华为李良川:超大容量短距光通信是趋势,相干BiDi方案优势明显

在8月27日举办的以“协同创新 光耀未来”为主题的“2020年新一代光传送网发展论坛技术研讨会”上,华为传送接入产品线高速光通信系统和算法研究领域技术专家李良川指出,800GE和1.6TE可能同时推出标准,800GE和1.6TE光互联方案需要同时准备;此外,相干BiDi在短距场景上优势明显,是面向未来800GE/1.6TE短距光互联的高价值备选方案。

华为传送接入产品线高速光通信系统和算法研究领域技术专家 李良川

下一代以太网速率800GE&1.6TE可能会同时出现

以太网速率是驱动光互联端口的一个核心因素,其发展备受行业关注。目前,业界对下一代以太网速率标准仍在讨论中。IEEE 802.3工作组在2019年11月发布的分析报告中指出,以太网速率标准制定周期大约是5年(2020—2025年)。

为何要定制新一代以太网速率标准,李良川表示,从产业界观点来看,部分OTT企业倾向1.6TE满足流量增长,更有吸引力;而模块厂商认为800GE在技术上更现实;但800GE和1.6TE均落后带宽增长预期。

针对启动下一代以太网速率标准讨论工作,李良川透露,IEEE工作组在2020年或2021年会启动此项工作,而ITU-T标准启动时间会晚于IEEE,不早于2022年。他也特别提到,800GE和1.6TE很有可能同时推出标准,类似现在的200GE和400GE模式,形成一个大小代际。因此,800GE和1.6TE光互联方案需要同时准备。

相干走向短距是大势所趋,但要解决两大挑战

短距光互联场景中到底是选择IMDD技术还是选择相干技术成为业界讨论的热点。在IMDD和相干之间,业界也在积极探索可能的技术方向。目前业界正在探索既能解决功耗需求,又要满足成本需求的新型相干架构。

此外,“相干技术已经争论两三年了,主要争议点在相干何时可以应用到短距上,相干技术下沉到哪个位置。从短距的各种场景来看,在400GE时代,相干已经从城域下沉到80公里,适配的场景在今年下半年会出现产品化。”李良川表示。

相干在数据中心应用依旧面临挑战。李良川指出,最核心的挑战是成本和功耗能否满足短距互联的诉求。相干从长途走向城域再走向短距,就是功耗、体积和成本在不断变小的过程。李良川特别指出,功耗是相干面临的最主要的一个挑战。

相干BiDi是面向短距光互联的高价值备选方案

作为行业的龙头企业,华为提出了基于相干BiDi的方案,致力于解决成本和功耗的问题。李良川介绍称,传统的相干方案是异源相干,LO光要求与信号载波频率相位对齐,而相干BiDi是同源相干,一根光纤双向传输数据,一根光纤双向传输LO。“这个架构的好处是,激光器为同源,因此不需要昂贵的激光器,可以使用低成本DFB激光器,无温控TEC,无波锁,有效降低模块成本和功耗;此外,接收机信号无频偏和相噪问题,简化DSP,高调格式可有效降算法功耗。”李良川解释道。

没有一个技术是完美的,优势与挑战并存。相干BiDi方案技术也不例外。相干BiDi方案技术的挑战主要存在于两个方面:一是LO过纤传输,由于光纤的距离,很难保证其SOP在传输过程中不变化,进而导致相干检测失效,这需要针对LO光进行光学偏振跟踪;二是两根光纤工程应用存在长短差异,可能导致相位噪声增强。

对于以上两个挑战,华为针对光学偏振跟踪结合相干BiDi系统进行了在线相关验证。李良川称,从初步的结果来看,无制冷低成本大线宽激光器不会带来代价,传输性能可以保证;基于硅基热调的光学偏振跟踪实现1500rad/s的偏振旋转,300rad/s内几乎无代价,在sop绕偏条件下挂测2小时无误码;基于薄膜铌酸锂的光学偏振跟踪可以实现20krad/s以上的跟踪速率。

华为也进行了400G/800G BiDi系统在线验证,验证发现,当前DC内部互联使用双芯光纤,延时距离可控,2km光缆长度误差不会大于5cm;此外,BiDi系统有较好的延时误差容限,大线宽激光器也仍存在代价(7MHz)。

李良川最后总结道,相干BiDi在短距场景上有明显的成本和功耗优势,是面向未来800GE/1.6TE短距光互联的高价值备选方案。

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