针大型封装形式(LFF)到300针小型封装形式(SFF)再到更小型的固定波长插接式XFP，最后演化为今天的可调谐XFP。"40 Gbps正处于10 Gbps市场在两三年前的状态，即每个供应商均拥有其不同的封装形式和调制方案"。

　　当前用于40 Gbps的调制方案有四种：光纤双二进制、差分移相键控(DPSK)、差分四相相移键控(DQPSK)以及新兴的双极化四相相移键控(DP-QPSK)。DPSK和DQPSK可提供出色的可达率和色散性能，但其设计较为复杂且成本高昂。DP-QPSK现已被数个运营商采用，而Mintera公司和JDS Uniphase公司已将其开发成300针LFF转调器。Mintera已推出其300针LFF自适应转调器，并声称DPSK将主导40 Gbps模块市场，"DQPSK已进入日本和中国市场，但目前90%出货量仍是DPSK"。

　　Opnext公司供应四种类型的40 Gbps转调器：双二进制、DPSK、连续模DPSK变型以及DQPSK。据Ovum调查，双二进制成本最低，其次为DPSK。但转调器供应商面临的问题下一步该何去何从，是否应在DQPSK或40 Gbps相干DP-QPSK设计上下赌注呢？

　　然而材料成本仅是瓶颈之一，光纤性能才是更重要的制约因素。DQPSK拥有出色的色散性能，但如果与10 Gbps同时使用，就必须管理好40 Gbps相干通道的位置。

　　另一个关心的问题是100 Gbps模块。DP-QPSK是业界公认的100 Gbps调制方案，而考虑到40 Gbps和100 Gbps相干设计之间的通用性，二者的相对成本就成了制胜因素。Finisar市场营销副总裁Rafik Ward表示，人们关注的是40G vs 100G的经济效益，"如果更经济实惠的100G相干设计出现，那么40G是否还有市场空间"？

　　与此同时，设计商也在不断地收缩现有40 Gbps模块的尺寸，致力于大幅增加其系统容量。7x5英寸的300针LFF转调器需要配备自有线卡，因此一条40 Gbps链路需要使用两个系统线卡：一个用于客户端接口的短距到达率，另一个用于线路端转调器。

　　Mintera当前正在开发更小型的300针MSA DPSK转调器，以使一个线卡能够承载两个40 Gbps接口。当前的设计是每个支撑8条40 Gbps链路的托架子上有16个槽，每3个托架组成一个机架。利用新的线卡设计，由于每个托架可承载16条40 Gbps链路且每个系统拥有1920 Gbps容量，总的系统容量就可以翻倍。设备供应商也可以在现有线卡上使用更小型的脚位兼容300针MSA，以降低成本。

　　Opnext技术营销部资深经理Matt Traverso还强调了紧凑型转调器的重要性："虽然当前尚未成熟，但这仍将是一场关于调制模式的战争"。

  　驱动转调器发展的另一因素是使用的电接口；300针MSA使用基于16 2.5 Gbps通道的SFI 5.1接口，而40 GbE/100 GbE均使用10 Gbps接口，正如许多成帧器和ASIC供应商所做的那样。由于300针MSA不兼容，在长途传输上采用10 Gbps通道电接口将可能需要使用新的插接式MSA。

　　用于40G/100G的CFP MSA

　　2009年MSA领域取得的一项重大进步是CFP插接式收发器MSA，多家公司均推出了其采用40 GbE/100 GbE标准的首款CFP设计。Opnext推出了100GBASE-LR4 CFP，这是一款由4条25 Gbps波长链路组成的10km接口100 GbE设备；Finisar和Sumitomo Electric分别推出了由4条10 Gbps链路的10km接口40 GbE以太网设备，40GBASE-LR4 CFP。

　　CFP MSA尺寸为3.4x4.8英寸(86x120mm)，比300针LFF体积紧凑，同时它还提供8W、16W、24W和32W四个功率选项。连接后，CFP将向主机平台传送其功率等级信息。

　　Opnext表示，选择100 GbE作为其首款设计的目标市场是源于客户需求驱动；该公司的100 GbE插接式封装包括4个25 Gbps光发射子组件(TOSA)和4个光接收子组件(ROSA)，还包括一个用于发射、取回LAN-WDM波长信号的光多路复用器和分用器。100 GbE CFP采用两块集成电路(IC)：用于实现10 Gbps通道与更高速25 Gbps通道之间转换的传动箱IC和电接口IC。

　　CFP收发器由于体积相对较大，为链接离散光纤组件之间的光纤路由带来了难题，而插接式X2中的10GBASE-LX4（四通道设计）空间问题更为棘手。

　　Juniper公司如今专注于100 GbE的10km CFP，而由于平行多模设计重量更大、电缆更粗，服务供应商对部署这一技术兴趣欠缺。Finisar和Sumitomo Electric各自的40GBASE-LR4 CFP也采用4xTOSA + 4xROSA设计，但由于每个组件均是10 Gbps，因此无需使用传动箱IC。另外还使用粗略的基于WDM (CWDM)波长间隔法，以消除热冷却的需要。100Gbps设备需要配备冷却组件以限制激光器的LAN-WDM波长偏移。Finisar自此细化了100GBASE-LR4 CFP。

　　Sumitomo Electric设备创新部资深营销经理Feng Tian则表示，采用离散设计对40GBASE-LR4 CFP而言相对直截了当，可以帮助供应商加快上市时间进程。但对于第二代设计，采用光子集成技术可大大降低功耗和成本。

　　Reflex Photonics于2009年10月推出了双40GBASE-SR4收发器CFP，该设计采用4通道多模带状电缆以实现150m的短距离链接。短距离CFP可用于路由器与DWDM平台之间的连接，以及大型数据中心内的核心交换机平台连接。而该公司的100GbE设计采用的是一个12x 光检测器阵列和一个12x VCSEL阵列；对于100GbE设计，使用其中10个通道，而2x40 GbE则使用每个阵列其中8个(2x4)通道。

　　与此同时，交换机制造商均表示市场对紧凑型插接式封装的需求十分强烈。思科公司技术市场人员Pravin Mahajan表示，CFP标准对于第一代100Gbps线卡而言够用了，但更密集的线卡需要使用更小的封装形式。Cube Optics公司通过其注射模塑技术将4个光检测器和一个分用器集成到一个子组件中，解决了这一问题。该公司用于100GbE的4x25Gbps ROSA对其现有的40GbE 4x10 CWDM ROSA应用加以补充。其产品管理副总裁Sven Krüger表示，CFP是一个很好的起点，但市场呼吁更为紧凑的封装形式，例如QSFP或SFP+。

　　Cube Optic接下来将对补充性4x25 Gbps/4x10 Gbps TOSA功能进行开发；从光学校准角度看，TOSA更具挑战性，而激光器具备更小的耦合区域。其第二代40 GbE/100 GbE收发器设计将使用专有的集成光学器件。

　　而要将CFP用于100 GbE及最具挑战性的相干设计之外的应用，必须缩小其尺寸，然而功率消耗是另一项亟待解决的难题。
来源：OFweek