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以太网世代、通道速率与电接口

自 10G 以来,每一种以太网速率都由一小组通道速率——10G、 25G、50G、100G,如今还有 200G 每通道——并行组合构建而成。了解某个速率由哪些通道组成,就能解释模块的电气接口、为什么拆分能用或不能用、为什么一个 100G 模块既可以是 4 × 25G 也可以是 1 × 100G,以及主机和模块在光信号具有意义之前必须先就哪些事项达成一致。

IEEE 802.3 项目时间线

年份修订案速率通道信令说明
1998802.3z1000BASE-SX/LX/CX1.25 GBd 8B/10BGBIC → SFP 时代
1999802.3ab1000BASE-T4 对,PAM5铜缆 1G
2002802.3ae10GBASE-SR/LR/ER/LX410.3125 GBd 64B/66BXENPAK/X2/XFP → SFP+
2006802.3an / aq10GBASE-T / LRM—铜缆 10G;带 EDC 的多模 220 m
2010802.3ba40GBASE-SR4/LR4/CR4、100GBASE-SR10/LR4/ER44 × 10G / 10 × 10G / 4 × 25GQSFP+、CFP
2014802.3bj100GBASE-CR4/KR44 × 25G NRZ引入 RS-FEC (528,514)
2015802.3bm100GBASE-SR4、CAUI-4、40GBASE-ER44 × 25GQSFP28 成为可能
2016802.3by25GBASE-SR/LR/CR1 × 25GSFP28;CA-25G-L/S/N 线缆等级
2017802.3bs200GBASE-FR4/LR4/DR4、400GBASE-SR16/DR4/FR8/LR850G PAM4(电气侧 8 × 50G)RS-FEC (544,514) KP4
2018802.3cd50GBASE-SR/FR/LR/CR、100GBASE-SR2/DR/CR2、200GBASE-SR4/CR450G PAM4 通道SFP56、QSFP56
2019–21802.3cn / cu50/200/400G 40 km ER;100GBASE-FR1/LR1、400GBASE-FR4/LR4-6100G PAM4 光通道采纳了 100G Lambda MSA
2022802.3ck / db每通道 100G 电气(100GAUI-1、400GAUI-4、800GAUI-8);每通道 100G VCSEL(SR1、SR4、VR)106.25 GBd PAM4QSFP112、OSFP 800G
2024802.3df800GBASE-DR8/SR8/VR8、-DR4(每通道 200G 光)电气侧 8 × 100GOSFP / QSFP-DD800 中的 800G
~2026802.3dj每通道 200G 电气与光;800GBASE-DR2、1.6TBASE-DR8212.5 GBd PAM41.6T OSFP-XD、OSFP

在这些之间填补空白的 MSA 接口(CWDM4、PSM4、ZR……):光接口 MSA。

速率如何由通道构建

速率电气通道(主机 ↔ 模块)光通道(典型)模块
10G1 × 10G(XFI/SFI)1 × 10GSFP+
25G1 × 25G(25GAUI)1 × 25GSFP28
40G4 × 10G(XLAUI/XLPPI)4 × 10G(SR4、LR4)QSFP+
50G1 × 50G PAM4 或 2 × 25G1 × 50G PAM4SFP56
100G4 × 25G(CAUI-4)4 × 25G(SR4、LR4、CWDM4、PSM4)QSFP28
100G2 × 50G(100GAUI-2)或 1 × 100G(100GAUI-1)1 × 100G PAM4(DR、FR1、LR1)QSFP28/QSFP56/QSFP112、SFP112
200G4 × 50G(200GAUI-4)或 8 × 25G4 × 50G(FR4、SR4、DR4)QSFP56
400G8 × 50G(400GAUI-8)或 4 × 100G(400GAUI-4)4 × 100G(DR4、FR4、LR4)或 8 × 50G(SR8、FR8)QSFP-DD、OSFP
800G8 × 100G(800GAUI-8)8 × 100G(DR8、2×FR4)或 4 × 200G(DR4)OSFP、QSFP-DD800
1.6T8 × 200G8 × 200G(DR8)OSFP-XD、OSFP

当电气通道数与光通道数不一致时,模块 DSP 中的齿轮箱(gearbox) 在两者之间进行转换——400GAUI-8 转 DR4 是典型案例(调制与 DSP)。当两者一致时(4 × 25G CAUI-4 转 SR4),模块只是简单的再定时器,甚至无需再定时。

电气接口名称

名称通道数 × 速率用于
XAUI4 × 3.125 GBd(8B/10B)XENPAK、X2、早期 10G
XFI / SFI1 × 10.3125 GBdXFP / SFP+
25GAUI1 × 25.78 GBdSFP28
XLAUI / XLPPI4 × 10.3125QSFP+(再定时/并行物理接口)
CAUI-10 / CAUI-410 × 10.3125 / 4 × 25.78CFP / QSFP28、CFP4
50GAUI-2 / 50GAUI-12 × 25.78 / 1 × 26.5625 GBd PAM4SFP56
100GAUI-4 / -2 / -14 × 25.78 / 2 × 26.56 PAM4 / 1 × 53.125 PAM4QSFP28 → QSFP112
200GAUI-8 / -4 / -28 × 25.78 / 4 × 26.56 PAM4 / 2 × 53.125 PAM4QSFP56 → QSFP112
400GAUI-16 / -8 / -416 × 25.78 / 8 × 26.56 PAM4 / 4 × 53.125 PAM4CFP8 → QSFP-DD/OSFP
800GAUI-88 × 53.125 GBd PAM4OSFP、QSFP-DD800

GBd 数值包含了 FEC 和 64B/66B 开销:25.78 GBd 承载 25 Gb/s 有效负载,53.125 GBd PAM4 承载 100 Gb/s。这些名称出现在 CMIS 应用描述符中,作为主机接口那一半(SFF-8024)。

必须匹配的内容

  1. 电气侧的通道速率和数量——一个 4 × 25G 端口无法驱动 2 × 50G 模块,即使两者都标称「100G」。
  2. 调制方式——NRZ 通道和 PAM4 通道是不同的物理层。
  3. FEC——25G NRZ 通道用 RS(528),所有 PAM4 用 RS(544);按 PMD 决定是强制还是可选(FEC 与链路训练)。
  4. 编码方式——8B/10B(1G)对 64B/66B(10G+);双速率模块两种都会切换。
  5. 两端的光 PMD——波长、光纤和传输距离见 光接口与 PMD 参考。

模块在其身份信息中声明以上全部内容——标称速率、编码、合规或应用代码——主机会拒绝其无法驱动的组合(速率与传输速度)。

在 CodingBox 中

Check transceiver 屏幕显示标称通道速率、编码,以及对于 CMIS 模块,每个应用的主机接口 ID,因此你可以在模块接入端口之前,一眼看出它是 4 × 25G 还是 2 × 50G。

承载 802.3dj 通道的 1.6T 封装形式:OSFP224(8 × 200G)和 OSFP-XD(16 × 100G)。

这些通道组合的主机侧名称——CAUI-4、400GAUI-8、800GAUI-8——及其 C2M 合规点、OIF CEI 映射与电光通道转换:XGMII、XAUI 与 AUI 系列。


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