如今，很多數(shù)據(jù)中心運營商需要將其網(wǎng)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(xiàn)實(VR)、物聯(lián)網(wǎng)(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(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡速度已從10GE發(fā)展到100GE。數(shù)據(jù)中心100GE網(wǎng)絡的實施始于2014年，但由于可以提供價格更低的光纖收發(fā)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(fā)器的研發(fā)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(fā)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(fā)器的四倍?，F(xiàn)代的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心可以容納50，000多根光纖，每端都有光纖收發(fā)器。光纖收發(fā)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(fā)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(zhàn)。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(fā)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(shù)據(jù)發(fā)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(zhàn)。

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(fā)器技術都需要經(jīng)過全面測試，以符合規(guī)范，以確保在插入網(wǎng)絡之前的質量和無縫互操作性。光纖收發(fā)器制造商必須確保其收發(fā)器嚴格遵守既定規(guī)范，并可與不同供應商的網(wǎng)絡組件和光纖收發(fā)器互操作。由于收發(fā)器故障導致的網(wǎng)絡停機時間不是數(shù)據(jù)中心運營商的選擇，因為數(shù)據(jù)中心運營商已經(jīng)與用戶保證了服務等級協(xié)議(SLA)。

幸運的是，一些標準組織，如電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)，國際信息技術標準委員會(INCITS)和光互聯(lián)網(wǎng)論壇(OIF)，管理光收發(fā)器規(guī)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(fā)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(tǒng)越快越復雜，表征和合規(guī)性測試就越耗時，并且具有挑戰(zhàn)性。通過選擇已成功通過行業(yè)標準定義的所有物理第一層特性和一致性測試的數(shù)據(jù)中心，運營商可以保證其下一代收發(fā)器的質量和兼容性。

減少測試時間和成本

光纖收發(fā)器的成本與設計的復雜性和光學組件的數(shù)量成正比。測試時間也很重要，并且有助于降低光纖收發(fā)器的總成本。根據(jù)定義的標準測量復雜規(guī)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(guī)性以及最終制造的收發(fā)器的總體成本。在設計階段使用創(chuàng)新的仿真技術可確保首次成功并獲得更高的產(chǎn)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(xiàn)后處理和數(shù)據(jù)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(xiàn)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(chǎn)中有效地測試PAM4模塊。然而，一旦400GE光纖收發(fā)器進入制造階段，數(shù)據(jù)的實時分析和監(jiān)控可以推動制造改進和效率，降低故障和停機風險?？焖倏刂撇僮骰虍a(chǎn)品質量問題可提高生產(chǎn)率和資產(chǎn)利用率，減少測試時間和成本。

下一個測試挑戰(zhàn)-流量加載

許多數(shù)據(jù)中心運營商正在使用軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)轉向虛擬化網(wǎng)絡。SDN是一種網(wǎng)絡架構，可實現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡基礎設施的軟件可編程網(wǎng)絡控制。網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)是一種體系結構概念，它將整個類網(wǎng)絡節(jié)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(shù)據(jù)中心運營商轉移到虛擬化網(wǎng)絡，他們就需要確保數(shù)據(jù)按預期流過。并且完成2-7層的完整網(wǎng)絡測試，其中包括軟件定義網(wǎng)絡(SDN/網(wǎng)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(lián)網(wǎng)做好準備

400GE光纖收發(fā)器技術正在嶄露頭角，很快將成為數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)實。隨著物聯(lián)網(wǎng)設備迅速增加到數(shù)十億臺，以及5G技術能夠實現(xiàn)超快響應時間的新數(shù)據(jù)密集型應用，數(shù)據(jù)中心運營商將其網(wǎng)絡升級至400GE將隨時為其提供支持。數(shù)據(jù)中心運營商使用專門為驗證它們而開發(fā)的測試解決方案，確保400GE光纖收發(fā)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。