来源:市场资讯

(来源:锐捷网络)

本文内容来自OFC 2026大会,锐捷与阿里云合作发表的学术论文:《Linear Pluggable Optics Module Adaptation for a 102.4 Tbps Switch with Insertion Loss Exceeding 39 dB》(面向102.4Tbps交换机的LPO光模块适配方案:应对39dB以上插入损耗的挑战)。

该论文,为超39 dB插入损耗的102.4 Tbps交换机800G LPO模块适配技术,通过三层架构交换机设计与硅光LPO模块极致低损优化,实测系统BER底噪达1E-9~1E-13,经FEC后无错传输,优化后LPO模块性能与DSP基模块相当,所建仿真模型还可拓展至200G/通道1.6T LPO模块及NPO、CPO技术。

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*以下为部分论文内容摘取

01

研究背景

超大规模数据中心的快速扩张,推动光互联技术向更高速率、更低时延方向发展。线性可插拔光模块(LPO)取消了数字信号处理(DSP)环节,在功耗、成本与时延上具备显著优势。

同属先进光互联技术的CPO(共封装光学)与NPO(近封装光学)虽有相似优势,但LPO沿用传统可插拔形态,部署更便捷,已获得多家标准组织认可,并被多家云厂商用于超大规模数据中心。

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不过,当前支持LPO的交换机系统对插入损耗(IL)限制严苛,制约了LPO大规模部署。因此,研发高性能线性交换机系统,对下一代高密度横向 / 纵向扩展网络至关重要。

本文基于单芯片102.4Tbps交换机与硅光方案800G LPO光模块,搭建了LPO交换机系统仿真模型;通过交换机与 LPO联合调试优化,验证了LPO在总插入损耗约39.6 dB的高损耗交换机上的适配可行性,误码率稳定在1E-9~1E-13。仿真与实测结果相互印证,为200G/lane速率下LPO、NPO/CPO的可行性评估提供了依据。

02

核心系统与模块设计

800G LPO模块设计

为了应对交换机系统超高插入损耗的挑战,团队对800G LPO做了极低损耗优化:

模块采用硅光方案,核心组件包括:驱动器、硅光集成芯片(PIC)、光电探测器(PD)、跨阻放大器(TIA)。通过2颗四通道PIC芯片实现8通道设计。

为了最大限度江都自身插入损耗,模块内部采用极致短走线设计:驱动芯片与TIA芯片尽可能靠近金手指,驱动+PIC单元并排布置在PCB一侧,PD+TIA单元布置在PCB另一侧,确保高速链路PCB走线最短。

仿真提取显示:模块内最长高速链路(含过孔、AC耦合电容)在26.5 GHz频点下的插入损耗仅1 dB,低于LPO‑MSA规范中要求的2 dB限值。

03

仿真分析与实测结果

我们通过仿真与实测结合的方式,完成了全链路性能验证,核心结果如下:

仿真建模与结果

提取两种典型拓扑链路进行BER仿真评估:一类是主卡(MAC)直出端口,最大损耗16.9 dB;第二类是经过线卡(LC)端口,最大损耗17.8 dB(两类损耗均不含OSFP连接器)。

仿真平台采用交换机芯片厂商提供的IBIS‑AMI模型,其余部分采用S参数级联建模,忽略光纤损耗与TIA噪声,可快速评估系统BER,并为TIA/驱动器参数配置提供指导,大幅提升调试效率。

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仿真结果显示:在TP5测试点,主卡(MAC)通道眼图张开,BER约等于6.3E-13;上下夹层线卡(LC)通道,由于子卡连接器阻抗不连续,眼图劣化,BER约等于6E-8,相比MAC通道劣化约2~3个数量级,符合预期。

实测结果

为验证仿真模型的准确性,团队完成了全链路硬件实测,并针对性能瓶颈完成了模块优化:

基础实测结果:主卡(MAC)与夹层线卡(LC)最长通道的实测BER范围为1E-11~1E-9,主卡与线卡通道的BER无显著差异,团队判断交换机芯片接收端的强均衡能力抵消了阻抗不连续带来的反射影响,该能力未纳入初始仿真模型,后续将完成模型校准。

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模块优化与性能提升:传统LPO模块在主卡最长通道的BER与DSP模块相当,但在夹层线卡最长通道出现BER劣化。团队完成了LPO模块的专项增强优化:将PIC带宽从35 GHz提升至50 GHz,驱动芯片带宽从45 GHz提升至80 GHz,驱动增益从17 dB提升至22 dB,驱动CTLE从7 dB提升至12 dB。优化后的增强型LPO模块,BER降低约2个数量级,即便在夹层线卡最长通道,其BER性能也与DSP基模块相当。

全链路核心指标:整机系统最终实测BER底噪范围为1E-9~1E-13,经前向纠错(FEC)后流量测试无误码;光指标方面,夹层线卡最长通道的消光比(ER)为3.35 dB~3.8 dB,TDECQ为2.89 dB~3.85 dB;主卡最长通道的ER为3.36 dB~3.71 dB,TDECQ为2.59 dB~3.02 dB;全通道OMA灵敏度为-6.2 dBm~-7.2 dBm @1E-6 BER。

04

研究结论

本研究,针对插入损耗超39 dB的102.4 Tbps交换机,创新性建立线性交换系统仿真模型,并通过实验成功完成LPO光模块的适配验证,实测误码率稳定在1E-9至1E-13区间,TDECQ低于4 dB,消光比约3.5 dB,达到行业领先的可靠性水平。这一成果,基于锐捷独有的光电融合仿真能力,可拓展应用于LPO、及NPO、CPO、UPO等下一代光互连技术的仿真和开发。

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05

锐捷全光电路线,产品落地、技术领跑

事实上,除了在前沿光电技术上的研究,锐捷打造出覆盖CPO、LPO、NPO全技术路线、可规模化商用的完整光电产品矩阵,实现技术与产品双落地。从400G/800G/1.6T LPO高速光模块、3.2T NPO光模块、51.2T/102.4T CPO共封装交换机,到102.4T NPO近封装交换机,锐捷为AI智算、云计算、企业数字化转型提供更高速度、更低时延、更低功耗、更稳定可靠的光电互联能力,持续深耕下一代光互联技术领域。

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400G/800G/1.6T LPO

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3.2T NPO