如今，很多數據中心運營商需要將其網絡從100GE擴展到400GE，以支持第五代無線技術(5G)、人工智能(AI)、虛擬現實(VR)、物聯網(IoT)、自動駕駛汽車等新興技術所需的帶寬和響應時間。在不到15年的時間里，數據中心的網絡速度已從10GE發展到100GE。數據中心100GE網絡的實施始于2014年，但由于可以提供價格更低的光纖收發器模塊，因此在過去幾年中進行擴建只能使成本越來越高。同時，400GE光纖收發器的研發工作正在順利進行，預計在推出后的一年內即可達到成熟的市場定價。
下一代400GE光纖收發器需要使用更少的電能、更低的成本，并且其工作速度是100GE光纖收發器的四倍。現代的超大規模數據中心可以容納50,000多根光纖，每端都有光纖收發器。光纖收發器設計人員需要找到一種方法來同時增加信道容量，保證質量和互操作性，并降低新400GE光纖收發器的成本。
增加頻道容量
從100GE到400GE的轉變是革命性的，而不是進化的。不歸零(NRZ)和四電平脈沖幅度調制(PAM4)是兩種可以啟用400GE的調制技術。每個技術都面臨自己獨特的挑戰。隨著不歸零(NRZ)設計的速度增加到28Gb/s以上，傳輸介質的信道損耗成為一種限制因素。需要新的多級信號調制技術，例如PAM4，以克服這種限制。然而，PAM4設計更容易受到噪音的影響。
在PAM4設計中，信噪比(SNR)較低，分析收發器設計中的噪聲成為關鍵的測試因素。 PAM4使用前向糾錯(FEC)來解決較低的信噪比(SNR)問題。FEC是一種高級編碼技術，它通過鏈路和有效載荷數據發送所需信息以糾正錯誤。PAM4信號的物理層測試必須適應前向糾錯(FEC)引入的新測試挑戰。
保證質量和互操作性
可插拔模塊的性質要求任何新的光纖收發器技術都需要經過全面測試，以符合規范，以確保在插入網絡之前的質量和無縫互操作性。光纖收發器制造商必須確保其收發器嚴格遵守既定規范，并可與不同供應商的網絡組件和光纖收發器互操作。由于收發器故障導致的網絡停機時間不是數據中心運營商的選擇，因為數據中心運營商已經與用戶保證了服務等級協議(SLA)。
幸運的是，一些標準組織，如電氣和電子工程師協會(IEEE)，國際信息技術標準委員會(INCITS)和光互聯網論壇(OIF)，管理光收發器規范并定義測試程序，以確保符合標準和其他供應商的互操作性。對于發射器和接收器，存在不同的光學和電學測試集，并且還需要考慮它們之間的信道效應。光纖系統越快越復雜，表征和合規性測試就越耗時，并且具有挑戰性。通過選擇已成功通過行業標準定義的所有物理第一層特性和一致性測試的數據中心，運營商可以保證其下一代收發器的質量和兼容性。
減少測試時間和成本
光纖收發器的成本與設計的復雜性和光學組件的數量成正比。測試時間也很重要，并且有助于降低光纖收發器的總成本。根據定義的標準測量復雜規格的需求使設計和驗證過程復雜化，并且需要為測試工程師提供陡峭的學習曲線。
幾種技術可以顯著縮短測試時間，以及降低從設計仿真到器件表征和合規性以及最終制造的收發器的總體成本。在設計階段使用創新的仿真技術可確保首次成功并獲得更高的產量。功能強大的軟件模擬工具簡化了設計過程，無需重新運行模擬即可實現后處理和數據分析。通過軟件仿真，可以在設計周期的早期查明問題，并避免以后出現代價高昂的制造問題。
工程師們仍然在努力如何在制造生產中有效地測試PAM4模塊。然而，一旦400GE光纖收發器進入制造階段，數據的實時分析和監控可以推動制造改進和效率，降低故障和停機風險。快速控制操作或產品質量問題可提高生產率和資產利用率，減少測試時間和成本。
下一個測試挑戰 - 流量加載
許多數據中心運營商正在使用軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化(NFV)轉向虛擬化網絡。SDN是一種網絡架構，可實現虛擬化網絡基礎設施的軟件可編程網絡控制。網絡功能虛擬化(NFV)是一種體系結構概念，它將整個類網絡節點功能自動化為可以連接以構建通信服務的構建塊。一旦數據中心運營商轉移到虛擬化網絡，他們就需要確保數據按預期流過。并且完成2-7層的完整網絡測試，其中包括軟件定義網絡(SDN/網絡功能虛擬化(NFV)驗證和流量加載，這將成為下一個需要克服的障礙。
為5G技術和物聯網做好準備
400GE光纖收發器技術正在嶄露頭角，很快將成為數據中心的現實。隨著物聯網設備迅速增加到數十億臺，以及5G技術能夠實現超快響應時間的新數據密集型應用，數據中心運營商將其網絡升級至400GE將隨時為其提供支持。數據中心運營商使用專門為驗證它們而開發的測試解決方案，確保400GE光纖收發器滿足所有要求的標準，是一種確保從100GE到400GE無縫遷移的最佳方法。
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