下一代数据中心光互连技术的思考 阿里巴巴光网络架构师 陆睿

数据中心光互连的开放趋势 云计算、互联网、AI技术带来的数据中心的蓬勃发展，数据中心推动光互连技术快速发展 开放的趋势不可阻挡 服务器 存储 网卡 网络交换机 DC光互连 DCI ……

阿里在光互连开放的经验分享 光模块、AOC的规格制定 光模块、AOC和系统设备的集成的挑战 性能、稳定性和可靠性的挑战 建设运维的挑战，责任界面的划分 从实践中发现问题解决问题并总结经验

DC网络演进 40G  100G  400G 光模块+光纤 10G  25G  100G AOC Network fabric 网络架构 40G 100G 400G 交换机连接 服务器接入 10G 25G

DC网络演进时间表 交换机速率：40G 100G 400G 1T 2020年400G大规模部署

400G光模块封装 板载方案也会是一个选择 封装 CDFP CFP8 OSFP QSFP-DD QSFP112 电信号 16x25G 尺寸（mm） 107.5x41.5x12.4 102.0x40.0x9.5 107.8x22.6x9.0 78.3x18.4x8.5 72.4x18.4x8.5 功耗 12W 5W 每RU端口数量 16 32 36 每RU带宽 6.4T 12.8T 14.4T 板载方案也会是一个选择

阿里DC光互连方案路线 从接入速率10G、25G到100G，面板端口密度和布局可保持不变， 面板带宽密度增加至2.5倍和10倍。 交换机-交换机 40G eSR4， LR4 QSFP+ 100G SR4，100G PSM4/CWDM4 QSFP28 400G SR4.2，DR4，FR4 QSFP56-DD 交换机-服务器 10G AOC SFP+ 25G AOC SFP28 100G AOC SFP56-DD 规模部署时间 2013年 2017年 2019-2020年 从接入速率10G、25G到100G，面板端口密度和布局可保持不变， 面板带宽密度增加至2.5倍和10倍。

DC 10G/40G时代方案 L<=300m：40G SR4、eSR4和OM3多模光缆方案 L>300m：40G LR4 lite或LR4单模方案 10G接入：主要以AOC的方案为主，相比较DAC性能更好，运维界面清晰，集成难度低，受距离限制小，成本可接受

DC 25G/100G时代方案 L<=70m/100m：100G SR4多模光模块方案。成本优势依旧明显，目前技术也已成熟。 L>70m/100m：100G PSM4和CWDM4单模光模块成本较贵，平均长度500m以内PSM4更有优势 25G接入： AOC目前的成本仍然较高，但是在快速下降中； DAC虽然其他方面不及AOC，但成本低廉，仍有应用空间

下一代网络互连实现方法 更高的通道bit速率： 更高的波特率、更高的调制编码 NRZ，PAM4；25G，50G，100G 更多的波长通道： 1 l  4 l 8 l 更多的光纤通道： 2芯 4芯8芯16芯

100G接入解决方案 100G接入由于用量巨大且对成本敏感，所以光、铜的方案都有各自的应用场景。AOC负责较长的连接，铜缆负责很短的连接。 Serdes 电信号 光信号 类型 第一代 25G 4x25G 100G SR4 100G CR4 第二代 50G PAM4 2x50G 100G SR2 100G CR2 第三代 100G PAM4 1x100G 100G SR 100G CR

400G解决方案 400G解决方案根据光、电信号的速率发展分为4代，当光电信号速率不匹配时光模块内部需要Gearbox Serdes 电信号 多模 单模 光信号 类型 第1代 25G 16x25G SR16 8x50G FR8，LR8 第2代 50G PAM4 SR8，SR4.2 第3代 4x100G SR4 DR4，FR4，LR4 第4代 100G PAM4

阿里下一代100G接入方案 下一代网络芯片serdes是50G PAM4 光接入方案：100G SR2 AOC，解决最长25m~30m的接入连接。 优点： 距离长，受IDC限制少，性能更优。 缺点： PAM4芯片和模块封装开发进度较慢，成本较高。 铜接入方案：100G CR2 DAC，解决最长4~5m的接入连接。 优点： 可复用25G DAC线材，开发快，成本低。 缺点： 距离太短，比25G DAC多一倍线材，会更粗，不便于IDC布线，大批量部署的性能可能会是个风险。

阿里下一代400G光互连方案（多模） <=70m/100m：400G SR4.2或者SR8 理由： 虽然多模在越来越高的速率实现上变得困难，但是VCSEL成本优势太大，在50G PAM4的应用上还有可行性 SR16虽然实现简单，但是需要用16芯多模光纤导致光纤成本非常巨大，不易被接受 SR8和SR4.2虽然符合我们的要求，但是我们更倾向于SR4.2。但SR4.2对多模光纤的要求较高，以及SR4.2的标准化将会是不确定的因素。

阿里下一代400G光互连方案（单模） 70m/100m<L<500m：400G DR4 理由： 可复用100G PSM4的8芯单模光缆，光缆成本可接受 更少的激光器意味着更低的成本和功耗 不需要合波分波器件 硅光技术带来的优势

400G光模块封装QSFP-DD 400G光模块在技术上仍然可以支持可插拔 选择QSFP-DD的理由 保持与QSFP+/QSFP28一样的端口密度 保持和QSFP+/QSFP28一样的运维习惯 向下兼容QSFP+/QSFP28 向上可平滑升级到400G QSFP112和800G QSFP112-DD，演进路线清晰

100G接入模块封装SFP-DD 阿里提出并推动建立了SFP-DD的MSA组织，是下一代网络的100G接入的封装方案 选择SFP-DD的理由 依然保持小型化，更适合数据中心 填补2x通道的光模块封装 保持向下兼容性，不改变建设和运维的习惯

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