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DSP在数据中心的应用趋势

  • 分类:通知预告
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  • 发布时间:2020-07-26 17:46
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DSP在数据中心的应用趋势

【概要描述】数据中心100G已经开始规模使用,下一代400G预计在2020年开始逐步商用。对于400G应用,最大的不同是引入了新型的调制格式PAM-4,已达到在同样波特率(器件带宽)下传输速率翻倍的效果,比如应用于500米以下传输的DR4,单波速率需要达到100Gbps。为了实现该种速率应用,数据中心光模块开始引入基于数字信号处理的DSP芯片取代过去的时钟恢复芯片,用以解决光器件带宽不足引起的灵敏度问题。DSP是否能如业界预计一样,成为未来数据中心应用的广泛解决方案?要回答这个问题,必须了解DSP到底能解决什么问题;其架构是什么;未来的成本,功耗发展趋势如何。  一.DSP解决的问题  在物理层传输领域,DSP最早在无线通信中得到应用,其原因有三点:第一,无线频谱属于稀缺资源,而传输速率需求一直在增长,提高频谱效率是无线通信根本的需求,因此必须需要DSP支持各种复杂高效率的调制方式。第二,无线信道的传输方程非常复杂,多径效应,高速运动中的多普勒效应,使用传统的模拟补偿无法满足无线信道的补偿需求,而DSP能够利用各种数学模型很好的补偿信道传输方程。第三,无线通道的信噪比往往比较低,需要使用纠错码来提高接收机的灵敏度。  在光通信领域,DSP首先商用在长距离100G以上的相干传输系统中,其原因与无线通信类似,长距离传输中,由于光纤资源铺设成本非常高,提高频谱效率已达到在单根光纤上获得更高的传输速率是运营商的必然需求。因此,在WDM技术使用之后,使用DSP支持的相干技术成了必然选择。其次,在长距离相干传输系统中,色散效应,发射、接受装置及光纤本身带来的非线性效应,发送接收装置引入的相位噪声,使用一块DSP芯片就能够进行很方便的进行补偿,而无需像过去在链路中放置色散补偿光纤(DCF)。最后,在长距离传输中,由于光纤的衰减效应,一般每80公里会使用光放大装置(EDFA)对信号进行一次放大已达到上千公里的传输距离,每一次放大都会对信号引入噪声,降低信号的信噪比,因此,在长距离传输过程中需要引入纠错编码(FEC)提高接收机的接收能力。

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  数据中心100G已经开始规模使用,下一代400G预计在2020年开始逐步商用。对于400G应用,最大的不同是引入了新型的调制格式PAM-4,已达到在同样波特率(器件带宽)下传输速率翻倍的效果,比如应用于500米以下传输的DR4,单波速率需要达到100Gbps。为了实现该种速率应用,数据中心光模块开始引入基于数字信号处理的DSP芯片取代过去的时钟恢复芯片,用以解决光器件带宽不足引起的灵敏度问题。DSP是否能如业界预计一样,成为未来数据中心应用的广泛解决方案?要回答这个问题,必须了解DSP到底能解决什么问题;其架构是什么;未来的成本,功耗发展趋势如何。

  一.DSP解决的问题

  在物理层传输领域,DSP最早在无线通信中得到应用,其原因有三点:第一,无线频谱属于稀缺资源,而传输速率需求一直在增长,提高频谱效率是无线通信根本的需求,因此必须需要DSP支持各种复杂高效率的调制方式。第二,无线信道的传输方程非常复杂,多径效应,高速运动中的多普勒效应,使用传统的模拟补偿无法满足无线信道的补偿需求,而DSP能够利用各种数学模型很好的补偿信道传输方程。第三,无线通道的信噪比往往比较低,需要使用纠错码来提高接收机的灵敏度。

  在光通信领域, DSP首先商用在长距离100G以上的相干传输系统中,其原因与无线通信类似,长距离传输中,由于光纤资源铺设成本非常高,提高频谱效率已达到在单根光纤上获得更高的传输速率是运营商的必然需求。因此,在WDM技术使用之后,使用DSP支持的相干技术成了必然选择。其次,在长距离相干传输系统中,色散效应,发射、接受装置及光纤本身带来的非线性效应,发送接收装置引入的相位噪声,使用一块DSP芯片就能够进行很方便的进行补偿,而无需像过去在链路中放置色散补偿光纤(DCF)。最后,在长距离传输中,由于光纤的衰减效应,一般每80公里会使用光放大装置(EDFA)对信号进行一次放大已达到上千公里的传输距离,每一次放大都会对信号引入噪声,降低信号的信噪比,因此,在长距离传输过程中需要引入纠错编码(FEC)提高接收机的接收能力。

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