网络基础设施与测试设备的下一步发展方向

回顾2022年，5G建设进入后周期，应用加速落地；接入网中千兆光纤入户已经普及，个别地方已经出现万兆网；自动驾驶产生的大数据催生出边缘网络与边缘计算；远距离传输网从100G、400G、600G发展到了800G；数据中心PCIe接口从第4代逐步向第5代转变。

图 | 网络基础设施的技术演进路线图

展望未来，6G进入预研阶段；50G PON将成为下一代接入网方向；人工智能硬件将得到进一步扩展，或进入量子阶段；传输网朝着800G/1.6T继续发展；数据中心第5代PCIe接口应用将批量落地，第6代进入全面研发阶段。

是德科技作为测试工具供应商，在很多前瞻技术方面必须走在行业发展的前面。而是德科技大中华区新兴技术市场经理杜吉伟直言：“我们的产品和技术不是凭空出现的，而是基于市场需求，为了满足客户真正所需而推出的。”

接入网的下一代技术

在下一代接入网技术中，中国有可能跳过25G PON直接采用50G PON，而50G PON跟以前不一样的地方在于系统发送端和接收端都采用了均衡技术，此外50G PON还在接收端使用了雪崩二极管, 其噪声性能和光电二极管不同, 在TDEC分析时，需要改变接收端的定义，所以在分析时需要引入一些新的测试项目来替代原来的TDEC分析。

图 | 是德科技与生态合作，推出为50G PON优化的TDEC测量

杜吉伟表示：“是德科技正在全球的头部企业在ITU G.9804.3 项目上进行合作，从而开发出为50G PON优化的TDEC测量。上图是测试软件及其测试实例，经过13 tap FFE均衡之后，TDEC值是 1.4 dB，相比均衡处理之前的2.2 dB有了很大的改进。”

超级计算机的下一步走向

中国数据中心工作组（China Data Center Committee，CDCC）的数据与预测，2019年，中国在线运行服务器的数量和数据中心用电量分别为1200万台和810亿度，美国则为1700万台和1150亿度。而根据是德科技给出的数据，大规模数据中心的能耗成本占总体运营成本的50%以上。

这意味着，在下一代超级计算机中，能耗问题将是技术变革的焦点。据悉，当前人们正在尝试采用人工智能来进一步降低数据中心的能耗，比如谷歌表示其使用人工智能已能够将能源使用减少40%。

量子计算的一大应用正是人工智能，当前量子计算机的能耗是超级计算机的0.002%，数据隐形传输和纠缠等新概念向网络开放，并通过量子加密在每个物理层保证数据安全。但是量子计算机的研发也面临许多挑战，比如量子比特的扩展和规模化、低噪声、用于量子电路的识别和开发错误缓冲技术等。此外，在量子操控层面也面临挑战，比如系统搭建的便捷度、系统的稳定和可信赖度以及系统的集成度等。

图 | 是德科技推出M5200、M5300系列产品助力量子计算前沿技术研究

杜吉伟认为：“量子计算将在未来20年，还是30年，甚至35年进入商业化阶段，业界有不同的声音，但有一点是一致的，那就是量子计算早晚会商业化。就是德科技而言，推出了M5200、M5300系列产品助力量子计算前沿技术的研究，解决规模化之后带来的易用性、可扩展性问题，同时提供可信赖的性能。”

传输网和下一代数据中心

根据一些分析机构的研究，近几年来，网络上数据流量的年复合增长率在25%以上，而作为互联网的核心，传输网和数据中心的数据流量占据了整个互联网数据流量的80%以上。

是德科技网络基础设施和数据中心业务拓展经理胡冰认为：“2022年是一个重要的时间节点

，800G Direct (56Gbaud PAM4)技术和400G Coherent (50+Gbaud )技术已经正式进入比较成熟的商业化阶段。展望未来2~3年，800G Gen I Direct (56 Gbaud PAM4)技术、800G Gen II and 1.6T Direct (112Gbaud PAM4)以及Terabit Coherent (120+Gbaud )技术将成为主流的研究方向。”

图 | 传输网和下一代数据中心的吞吐速率每18个月翻一番

传输网和下一代数据中心的吞吐速率每18个月会翻一番，这种技术革新的速度不仅对整个行业的标准有影响，同时对于整个产业链上下游的厂商，包括测试仪表厂商的测试能力都是一个非常大的挑战。

以核心设备交换芯片为例，其容量已经从2016年前的3.2 Tbps发展到现在的51.2 Tbps，下一代如果再翻一番就要达到102.4 Tbps，这对信号引出中的通道数、芯片体积和功耗要求都是巨大的挑战。

因此，对下一代技术的更迭，不管是速率还是吞吐量的提高，有三个维度可以考虑：一是提高单通道的速率；增加通道数；通过复杂的调制格式传递更多的数据量。

胡冰表示：“在传输网上，相干光通信的调制方式之前是比较复杂和昂贵的，同时它还需要通过DSP技术进行复杂的色散和通道的补偿，所以它的入行门槛很高，导致市面上真正在做相关研发的厂商不太多。但是，现在相干光通信技术已经趋于成熟，成为了远距离、高带宽光传输的主流技术。对此，是德科技推出了一系列任意波形发生器，为相干光通信的解决方案提供相应的测试方法。比如针对速率超过128 GBd 相干光应用需要用的新一代任意波形发生器，80 GHz模拟带宽, 256 GSa/s采样率的M8199B。”

根据胡冰的介绍，M8199B已经“深入无人区”，帮助到了很多前沿客户的研究。比如，在《First 260-GBd Single-Carrier Coherent Transmission over 100 km Distance Based on Novel Arbitrary Waveform Generator and Thin-Film Lithium Niobate I/Q Modulator》一文中，提到是德科技和诺基亚贝尔实验室合作产生了全球首个260GBd相干传输，距离超过100公里，就是基于任意波发生器和薄膜铌酸锂I/Q调制器实现的，这对于未来深入到1.6T，甚至3.2T的预研是非常有意义的。

图 | 224 Gbps / 1.6T 业内最完整解决方案

而随着SerDes朝向224Gbps/lane方向演进，还需要更多的新一代测试设备，比如224Gbps 电信号测试需要更快速的误码率分析仪器M8050A，224Gbps光信号测试需要120GHz光带宽的示波器N1032A、N1032B，多模测试方案需要67GHz光器件分析仪N4373E、衰减器N7768C以及时钟恢复N1077B等。

下一代数据中心与高速数字总线

从应用落地层面来讲，PCIe总线标准正在从4.0演进到5.0的阶段。相较前代PCIe 4.0的16GT/s，PCIe 5.0将信号速率翻倍到了32GT/s，极高的信号速率，使得PCIe 5.0能够更好的支持对吞吐量要求高的高性能设备，如用于AI的GPU、网络设备等。

对于该领域，是德科技推出了针对PCIe 5.0的分析仪和训练器，支持100多个 LTSSM 测试，用以检查 2.5-32 GT/s 链路训练，并且支持调入预配置设置文件，可快速设置训练器和分析仪。

图 | 是德科技推出PCIe 5.0训练器和分析仪

此外，为了全面赋能前沿通信技术，是德科技还在PathWave Design 2023中更新了一些功能，包括完整的内存（DDR5/LPDDR5/HBM3）设计平台，优化的仿真流程；全面的Serdes (Ethernet, PCIe, USB, MIPI)仿真和建模技术；电源完整性设计引入传导EMI和辐射EMI等新功能。