400G光模块介绍，400G光模块都有哪些？

　　要实现数据中心内部光网络互联，光模块是必不可少的，随着端口数和密度的提升，数据中心光网络的成本有一半将会被光模块占据。目前100G的互联技术在各大互联网公司新建的数据中心已普遍采用，并会在未来2～3年内400G互联技术将大规模商用。因此，400G光模块的实现技术成为业界关注的重点。

超大规模数据中心网络带宽的需求几乎一年半至两年翻一番，为了应付数据中心东西流量的不断增长，超大规模数据中心平均每三年对网络系统进行升级，国内的超大规模数据中心在2014年开始部署40G以太网，2017年开始部署100G以太网，按照这个进度， 国内的超大规模数据中心预计于2020年开始部署400G以太网，大约2022年400G以太网会进入大规模部署阶段。

　　早期的400G光模块使用的是16路25Gbps NRZ的实现方式（如400G-SR16），采用CDFP或CFP8的封装。其优点是可以借用在100G光模块上成熟的25G NRZ技术，但缺点是需要16路信号进行并行传输，功耗和体积都比较大，不太适合数据中心的应用。

　　目前的400G光模块中，在光口侧主要是使用8路53GbpsPAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106GbpsPAM4（400G-DR4、FR4、LR4）实现400G的信号传输，在电口侧使用8路53GbpsPAM4电信号，采用OSFP或QSFP-DD的封装形式。OSFP和QSFP-DD封装都可以提供8路电信号接口。相比较来说，QSFP-DD封装尺寸更小（和传统100G光模块的QSFP28封装类似），更适合数据中心应用；OSFP封装尺寸稍大一些，由于可以提供更多的功耗，所以更适合电信应用。

　　从光波长上区分，400G光模块可以分为多模（MM）、单模（SM）；从信号调制方式上，分为NRZ和PAM4调制（目前以PAM4为主）；从传输距离上区分，400G光模块可以分为SR、DR、FR、LR；从封装形式上，400G光模块可以分为CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD等。

　　400G光模块产品：

　　1、 CFP8 光模块

CFP8是对CFP4的扩展，通道数增加为8通道，尺寸也相应增大，为40*102*9.5 mm^3。用16个25G的并行信号要以快速完成400G产品的上市和应用工作。但是成本较高，需要用到16个25G的激光器，或者使用PLC分路器降低激光器数量，但分路器的LOSS太高，直接导致激光器的发射功率比较大，从而成本也会高涨。功耗也较高，面板接口密度太低，尺寸较大。

　　2、 OSFP光模块

　　OSFP的英文全称是Octal Small Formfactor Pluggable，Octal指的是8，八进制的意思，也就意味着直接用56G的电信号，8*56GbE，但56GbE的信号由25G的DML激光器在PAM4的调制下形成。该标准为新的接口标准，与现有的光电接口不兼容。OSFP自带散热器，其尺寸为100.4*22.58*13 mm^3，比CFP8小很多，功耗也相对较低，最大只有15W，但比QSFP-DD的尺寸略大，因而需要更大面积的PCB，需要重新PCB以及Hosting cage、1RU前面板的机械结构。其电接口的引脚不同于QSFP-DD， 上下各有一排。

　　3、 QSFP-DD光模块

QSFP-DD中Q指的是“Quad”，4路的意思，每一个QSFP56则是4*56Gbe，形成200G信号；DD指的是“Double Density”，是有两个QSFP56并行，2*200G产生400Gbe信号，全称是Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density，该方案是对QSFP的拓展，将原先的4通道接口增加一行，变为8通道。尺寸比OSFP更小，能兼容现有的40GbE QSFP以及100GbE QSFP28接口，原先的QSFP28模块仍可以使用，只需再插入一个模块即可，做到平滑升级。由于增加了4个通道，其上下两面电接口的引脚增加了一排。

　　4、 COBO光模块

　　COBO是“consortium for on board optics”的简称，直接将反光模块放置在PCB板中，不再受限于前面板接口密度的限制，同时散热问题可以复用PCB板间强大的散热器得以大大缓解。此模块尺寸小，且尺寸不宜进一步降低的空间，但是由于不是热插拔，一旦某个模块出现故障，需要反整板业务停掉，取出板卡后才能进行，非常不方便。

　　从尺寸、功耗和成本这三方面来看，QSFP-DD和COBO在未来数据中心400G的应用更具有前景。

　　数据中心的光互联网络正面临从100G到400G的过渡，针对不同应用场景的技术也在彼此竞争。400G光模块作为未来数据中心内部光网络互联的关键硬件设备，也面临速率、功耗、体积、成本等方面的挑战。

　　同时，PAM4、FEC技术的广泛采用也使得400G光模块的测试和评估方法与传统的100G光模块有比较大的区别。为了保证其在有限成本和功耗下的性能，需要对其光口、电口的输出质量、接收容限，以及承载真实业务数据下的误码率等表现进行详细的测试，以保证设备间良好的互联互通及可靠数据传输。