800GbE 與 1.6TbE 光電通訊：高速乙太網路發展、應用與測試方案
在 AI 時代與大數據應用爆發的背景之下，雲端運算、VR/AR、物聯網等應用皆需要更高速且穩定的網路連線。隨著資料中心紛紛部署 PCIe Gen6、交換器晶片不斷升級，乙太網路也從 400GbE 邁向 800GbE 甚至 1.6TbE 的新高度。本文將深入探討高速乙太網路在光電通訊領域的最新發展趨勢、常見光模組介面，以及對測試方案的需求。
AI圖片引用：https://dahetalk.com/2018/04/08/
一、800GbE 與 1.6TbE 的重要性
. 1面臨 AI 與大數據時代的挑戰
- 海量資料傳輸需求：AI 模型訓練和推論需要處理龐大資料，網路頻寬成為瓶頸。
- 雲端服務升級：虛擬/擴增實境（VR/AR）、物聯網（IoT）及即時串流應用日趨普及，對高速乙太網路需求越來越高。
2. 乙太網路規格快速演進
- IEEE 802.3df 標準推進：從 10 Mbps 演進到 400 Gbps，只花了短短幾十年。未來 800GbE、1.6TbE 更是業界關注重點。
- 交換器晶片與 SerDes 升級：51.2Tbps 乃至 102.4Tbps 的交換器晶片開始導入 200 Gbps ~ 224 Gbps SerDes 技術，讓網路埠速率可達 800GbE、1.6TbE 以上。
二、800GbE 技術概況
1. 可插拔式光模組的主流架構
- QSFP-DD 與 OSFP：雙密度四通道小型可插拔（QSFP-DD）以及八通道小型可插拔（OSFP）為目前市場主流。
- PAM4 技術：PAM4（Pulse Amplitude Modulation 4-level）是實現高密度、高速傳輸的關鍵。
- 8×100G PAM4（53 Gbaud）
- 4×200G PAM4（106 Gbaud）
2. 功耗與散熱議題
- 高密度部署產生高功耗：800GbE 光模組的能耗遠高於 400GbE，對資料中心的散熱提出巨大挑戰。
- 降功耗方案：如 DSP 晶片優化、線性驅動可插拔光學器件（LPO），以及電吸收調制器（TRO）等技術仍在持續研發。
三、1.6TbE：下一個傳輸世代
1. 共同封裝光學 (CPO) 的發展
- 光學模組與 ASIC 整合：在 1.6TbE 節點，勢必考慮將光學重計時與轉換整合到晶片封裝內部，以縮短訊號路徑。
- 散熱挑戰：CPO 將功耗集中於單一封裝內，需要更先進的液冷技術或創新冷卻解決方案。
2. 未來標準化進程
- IEEEE 802.3df：業界預計此標準將在未來幾年正式發布並加速 1.6TbE 的普及。
- 應用場景：AI 巨量運算、超大型資料中心、5G/6G 前傳與回傳皆可能率先部署 1.6TbE。
四、高速乙太網路測試方案
1. 量測需求
- 多通道、高速取樣：在 53~106 Gbaud 的 PAM4 信號下，需要精確的眼圖量測與抖動分析。
- 整合 CDR：時脈回復單元（CDR）能確保量測信號的準確性，對 800GbE 和 1.6TbE 測試至關重要。
2. 典型量測設備
- Keysight N1092 DCA-M 系列取樣示波器
- 1～4 個光學/電氣通道選擇，支援 NRZ 及 PAM4（至 53 Gbaud）
- 內建時脈回復（CDR）選項，量測精度高、噪聲低
- Anritsu MP2110A (BERTWave)
- 將 BERT（位元錯誤率測試器）與取樣示波器整合
- 可擴充至 4 組光學通道，同時量測 10G ~ 800G 系列光模組
- 內建 CDR，簡化量測環境佈置
3. 800GbE vs 1.6TbE比較圖
表格來源：https://www.2cm.com.tw/2cm/zh-tw/tech/85AAAF91FC694F65B7E49C20711CB364
五、結論與未來展望
800GbE 與 1.6TbE 已成為高速乙太網路發展的兩大里程碑，對資料中心、AI 計算、雲端服務皆具關鍵影響。
- 短期看 800GbE：作為 400GbE 的直接升級，800GbE 在量產與應用部署上更具可行性。
- 中長期觀察 1.6TbE：共同封裝光學 (CPO) 等新興技術將逐漸成熟，未來散熱與封裝創新也會帶動市場需求。
- 測試解決方案不可或缺：為了確保高速傳輸品質，業界需要更精密的取樣示波器與 BERT 工具來進行量測、分析與驗證。
面對 AI 與大數據的高速運算浪潮，部署 800GbE 與 1.6TbE 能夠顯著提升網路骨幹效能，帶動新一波技術升級與產業革新。只要掌握正確的關鍵技術與測試方案，將能在這波高速乙太網路熱潮中搶得先機。
六、測試設備與方案
因應800GbE技術為目前主流替換技術以銜接高戴寬與傳輸訴求，創旭精密提供業界800G主流光電測試方案:
是德N1092 系列DCA-M取樣示波器
N1092A/B/C/D/E DCA-M DCA-M 採樣示波器高精度、低成本的光學和電波形分析解決方案，包括20 Gb/s 至53 GBaud 的解決方案、低的噪聲和抖動以及高吞吐量與快速採樣率集成CDR功能。
以照客戶對於光接口與電接口需求選型A/B/C/D/E型號
產品重點
- 1、2、4 個光學通道或 1 個光 學 + 2 個電氣或 2 個光學 + 2 個電氣通道
- 單模和多模相容
- 支援 20-30 GBd NRZ、PAM4 和 53 GBd PAM4
- 提供整合式時脈回復功能（選項 CDR）
安立知MP2110A取樣示波器
BERTWave MP2110A 是內建 4 通道取樣示波器 (眼圖分析) 和BERT (位元錯誤率測試器) ，專為 10G 至 800G 光學模組的生產檢查所設計的多合一測量儀器，其設計有助於提高產線生產力，同時降低成本。
產品重點
- 多合一最多 4 通道 25G BERT
- 依需求擴充至 4 組光接口通道取樣示波器 並內建用於取樣示波器的時脈回復單元
- 支援的應用：評估 10G/25G/50G/100G/200G/400G/800G 光傳輸模組、光纜以及數據中心、核心/都會網路、 4G/5G 行動回程與 5G 行動前向回程所使用相關的物理層性能 傳輸路徑：Ethernet、eCPRI/RoE、CPRI、SDH/SONET、OTN、InfiniBand、Fibre Channel 光收發器/模組：SFP28、QSFP28、CFP2/4/8、SFP56、QSFP56、OSFP、QSFP-DD 纜線： Active Optical Cable（AOC）、Direct Attach Cable（DAC） 裝置： TOSA、ROSA、High-Speed Optical Engine、PHY、Driver IC、CPO