光接口 MSA:CWDM4、PSM4、100G Lambda、ZR/ZR+
定义一个可插拔模块需要三类文档。封装形式 MSA(SFP、QSFP-DD、OSFP)确定机械结构和电气引脚;管理规范(SFF-8472、SFF-8636、CMIS)确定存储器映射;而 光接口 — 波长、功率、传输距离、编码 — 则来自正式标准(以太网对应 IEEE 802.3,光纤通道对应 T11,InfiniBand 对应 IBTA,传输网对应 ITU-T),或者来自 接口 MSA:一群厂商就标准组织尚未(或还没来得及)制定的 PMD 达成一致意见。数据中心里许多最常见的光模块所用的正是 MSA 接口,它们的名字既出现在标签上,也出现在 SFF-8024 代码和 CMIS 应用里。
接口 MSA 为何存在
IEEE 针对每种速率只标准化少数几种传输距离(以 100G 为例:SR4、LR4、ER4,后来又加入 DR、 FR1、LR1)。运营商则希望有更便宜的 2 km 和 500 m 方案、双纤多模、双向单纤,以及可插拔的相干 DWDM — 于是厂商用几个月就写出了 MSA,而不必等 IEEE 项目耗费的数年时间。其中不少后来被 IEEE 条款采纳或取代,但 MSA 的名字保留了下来。
目录一览
| MSA / 组织 | 成立时间 | 定义内容 | 介质与传输距离 | 代码 |
|---|---|---|---|---|
| 10x10 MSA | 2011 | 以 10 × 10G 波长实现 100G(CFP) | SMF 2 / 10 / 40 km | 旧式 |
| 100G PSM4 | 2014 | 4 × 25G 并行单模,1310 nm,MPO | SMF 500 m | 表 4-4 07h |
| 100G CWDM4 | 2014 | 4 × 25G,波长 1271–1331 nm CWDM,双纤 LC | SMF 2 km | 06h |
| CLR4 Alliance | 2014 | 面向免 FEC 运行设计的 CWDM4 变体 | SMF 2 km | 17h |
| SWDM Alliance | 2015 | 40G/100G SWDM4:双纤 MMF 上的 4 个波长,850–940 nm | OM4/OM5 100–150 m | 1Fh / 20h |
| 4WDM MSA | 2017 | 100G 4WDM-10 / -20 / -40,采用 LAN-WDM 波长 | SMF 10 / 20 / 40 km | 22h–24h |
| 100G Lambda MSA | 2017 | 每波长 100G 的 PAM4:100G-FR、100G-LR、400G-FR4、400G-LR4-10,后续加入 100G-ER1-30/40 | SMF 2 / 10 / 30–40 km | 26h、27h、48h、49h |
| 400G BiDi MSA | 2018 | 400G-BD4.2 — 4 对双纤 MMF 上的 8 × 50G,每根光纤两个波长 | MMF 70–150 m | 后并入 IEEE 400GBASE-SR4.2 |
| OIF 400ZR | IA 2020 | QSFP-DD/OSFP 中的 400G 相干 DWDM(16QAM、CFEC),放大城域网 | SMF 80–120 km(放大) | 4Ah(对应 IEEE 的 400GBASE-ZR) |
| OpenZR+ MSA | 2020 | 在 400ZR 基础上扩展:oFEC、100–400G 多速率、更长传输距离、QPSK/8QAM/16QAM | SMF 区域网 | CMIS 应用 |
| OpenROADM MSA | 2016 | 运营商主导的 100–400G 相干方案,附带开放线路系统 YANG 模型 | SMF 长途 | CMIS 应用 |
| 800G Pluggable MSA | 2019 | 800G-FR4(4 × 200G,2 km)与 800G-PSM8 / DR8(8 × 100G,500 m) | SMF | 800G 介质 ID |
| OpenEye MSA | 2019 | 面向 50G–400G 的模拟(无 DSP)PAM4 光模块,用于降低功耗和时延 | SMF / MMF | 厂商自定义 |
| COBO | 2015 | 板载光模块封装形式与管理(使用 CMIS) | — | 02h 类标识符 |
| CFP MSA | 2009 | 面向 40G–400G 的 CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 封装形式,含相干的 CFP2-DCO/ACO | — | 封装形式 |
| 25G / 50G Ethernet Consortia | 2014 / 2016 | 早于 IEEE 802.3by / 802.3cd 的单通道 25G 和 50G 以太网 | — | 已被 IEEE 采纳 |
| QSFP-DD、OSFP、SFP-DD、DSFP MSA | 2016–2018 | 封装形式,以及(与 OIF 共同制定的)CMIS/MIS 管理方式 | — | 封装形式 |
表中年份为各组织的成立或首次发布年份;确切日期和版本请查阅各 MSA 官网。
MSA 与 IEEE:互通性陷阱
| 配对 | 是否互通? | 原因 |
|---|---|---|
| 100G CWDM4 ↔ 100G CLR4 | 通常可以 | 波长相同;CLR4 规定免 FEC 运行 — 主机 FEC 设置必须匹配 |
| 100G CWDM4 ↔ 4WDM-10 | 否 | 4WDM 使用 LAN-WDM 波长(1295–1310 nm),而非 CWDM |
| 100G PSM4 ↔ 100GBASE-DR4 / 400G DR4 拆分 | 否 | PSM4 是 4 × 25G NRZ;DR 是每根光纤 100G PAM4 |
| 100G-FR / 100G-LR(Lambda MSA) ↔ 100GBASE-FR1 / LR1(IEEE) | 是 | IEEE 采纳了该 MSA 的参数 |
| 400G-FR4(MSA) ↔ 400GBASE-FR4(IEEE) | 是 | 同上 |
| 400ZR ↔ OpenZR+ | 仅在 400ZR 模式下 | ZR+ 模块通常也支持 400ZR 应用 |
| 40G SWDM4 ↔ 40GBASE-SR4 | 否 | 双纤 MMF 四波长方案,对比并行 MPO |
务必以模块的兼容性代码为准,而不是宣传名称: 兼容性代码、 物理层不匹配。
这些光模块的应用场景
- 数据中心 leaf/spine — PSM4 和 CWDM4 曾主导 100G;400G-FR4/DR4 和 800G-DR8 延续了同样的思路(以太网光接口)。
- 园区与企业 MMF — SWDM4 和 BiDi 让双纤 OM3/OM4 得以复用于 40G/100G。
- 城域网与 DCI — 400ZR/ZR+ 用可插拔模块取代了转发器(相干与长途传输)。
- AI 集群 — 按照 800G MSA 和 IEEE 802.3df 的定义使用 800G DR8/2×FR4 (AI 结构中的光模块)。
在 CodingBox 中
CodingBox 会在 Check transceiver 中根据 SFF-8024 代码和 CMIS 应用 ID 给出 MSA 接口的名称 — 100G CWDM4、400G-FR4、400ZR — 因此无论标签上写的是什么,模块真正的接口都清晰可见。