新一代的以太网接口

IEEE有史以来第一次同时发布了两个以太网标准:40gigabit Ethernet (40GE)和100gigabit Ethernet (100GE),这两个标准都由802.3ba Task Force定义。

在其历史上第一次,IEEE发布了两个以太网标准同时:40千兆以太网(40GE)和100千兆以太网(10GE),由802.3BA任务力定义。

预计40GE最初将用于支持成本敏感的应用程序,如2020欧洲杯预赛交换机聚合和高性能服务器互连,而100GE将用于核心路由器互连和DWDM传输设备互连等需求。一旦需要更高的性能或更高的密度,并且随着部署量的增加,其成本降2020欧洲杯预赛低,100GE也将用于数据中心。

以太网的演变

40GE的光接口,也称为光学“物理媒体依赖性”或PMD,定义为以下内容:

* 40GBASE-SR4:OM3级多模光纤(MMF)上的最大连杆长度为100米。

40GBASE-LR4:单模光纤(SMF)上的最大链路长度为10公里。

100GE定义的pmd如下:

* 100GBASE-SR10: om3级多模光纤(MMF)的最大链路长度为100米。

100GBASE-LR4:单模光纤(SMF)上的最大链路长度为10公里。

100GBASE-ER4:单模光纤(SMF)上的最大链路长度为40公里。

以下是对这些接口用于这些接口的技术方法的更详细描述,以及可以支持各种40GE和100GE PMD的几个已经存在或正在定义的若干光收发器模块形式因素的描述。

40g以太网接口

40GE光模块与主机板之间定义了两种电接口。两者都基于四个独立的车道,每条车道传输10.3125Gbps。第一个被称为“40Gigabit Attachment Unit Interface”,简称XLAUI,假设光模块内部具有重计时功能。第二个称为“40gb并行物理接口”,或XLPPI,假设模块中没有重定时。

已经为IEEE 802.3Ba为40GE定义了两个光学PMD接口,用于多模,另一个用于单模光纤:

* 40GBASE-SR4:该光学接口基于四个独立的全双工10.3125Gbps光学链路,支持OM3型(即,2000 MHz * km带宽)多模光纤的最大距离为100米。四个独立的850nm激光器用作发射器,每个变送器连接到四个独立的光纤。类似地,接收器包括连接到另一组四个独立纤维的四个照片探测器。在典型的实现中,这八根纤维将是单个光纤带电缆的一部分,通过单个MPO / MTP型光学连接器连接到收发器模块。

* 40GBASE-LR4:该光学接口基于1300nm窗口中的四个不同的CWDM波长,每个电路波长为10.3125Gbps,并在标准单模光纤上支撑10公里的最大距离。四个独立的未冷却的CWDM激光器用作变送器,并且四个波长被光学多路复用成单个光纤。接收器遵循类似的配置,其中输入光纤上的四个CWDM波长被光学多路分解成四个独立的照片检测器。此PMD在此PMD上使用双面模式光纤集合,类似于10GBASE-LR或1000BASE-LX接口。

此外,最近的IEEE 802.3bg任务力当前目前定义了40gBase-FR,基于单个1550nm 40g激光器,该新的40GE PMD,其针对电信运营商环境中的多协议应用,但预计不会以显着的卷运送更传统的以太网应用程序。

目前支持40GE pmd的光模块有两种:

* CFP。这项最近的多项源协议(MSA)于2009年3月宣布,其中吉他是其创始成员之一。它定义了机械功能,基于MDIO的管理界面,电连接器和热插拔模块的引脚,可支持各种40G和100G以太网,SONET / SDH和OTN应用。它还包括热管理系统的定义。有关CFP的更多信息可以获得在这里.CFP形态因子可以支持40GBASE-SR4、40GBASE-LR4和40GBASE-FR pmd,并提供到主板的XLAUI电接口。

* QSFP:这个较老的MSA还定义了机械特性,基于i2c的管理接口,电连接器和热插拔的引脚,高密度的形状因子。最初是为了支持4x2.5G接口而创建的,最近它的规范已经更新为支持4x10G应用程序,如40GE和InfiniBand QDR。该文件(也称为QSFP+)目前由SFF委员会根据SFF-8436进行维护。QSFP形式因子只能支持40GBASE-SR4和40GBASE-LR4 pmd,且该pmd与主板的XLPPI电接口不定时。由于场地和热管理的限制,预计串行40G pmd(如40GBASE-FR或ITU-T G.693接口)在不久的将来不可能由QSFP形式因子支持。

100g以太网接口

还定义了两种类型的电接口以互连100GE光收发器模块和主板。两者都基于10个独立的车道,每个车道每次携带10.3125Gbps。第一,名为“100Gigabit附件单元接口”或CaUI,假设在光学收发器模块内部存在重度功能,而第二个称为“100千兆和并行物理接口”或CPPI,则在模块中禁止重视。

为100GE定义了三个PMD光接口,一个用于多模光纤,另外两个用于单模光纤:

* 100GBASE-SR10:该光接口基于10条独立的全双工10.3125Gbps光链路,支持om3型(即2000mhz *km带宽)多模光纤的最大距离100米。发射机使用10个独立的850nm激光器,每个激光器连接到10根独立的光纤。类似地,接收器由10个光电探测器连接到另一组10个独立的光纤。在一个典型的实现中,这20根光纤将是一根光纤带电缆的一部分,通过一个MPO/ mtp型光连接器连接到收发模块。

* 100GBASE-LR4:该光接口基于4个不同的LAN-WDM波长,在1300 nm波段,每个波长传输速率为25.8Gbps,支持标准单模光纤的最大距离为10公里。四个独立的,冷却的LAN-WDM激光器被用作发射器,它们被光多路复用成一根光纤。接收器采用类似的配置,入射光纤上的四个LAN-WDM波长被光分解成四个独立的光电探测器。该PMD采用双工单模光纤,类似于40GBASE-LR4接口。这个PMD需要在光收发模块内部实现一个Serdes(或“Gearbox”)IC,以便将10x10G CAUI电接口转换为4x25G。

* 100GBASE-ER4:该光接口基于4个不同的LAN-WDM波长,在1300纳米的窗口,每一个传输速率为25.8Gbps,支持标准单模光纤的最大距离40公里。四个独立的,冷却的LAN-WDM激光器被用作发射器,它们被光多路复用成一根光纤。接收器遵循类似的配置,光纤上进入收发模块的四个LAN-WDM波长经过一个光放大器,然后它们被光解复用成四个独立的光探测器。该PMD采用双工单模光纤,类似于40GBASE-LR4接口。这个PMD还需要一个Serdes IC在模块。

目前也有两种光模块形式可以支持这些100GE pmd:

* CFP:上面描述的CFP形式因子可以支持100GBASE-SR10, 100GBASE-LR4和100GBASE-ER4 pmd,带有到主板的CAUI电接口。如前所述,100G LR4和ER4接口需要CFP模块内的Serdes IC。* CXP:这也是一个新的形式因素,它已经被InfiniBand行业协会(IBTA)为高性能计算(HPC)应用程序定义。CXP规范定义了这种可热插拔、高密度形状元件的机械特性、基于iec的管理接口、电连接器和引脚。创建支持12x10Gbps的应用程序,如Infiniband QDR,它也可以支持10x10.3125Gbps的应用程序,如100GBASE-SR10 PMD,与主机板的非重新计时的CPPI电接口。CXP形式因子不能支持10km或40km单模pmd。

未来的形式因素

光电集成的进步以及25Gbps电I/O的标准化(在OIF CEI-28G-VSR下)有望在可预见的未来为100GBASE-LR4应用提供更高密度的形式因子,称为CFP2。这种新的形状因子仍需由MSA定义,预计其宽度约为CFP的一半,同时功耗显著降低。

在多模前面(MMF)上,InfiniBand市场预计将在很快定义一个名为QSFP2的新表单因素,这将支持使用25Gbps 850nm VCSELS在多模光纤上的4x25g并行光学应用程序。IEEE很可能会根据此架构定义PMD,该架构将被称为“100GBASE-SR4”并且可以使用QSFP2来实现。越进一步进入未来,通过后续生成光子学集成,QSFP2形状因子也可以支持100GBASE-LR4 PMD。

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