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上圖是以太網聯盟最新發佈的《2024以太網路線圖》，詳細介紹了各行業應用對以太網速率的要求。与以往不同的是，隨著AI人工智能的興起，2024版路線圖新增了“AI人工智能和ML機器學習”板塊，并將其置於中心C位，足見其對以太網發展的影響力。

1. AI人工智能和ML機器學習
2. 建築和工業自動化應用
3. 車載網
4. 企業和校園應用
5. 電信移動服務提供商
6. 超大規模數據中心雲服務提供商

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上圖為最新的介面和術語表，其傳輸介質還是分銅纜和光纜兩部分 (WiFi不在本次討論範圍)。

   從10M到10G的乙太網應用以銅纜連接為主，其特點是連接大部分的網絡終端設備，接點數量巨大，但傳輸距離較短 (通常在100米以內，除了10Base-T1L最長可支援1000米以內的10M低速應用)。當然銅纜被廣泛應用的另外一個原因是其能支援PoE乙太網供電，在為終端設備提供數據傳輸的同時進行供電。總之，銅纜介面的成本低，效費比高，更經濟實用。

   而10G以上的乙太網應用，特別是40G、100G、400G乃至800G、1.6T的超高速網路連接，則祇有光纜才能勝任了。數據中心300米以內的應用採用多模光纖解決方案效費比更高，但更長距離的光纖傳輸就衹能依賴單模光纖解決方案了。在常用的光纖連接方式中，多模光纖通常會選用MPO多芯並行傳輸模式，而單模光纖則更傾向於採用雙芯LC波分複用的傳輸技術 (PON技術的單芯雙向雙路或單芯雙向三路傳輸技術不在本次的討論範圍之內)。

   從2024乙太網路線圖和最新的介面和術語表可見，400Gbps已經成為當前AIDC數據中心主流的速率要求，而更大型更高端的智算中心已經開始在探索如何部署800Gbps甚至1.6Tbps的網絡傳輸了。那我們又該通過哪些方式來有效地提昇光傳輸速率呢？

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從上圖的光模組速率組合圖可知，以100Gbps傳輸速率的實現方式為例，可以採用4組單通道25G速率的並行傳輸（4*25G）、2組單通道50G速率的Bidi傳輸（2*50G）或1組單通道100G速率的傳輸三種方式來實現。由此可見，想要實現乙太網的超高速網絡傳輸，要麼提昇單通道的傳輸速率，要麼增加傳輸的通道數，具體實現方式如下：

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1, 通過改善光信號的調製方式來有效提高單通道信號的傳輸速率。目前最成熟且效費比高的光信號調製方式為NRZ不歸零編碼（Non-Return to Zero，又稱脈衝調幅二級編碼PAM-2），可實現25G的單通道傳輸速率；如採用PAM-4脈衝調幅四級編碼，則可實現50G的單通道傳輸速率；而更高速率的單通道傳輸速率，則需採用Coherent  channel 相干通道技術的16-QAM正交載波調製進行編碼，可實現100G單通道傳輸速率。這種16-QAM的編碼方式並非光信號獨有的調製方式，WiFi 5等採用的是更加複雜的QAM編碼，如下圖所示：

提升單通道信號的傳輸速率可以通過改進光信號的調製方式來實現。目前，較為成熟且具有高性價比的光信號調製技術包括以下幾種：

• NRZ 不歸零編碼（Non-Return to Zero，也稱為脈衝幅度調製二級編碼 PAM-2）: 這種技術可實現每通道25G的傳輸速率，且在現有設備中應用廣泛。

• PAM-4 脈衝幅度調製四級編碼: 相比NRZ，PAM-4技術增加了調製的階數，每通道可以支援50G的傳輸速率。

• 16-QAM 正交幅度調製: 對於需要更高速率的傳輸，通常採用相干通道技術的16-QAM編碼來實現每通道100G的傳輸速率。

2, 通過增加光纖通道數的方式來有效提高光傳輸速率。

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A.為了提高光纖網絡的傳輸速率，一種有效的方法是通過擴展物理通道的數量，這主要取決於光模組的封裝技術，這些光模組有不同的形式因素。以下是一些常見的光模組形式：

• SFP (Small Form-factor Pluggable)

  可以理解為GBIC的升級版，採用雙通道封裝，支持1G傳輸速率。

• SFP+

  基於SFP封裝，支持更高的10G傳輸速率。

• QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable)

  具備四通道封裝，相當於四個SFP的通道數。

• QSFP-DD (Double Density)

  是QSFP的雙密度版本，擁有8個通道，相當於8個SFP的通道數。

• OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable)

  也採用8通道封裝，提供與QSFP-DD類似的高密度傳輸支持。

隨著光模組封裝技術的不斷發展，這些形式因素在通過增加通道數量來提升傳輸速率方面發揮了關鍵作用。然而，需要注意的是，封裝技術的進步也會增加光纖通道的數量和總體成本。因此，在設計成本效益高、速度快的網絡時，需要在性能和成本之間找到平衡。

B.為實現更高的傳輸速率，光纖技術透過增加虛擬通道數來提升效能，以下為重點說明：

1. 技術核心
   
   • 主要應用於單模光纖的波分複用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）技術。
   • 利用增加額外的雷射器來提升通道數，實現多波長同時傳輸。
2. 技術特點與挑戰
   
   • 優勢：顯著提升光纖的帶寬使用效率，適合高需求的應用場景。
   • 挑戰：
     增加雷射器會導致功耗升高。
     系統架構更為複雜，安裝與維護成本較高。
3. 應用場景
   
   • 波分複用技術主要被電信運營商用於以下需求：
     遠距離傳輸：高效支持長距離信號傳輸。
     大帶寬需求：滿足數據流量激增的需求。
     高速率應用：適用於高速數據通信場景，例如數據中心互聯和骨幹網絡傳輸

透過波分複用技術，光纖傳輸的效能獲得顯著提升，成為滿足未來高速網絡需求的重要方案之一。

總結來說，我們對乙太網超高速網路傳輸的實際需求以及如何提升和實現超高速網路傳輸的方式有了更全面的理解，為深入了解AIDC智算中心的預端接光纜解決方案奠定了基礎