| 产品概述

400G光模块是一种高速率的光通信产品，其主要功能是实现光电信号的转换，确保数据在高速光纤网络中的高效传输。与100G光模块、200G光模块相比，400G光模块不仅提供了更高的数据吞吐量，还具备更高的集成度、更低的功耗和更长的传输距离。它采用更先进的调制和复用技术，能够满足超大规模超算中心、智算中心的高带宽需求，同时优化网络建设成本，提高网络的可靠性和稳定性。

400G光模块的封装形式多样，包括QSFP-DD（Quad Small Form-factor Pluggable Double Density，双密度四通道小型可插拔）、OSFP（Octal Small Form-factor Pluggable，八通道小型可插拔）、QSFP112（Quad Small Form-factor Pluggable 112）等。QSFP-DD、OSFP和QSFP112三种封装形式都广泛应用在以太网，而IB网络则用的是OSFP和QSFP112封装。

| 工作原理

400G光模块的核心功能是实现电信号与光信号的相互转换，并通过高速光纤进行数据传输。其基本工作原理如下：

电信号输入与调制：400G光模块接收来自网络设备（如交换机或路由器）的高速电信号，并通过调制技术（50G PAM4或100G PAM4）将电信号转换为光信号。PAM4（四电平脉冲幅度调制）是一种常见的信号调制方式，通过将单通道的数据流分成多个不同的幅度等级，提高数据传输速率，从而在有限带宽下实现更高的数据吞吐量。

光信号的传输：经过调制后的光信号通过激光器（如DFB、EML或硅光芯片）发射到光纤中，并以高速率进行长距离传输。为了提高带宽利用率，400G光模块通常采用多通道并行传输，如4×100G或8×50G的模式，每个通道分别传输不同的数据流，以实现总速率达400Gbps的高速数据传输。

光信号接收与解调：在接收端，光模块的光电探测器（如PIN或APD探测器）将光信号转换回电信号。然后，信号经过DSP（数字信号处理）芯片进行均衡、降噪、解调和误码校正（FEC），最终输出稳定的高速电信号给网络设备。

误码校正（FEC）：由于高速光信号在传输过程中容易受到光纤衰减、色散和噪声干扰，400G光模块通常集成前向纠错（FEC）技术，以提高信号质量并降低误码率（BER）。这对于长距离和高密度互联尤为重要，可显著提升系统的可靠性和稳定性。

| 产品标准

400G光模块的研发和应用需要遵循多个国际标准，以确保产品的互操作性、兼容性和可靠性。主要涉及的标准包括：

IEEE 802.3bs：该标准定义了400Gbps以太网（400GE）的相关技术规范，包括物理层（PHY）、链路层（MAC）以及传输格式等内容。它规定了不同传输介质下的400G以太网实现方案，如400GBASE-SR8、400GBASE-DR4、400GBASE-FR4和400GBASE-LR4等。

OIF（光互连论坛）标准：OIF主要制定光网络互联标准，包括相干光模块的规范、光电接口定义等。对于400G相干光模块，OIF定义了CFP2-DCO（Digital Coherent Optics）和400 ZR等标准，确保400G相干光技术能够在城域网和骨干网中实现长距离传输。

MSA（多源协议）：MSA由多家光通信厂商共同制定，涵盖光模块的封装规格、光接口类型、电接口信号定义等内容。400G光模块的主流封装形式QSFP-DD、OSFP、COBO（板载光学）等，均由MSA组织制定。

光纤传输标准：400G光模块适用于不同类型的光纤，如单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。其接口通常采用LC或MPO连接器，以适应短距离和长距离传输需求。例如，400GBASE-SR8采用MPO-16接口，支持100米以内的多模光纤传输，而400GBASE-LR4则采用LC双工接口，支持10公里以上的单模光纤传输。

| 产品应用

400G光模块凭借其高带宽、低延迟和高集成度的优势，广泛应用于以下领域：

超算中心

高速数据传输：超算中心需要大量的并行计算，节点间的数据交换速度至关重要。400G光模块提供高达400Gbps的传输速率，有效满足超算对带宽和低延迟的需求。

高效连接：支持超算系统内计算节点、存储设备和网络之间的高速互联，提升整体计算效率。

大规模并行计算：处理复杂的科学计算和模拟任务时，400G光模块确保多个节点之间的数据流动不成瓶颈，支持大规模并行计算。

低功耗和高可靠性：400G光模块的低功耗和稳定性，确保超算中心在高负载情况下的高效运行，优化能效比。

5G承载网
5G时代，核心网和数据中心之间的数据传输需求大幅增长，400G光模块成为承载网升级的关键组件。特别是在城域网和骨干网中，400G ZR/ZR+相干光模块可实现80-120公里的长距离传输，为电信运营商提供高效的网络扩展方案。

高性能计算（HPC）
HPC（高性能计算）系统在科学研究、气象预测、金融建模等领域发挥重要作用，对网络带宽和低延迟提出更高要求。400G光模块通过光互连技术，提供超高速的数据通信能力，提高计算集群的整体性能。

骨干网络与云互联
云服务提供商（如AWS、Google Cloud、Azure等）需要通过骨干网与全球各地的数据中心进行互联。400G光模块可帮助构建高速、低时延的云网络，实现更高效的数据分发和存储。