網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與測(cè)試設(shè)備的下一步發(fā)展方向

回顧2022年，5G建設(shè)進(jìn)入后周期，應(yīng)用加速落地；接入網(wǎng)中千兆光纖入戶已經(jīng)普及，個(gè)別地方已經(jīng)出現(xiàn)萬(wàn)兆網(wǎng)；自動(dòng)駕駛產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)催生出邊緣網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算；遠(yuǎn)距離傳輸網(wǎng)從100G、400G、600G發(fā)展到了800G；數(shù)據(jù)中心PCIe接口從第4代逐步向第5代轉(zhuǎn)變。

圖 | 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)演進(jìn)路線圖

展望未來(lái)，6G進(jìn)入預(yù)研階段；50G PON將成為下一代接入網(wǎng)方向；人工智能硬件將得到進(jìn)一步擴(kuò)展，或進(jìn)入量子階段；傳輸網(wǎng)朝著800G/1.6T繼續(xù)發(fā)展；數(shù)據(jù)中心第5代PCIe接口應(yīng)用將批量落地，第6代進(jìn)入全面研發(fā)階段。

是德科技作為測(cè)試工具供應(yīng)商，在很多前瞻技術(shù)方面必須走在行業(yè)發(fā)展的前面。而是德科技大中華區(qū)新興技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉直言：“我們的產(chǎn)品和技術(shù)不是憑空出現(xiàn)的，而是基于市場(chǎng)需求，為了滿足客戶真正所需而推出的?！?/p>

接入網(wǎng)的下一代技術(shù)

在下一代接入網(wǎng)技術(shù)中，中國(guó)有可能跳過(guò)25G PON直接采用50G PON，而50G PON跟以前不一樣的地方在于系統(tǒng)發(fā)送端和接收端都采用了均衡技術(shù)，此外50G PON還在接收端使用了雪崩二極管, 其噪聲性能和光電二極管不同, 在TDEC分析時(shí)，需要改變接收端的定義，所以在分析時(shí)需要引入一些新的測(cè)試項(xiàng)目來(lái)替代原來(lái)的TDEC分析。

圖 | 是德科技與生態(tài)合作，推出為50G PON優(yōu)化的TDEC測(cè)量

杜吉偉表示：“是德科技正在全球的頭部企業(yè)在ITU G.9804.3 項(xiàng)目上進(jìn)行合作，從而開(kāi)發(fā)出為50G PON優(yōu)化的TDEC測(cè)量。上圖是測(cè)試軟件及其測(cè)試實(shí)例，經(jīng)過(guò)13 tap FFE均衡之后，TDEC值是 1.4 dB，相比均衡處理之前的2.2 dB有了很大的改進(jìn)?！?/p>

超級(jí)計(jì)算機(jī)的下一步走向

中國(guó)數(shù)據(jù)中心工作組（China Data Center Committee，CDCC）的數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)，2019年，中國(guó)在線運(yùn)行服務(wù)器的數(shù)量和數(shù)據(jù)中心用電量分別為1200萬(wàn)臺(tái)和810億度，美國(guó)則為1700萬(wàn)臺(tái)和1150億度。而根據(jù)是德科技給出的數(shù)據(jù)，大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的能耗成本占總體運(yùn)營(yíng)成本的50%以上。

這意味著，在下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)中，能耗問(wèn)題將是技術(shù)變革的焦點(diǎn)。據(jù)悉，當(dāng)前人們正在嘗試采用人工智能來(lái)進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心的能耗，比如谷歌表示其使用人工智能已能夠?qū)⒛茉词褂脺p少40%。

量子計(jì)算的一大應(yīng)用正是人工智能，當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)的能耗是超級(jí)計(jì)算機(jī)的0.002%，數(shù)據(jù)隱形傳輸和糾纏等新概念向網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放，并通過(guò)量子加密在每個(gè)物理層保證數(shù)據(jù)安全。但是量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)也面臨許多挑戰(zhàn)，比如量子比特的擴(kuò)展和規(guī)模化、低噪聲、用于量子電路的識(shí)別和開(kāi)發(fā)錯(cuò)誤緩沖技術(shù)等。此外，在量子操控層面也面臨挑戰(zhàn)，比如系統(tǒng)搭建的便捷度、系統(tǒng)的穩(wěn)定和可信賴度以及系統(tǒng)的集成度等。

圖 | 是德科技推出M5200、M5300系列產(chǎn)品助力量子計(jì)算前沿技術(shù)研究

杜吉偉認(rèn)為：“量子計(jì)算將在未來(lái)20年，還是30年，甚至35年進(jìn)入商業(yè)化階段，業(yè)界有不同的聲音，但有一點(diǎn)是一致的，那就是量子計(jì)算早晚會(huì)商業(yè)化。就是德科技而言，推出了M5200、M5300系列產(chǎn)品助力量子計(jì)算前沿技術(shù)的研究，解決規(guī)模化之后帶來(lái)的易用性、可擴(kuò)展性問(wèn)題，同時(shí)提供可信賴的性能。”

傳輸網(wǎng)和下一代數(shù)據(jù)中心

根據(jù)一些分析機(jī)構(gòu)的研究，近幾年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)流量的年復(fù)合增長(zhǎng)率在25%以上，而作為互聯(lián)網(wǎng)的核心，傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)流量占據(jù)了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的80%以上。

是德科技網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理胡冰認(rèn)為：“2022年是一個(gè)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)

，800G Direct (56Gbaud PAM4)技術(shù)和400G Coherent (50+Gbaud )技術(shù)已經(jīng)正式進(jìn)入比較成熟的商業(yè)化階段。展望未來(lái)2~3年，800G Gen I Direct (56 Gbaud PAM4)技術(shù)、800G Gen II and 1.6T Direct (112Gbaud PAM4)以及Terabit Coherent (120+Gbaud )技術(shù)將成為主流的研究方向?！?/p>

圖 | 傳輸網(wǎng)和下一代數(shù)據(jù)中心的吞吐速率每18個(gè)月翻一番

傳輸網(wǎng)和下一代數(shù)據(jù)中心的吞吐速率每18個(gè)月會(huì)翻一番，這種技術(shù)革新的速度不僅對(duì)整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)有影響，同時(shí)對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的廠商，包括測(cè)試儀表廠商的測(cè)試能力都是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

以核心設(shè)備交換芯片為例，其容量已經(jīng)從2016年前的3.2 Tbps發(fā)展到現(xiàn)在的51.2 Tbps，下一代如果再翻一番就要達(dá)到102.4 Tbps，這對(duì)信號(hào)引出中的通道數(shù)、芯片體積和功耗要求都是巨大的挑戰(zhàn)。

因此，對(duì)下一代技術(shù)的更迭，不管是速率還是吞吐量的提高，有三個(gè)維度可以考慮：一是提高單通道的速率；增加通道數(shù)；通過(guò)復(fù)雜的調(diào)制格式傳遞更多的數(shù)據(jù)量。

胡冰表示：“在傳輸網(wǎng)上，相干光通信的調(diào)制方式之前是比較復(fù)雜和昂貴的，同時(shí)它還需要通過(guò)DSP技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜的色散和通道的補(bǔ)償，所以它的入行門檻很高，導(dǎo)致市面上真正在做相關(guān)研發(fā)的廠商不太多。但是，現(xiàn)在相干光通信技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，成為了遠(yuǎn)距離、高帶寬光傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)。對(duì)此，是德科技推出了一系列任意波形發(fā)生器，為相干光通信的解決方案提供相應(yīng)的測(cè)試方法。比如針對(duì)速率超過(guò)128 GBd 相干光應(yīng)用需要用的新一代任意波形發(fā)生器，80 GHz模擬帶寬, 256 GSa/s采樣率的M8199B。”

根據(jù)胡冰的介紹，M8199B已經(jīng)“深入無(wú)人區(qū)”，幫助到了很多前沿客戶的研究。比如，在《First 260-GBd Single-Carrier Coherent Transmission over 100 km Distance Based on Novel Arbitrary Waveform Generator and Thin-Film Lithium Niobate I/Q Modulator》一文中，提到是德科技和諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室合作產(chǎn)生了全球首個(gè)260GBd相干傳輸，距離超過(guò)100公里，就是基于任意波發(fā)生器和薄膜鈮酸鋰I/Q調(diào)制器實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)于未來(lái)深入到1.6T，甚至3.2T的預(yù)研是非常有意義的。

圖 | 224 Gbps / 1.6T 業(yè)內(nèi)最完整解決方案

而隨著SerDes朝向224Gbps/lane方向演進(jìn)，還需要更多的新一代測(cè)試設(shè)備，比如224Gbps 電信號(hào)測(cè)試需要更快速的誤碼率分析儀器M8050A，224Gbps光信號(hào)測(cè)試需要120GHz光帶寬的示波器N1032A、N1032B，多模測(cè)試方案需要67GHz光器件分析儀N4373E、衰減器N7768C以及時(shí)鐘恢復(fù)N1077B等。

下一代數(shù)據(jù)中心與高速數(shù)字總線

從應(yīng)用落地層面來(lái)講，PCIe總線標(biāo)準(zhǔn)正在從4.0演進(jìn)到5.0的階段。相較前代PCIe 4.0的16GT/s，PCIe 5.0將信號(hào)速率翻倍到了32GT/s，極高的信號(hào)速率，使得PCIe 5.0能夠更好的支持對(duì)吞吐量要求高的高性能設(shè)備，如用于AI的GPU、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

對(duì)于該領(lǐng)域，是德科技推出了針對(duì)PCIe 5.0的分析儀和訓(xùn)練器，支持100多個(gè) LTSSM 測(cè)試，用以檢查 2.5-32 GT/s 鏈路訓(xùn)練，并且支持調(diào)入預(yù)配置設(shè)置文件，可快速設(shè)置訓(xùn)練器和分析儀。

圖 | 是德科技推出PCIe 5.0訓(xùn)練器和分析儀

此外，為了全面賦能前沿通信技術(shù)，是德科技還在PathWave Design 2023中更新了一些功能，包括完整的內(nèi)存（DDR5/LPDDR5/HBM3）設(shè)計(jì)平臺(tái)，優(yōu)化的仿真流程；全面的Serdes (Ethernet, PCIe, USB, MIPI)仿真和建模技術(shù)；電源完整性設(shè)計(jì)引入傳導(dǎo)EMI和輻射EMI等新功能。

寫在最后

技術(shù)創(chuàng)新，測(cè)試先行，是德科技將持續(xù)關(guān)注未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)，并和產(chǎn)業(yè)鏈上的合作伙伴一起，推出更多有實(shí)用性的產(chǎn)品，來(lái)助力通信等電子產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。