Page 19 - 网络电信2024年12月刊

用于云和AI数据中心的波段扩展多模光纤

陈皓 董浩 陈欣
康宁光通信

摘要：本文提出了一种新型的工作波段扩展多模光纤（HDR MMF），以支持单通道100G VCSEL
在更宽波长（850~910nm）范围内工作，实现100米的传输距离。文章使用Monta-Carlo方法模拟了
HDR MMF的最小模式带宽随工作波长的分布。结合多模光纤模式带宽（EMB）和色散带宽，分析了HDR
MMF的链路带宽和传输距离。最后测试了HDR MMF在850nm单波和BiDi应用的传输性能。这种波段扩展
的多模光纤为当前800Gb/s和未来1.6Tb/s的多模连接提供灵活的VCSEL波长选择和经济的部署。

关键词：多模光纤、有效模带宽、波段扩展、AI集群互连

1、介绍 多模连接方案的单通道速率在过去十年里经历了快速的演
进，从10G到25G，50G，以及现在的100G。基于GPU的连接的人
多模光纤（MMF）已被广泛用于短距离通信，例如数据中 工智能网络加速了连接方案的速率演进，最新的GPU架构推动了
心内部或园区的连接[1-2]。随着ChatGPT的出现，基于VCSEL和多 单通道200G的研究[3]。
模光纤的连接方案，因其较低的成本和功耗，也已应用于人工
智能集群内部的连接。图1是一个典型的AI集群架构图，图中的 图2 多模高速收发器演进方案路线图
AI集群包含多个可扩展单元Superpod，Superpod内部的服务器
和交换机之间的连接距离一般小于20米，而Superpod之间的交
换机的连接距离可达100米。这种两种应用场景下多模和单模连
接方案都是可行的选择，基于成本，功耗以及可靠性等因素考
虑，很多客户选择多模的连接方案。

图1 典型的AI集群，链接距离可达100米

图2是高速多模收发器演进的路线图。高速率的收发器
的实现方式有几种：更高的单通道数据速率（从目前的100G向
200G演进）；更高的调制格式（NRZ到PAM4）；更多光纤并行或
波分复用（WDM）。目前市场上有两种基于波分复用的收发器。
一种是单纤双向（BiDi）收发器[4]，使用850nm和910nm两个波
长传输，收发器速率可达800Gb/s和1.6Tb/s[5]。另一种是短波

网络电信 二零二四年十二月 17