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海誉光告诉你100G数据中心的这些“距离”怎么分?

2021-06-28 05:18:35 深圳市海誉光通讯技术有限公司. 阅读

在开始分享光模块标准之前,先了解下光模块的标准化组织。对于光模块的定义主要是两个关键组织,即IEEE和MSA(Multi Source Agreement,多源协议),两者之间互补而又互相借鉴。

想必大家都知道IEEE是电子电气工程师协会,而802.3是IEEE下面的一个工作组,很多10G、40G、100G、400G的光模块标准都是由IEEE 802.3工作组提出的。

MSA是一种多供应商规范,相比IEEE算是一个民间的非官方组织形式,针对不同的光模块标准会形成不同的MSA协议,可以理解是产业内企业联盟行为。MSA除了定义光模块的结构封装(包括外形尺寸,电连接器,引脚分配等),也会定义电接口、光接口,从而形成完整的光模块标准。

很久以前光模块产业链很混乱,每个厂家都有各自的结构封装,开发的光模块有大有小,接口也是五花八门。为了解决这个问题,MSA多源协议应运而生,各厂家都遵循MSA提出的标准统一光模块的结构封装和相关接口,这就像手机充电口的标准化。针对100G,MSA定义的标准包括100G PSM4 MSA、100G CWDM4 MSA和100G Lambda MSA。

100G光模块标准

为了满足不同距离的100G互联场景,IEEE 以及MSA定义的100G标准超过十种,但是主流的是下面六种标准。

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100G光模块主流标准

其中100GBASE开头的标准都是IEEE 802.3提出的。


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如上图所示:

100GBASE-LR4名称中,LR表示long reach,即10Km,4表示四通道,即4*25G,组合在一起为可以传输10Km的100G光模块。

其中-R的命名规则如下:

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-R名词解释

100G短距光模块

100G短距光模块标准主要有100GBASE-SR10和100GBASE-SR4两种标准。当年为了满足市场上出现的100G需求, 100GBASE-SR10标准最早被提出且应用于100G的短距互联。

伴随着交换机ASIC芯片电接口速率从10Gpbs提升到25G bps,电接口标准从CAUI-10(10通道 x 10Gbps)升级到CAUI-4(4通道 x 25Gbps),通道从SR10的并行10通道减少到并行4通道,光模块的器件个数得以减少、成本得以降低、模块尺寸得以缩小、功耗得以降低。

光模块尺寸的减少使得交换机每1U空间可以提供的100G接口密度更大,基于以上的优势,目前100GBASE-SR4已经取代100GBASE-SR10成为目前主流的100G短距光模块标准。


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100GBASE-SR4 原理图

100G光模块封装

仅有光模块的光接口以及电接口规范是不够的,还需要配套的结构封装才能算是完整的光模块解决方案。100G光模块的封装格式主要有CFP、CFP2、CFP4以及QSFP28。

CFP最早被提出,短距传输应用100GBASE-SR10标准,长距传输应用100GBASE-LR4。但是,CFP尺寸实在太大了,随着光模块的集成度越来越高,后来的发展方向是把尺寸做小、功耗做低,CFP得以演进到CFP2、CFP4,再到后来出现的QSFP28。相比CFP4,QSFP28的尺寸更小、功耗更低,QSFP28更小的尺寸使得交换机拥有更高的端口密度(典型的形态是每块板卡可以部署36个100G接口)。目前QSFP28是数据中心内部100G光模块的主流封装格式。

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CFP/CFP2/CFP4/QSFP28光模块尺寸对比

之后总结一下,关于25G/100G数据中心内部互联光模块如何选择,建议大家不妨参考如下标准:

1.不超过100米的100G短距互联场景(TOR-LEAF),使用100GBASE-SR4 QSFP28光模块;

2.100米到500米的100G中距互联场景(LEAF-SPINE),使用100G PSM4 QSFP28光模块;

3.500米到2Km的100G中长距互联场景(LEAF-SPINE、SPINE-CORE),使用100G CWDM4 QSFP28光模块;

4.超过2Km的长距互联场景(CORE-MAN),使用100GBASE-LR4 QSFP28光模块。

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