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2020.07.26

DSP在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用趨勢

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(dá)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(dá)到100Gbps。為了實(shí)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?！　∫?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(diǎn)：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(yùn)動中的多普勒效應(yīng)，使用傳統(tǒng)的模擬補(bǔ)償無法滿足無線信道的補(bǔ)償需求，而DSP能夠利用各種數(shù)學(xué)模型很好的補(bǔ)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(jī)的靈敏度?！　≡诠馔ㄐ蓬I(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(dá)到在單根光纖上獲得更高的傳輸速率是運(yùn)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(jìn)行很方便的進(jìn)行補(bǔ)償，而無需像過去在鏈路中放置色散補(bǔ)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(jìn)行一次放大已達(dá)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(jī)的接收能力。

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