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DSP在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用趨勢

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發(fā)布時間：

2020-07-26

　　數(shù)據(jù)中心100G已經(jīng)開始規(guī)模使用，下一代400G預(yù)計在2020年開始逐步商用。對于400G應(yīng)用，最大的不同是引入了新型的調(diào)制格式PAM-4，已達到在同樣波特率(器件帶寬)下傳輸速率翻倍的效果，比如應(yīng)用于500米以下傳輸?shù)腄R4，單波速率需要達到100Gbps。為了實現(xiàn)該種速率應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心光模塊開始引入基于數(shù)字信號處理的DSP芯片取代過去的時鐘恢復(fù)芯片，用以解決光器件帶寬不足引起的靈敏度問題。DSP是否能如業(yè)界預(yù)計一樣，成為未來數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的廣泛解決方案?要回答這個問題，必須了解DSP到底能解決什么問題;其架構(gòu)是什么;未來的成本，功耗發(fā)展趨勢如何。

　　一.DSP解決的問題

　　在物理層傳輸領(lǐng)域，DSP最早在無線通信中得到應(yīng)用，其原因有三點：第一，無線頻譜屬于稀缺資源，而傳輸速率需求一直在增長，提高頻譜效率是無線通信根本的需求，因此必須需要DSP支持各種復(fù)雜高效率的調(diào)制方式。第二，無線信道的傳輸方程非常復(fù)雜，多徑效應(yīng)，高速運動中的多普勒效應(yīng)，使用傳統(tǒng)的模擬補償無法滿足無線信道的補償需求，而DSP能夠利用各種數(shù)學(xué)模型很好的補償信道傳輸方程。第三，無線通道的信噪比往往比較低，需要使用糾錯碼來提高接收機的靈敏度。

　　在光通信領(lǐng)域, DSP首先商用在長距離100G以上的相干傳輸系統(tǒng)中，其原因與無線通信類似，長距離傳輸中，由于光纖資源鋪設(shè)成本非常高，提高頻譜效率已達到在單根光纖上獲得更高的傳輸速率是運營商的必然需求。因此，在WDM技術(shù)使用之后，使用DSP支持的相干技術(shù)成了必然選擇。其次，在長距離相干傳輸系統(tǒng)中，色散效應(yīng)，發(fā)射、接受裝置及光纖本身帶來的非線性效應(yīng)，發(fā)送接收裝置引入的相位噪聲，使用一塊DSP芯片就能夠進行很方便的進行補償，而無需像過去在鏈路中放置色散補償光纖(DCF)。最后，在長距離傳輸中，由于光纖的衰減效應(yīng)，一般每80公里會使用光放大裝置(EDFA)對信號進行一次放大已達到上千公里的傳輸距離，每一次放大都會對信號引入噪聲，降低信號的信噪比，因此，在長距離傳輸過程中需要引入糾錯編碼(FEC)提高接收機的接收能力。