光介面 MSA:CWDM4、PSM4、100G Lambda、ZR/ZR+
定義一個可插拔模組需要三類文件。封裝形式 MSA(SFP、QSFP-DD、OSFP)確定機械結構和電氣引腳;管理規範(SFF-8472、SFF-8636、CMIS)確定記憶體映射;而 光介面 — 波長、功率、傳輸距離、編碼 — 則來自正式標準(以太網對應 IEEE 802.3,光纖通道對應 T11,InfiniBand 對應 IBTA,傳輸網對應 ITU-T),或者來自 介面 MSA:一群廠商就標準組織尚未(或還沒來得及)制定的 PMD 達成一致意見。數據中心裏許多最常見的光模組所用的正是 MSA 介面,它們的名字既出現在標簽上,也出現在 SFF-8024 代碼和 CMIS 應用裏。
介面 MSA 為何存在
IEEE 針對每種速率只標準化少數幾種傳輸距離(以 100G 為例:SR4、LR4、ER4,後來又加入 DR、 FR1、LR1)。營運商則希望有更便宜的 2 km 和 500 m 方案、雙纖多模、雙向單纖,以及可插拔的相干 DWDM — 於是廠商用幾個月就寫出了 MSA,而不必等 IEEE 項目耗費的數年時間。其中不少後來被 IEEE 條款採納或取代,但 MSA 的名字保留了下來。
目錄一覽
| MSA / 組織 | 成立時間 | 定義內容 | 介質與傳輸距離 | 代碼 |
|---|---|---|---|---|
| 10x10 MSA | 2011 | 以 10 × 10G 波長實現 100G(CFP) | SMF 2 / 10 / 40 km | 舊式 |
| 100G PSM4 | 2014 | 4 × 25G 並行單模,1310 nm,MPO | SMF 500 m | 表 4-4 07h |
| 100G CWDM4 | 2014 | 4 × 25G,波長 1271–1331 nm CWDM,雙纖 LC | SMF 2 km | 06h |
| CLR4 Alliance | 2014 | 面向免 FEC 運行設計的 CWDM4 變體 | SMF 2 km | 17h |
| SWDM Alliance | 2015 | 40G/100G SWDM4:雙纖 MMF 上的 4 個波長,850–940 nm | OM4/OM5 100–150 m | 1Fh / 20h |
| 4WDM MSA | 2017 | 100G 4WDM-10 / -20 / -40,採用 LAN-WDM 波長 | SMF 10 / 20 / 40 km | 22h–24h |
| 100G Lambda MSA | 2017 | 每波長 100G 的 PAM4:100G-FR、100G-LR、400G-FR4、400G-LR4-10,後續加入 100G-ER1-30/40 | SMF 2 / 10 / 30–40 km | 26h、27h、48h、49h |
| 400G BiDi MSA | 2018 | 400G-BD4.2 — 4 對雙纖 MMF 上的 8 × 50G,每根光纖兩個波長 | MMF 70–150 m | 後併入 IEEE 400GBASE-SR4.2 |
| OIF 400ZR | IA 2020 | QSFP-DD/OSFP 中的 400G 相干 DWDM(16QAM、CFEC),放大城域網 | SMF 80–120 km(放大) | 4Ah(對應 IEEE 的 400GBASE-ZR) |
| OpenZR+ MSA | 2020 | 在 400ZR 基礎上擴展:oFEC、100–400G 多速率、更長傳輸距離、QPSK/8QAM/16QAM | SMF 區域網 | CMIS 應用 |
| OpenROADM MSA | 2016 | 營運商主導的 100–400G 相干方案,附帶開放線路系統 YANG 模型 | SMF 長途 | CMIS 應用 |
| 800G Pluggable MSA | 2019 | 800G-FR4(4 × 200G,2 km)與 800G-PSM8 / DR8(8 × 100G,500 m) | SMF | 800G 介質 ID |
| OpenEye MSA | 2019 | 面向 50G–400G 的模擬(無 DSP)PAM4 光模組,用於降低功耗和時延 | SMF / MMF | 廠商自定義 |
| COBO | 2015 | 板載光模組封裝形式與管理(使用 CMIS) | — | 02h 類識別碼 |
| CFP MSA | 2009 | 面向 40G–400G 的 CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 封裝形式,含相干的 CFP2-DCO/ACO | — | 封裝形式 |
| 25G / 50G Ethernet Consortia | 2014 / 2016 | 早於 IEEE 802.3by / 802.3cd 的單通道 25G 和 50G 以太網 | — | 已被 IEEE 採納 |
| QSFP-DD、OSFP、SFP-DD、DSFP MSA | 2016–2018 | 封裝形式,以及(與 OIF 共同制定的)CMIS/MIS 管理方式 | — | 封裝形式 |
表中年份為各組織的成立或首次發佈年份;確切日期和版本請查閱各 MSA 官網。
MSA 與 IEEE:互通性陷阱
| 配對 | 是否互通? | 原因 |
|---|---|---|
| 100G CWDM4 ↔ 100G CLR4 | 通常可以 | 波長相同;CLR4 規定免 FEC 運行 — 主機 FEC 設定必須匹配 |
| 100G CWDM4 ↔ 4WDM-10 | 否 | 4WDM 使用 LAN-WDM 波長(1295–1310 nm),而非 CWDM |
| 100G PSM4 ↔ 100GBASE-DR4 / 400G DR4 拆分 | 否 | PSM4 是 4 × 25G NRZ;DR 是每根光纖 100G PAM4 |
| 100G-FR / 100G-LR(Lambda MSA) ↔ 100GBASE-FR1 / LR1(IEEE) | 是 | IEEE 採納了該 MSA 的參數 |
| 400G-FR4(MSA) ↔ 400GBASE-FR4(IEEE) | 是 | 同上 |
| 400ZR ↔ OpenZR+ | 僅在 400ZR 模式下 | ZR+ 模組通常也支援 400ZR 應用 |
| 40G SWDM4 ↔ 40GBASE-SR4 | 否 | 雙纖 MMF 四波長方案,對比並行 MPO |
務必以模組的兼容性代碼為準,而不是宣傳名稱: 兼容性代碼、 物理層不匹配。
這些光模組的應用場景
- 數據中心 leaf/spine — PSM4 和 CWDM4 曾主導 100G;400G-FR4/DR4 和 800G-DR8 延續了同樣的思路(以太網光介面)。
- 園區與企業 MMF — SWDM4 和 BiDi 讓雙纖 OM3/OM4 得以複用於 40G/100G。
- 城域網與 DCI — 400ZR/ZR+ 用可插拔模組取代了轉發器(相干與長途傳輸)。
- AI 集群 — 按照 800G MSA 和 IEEE 802.3df 的定義使用 800G DR8/2×FR4 (AI 結構中的光模組)。
在 CodingBox 中
CodingBox 會在 Check transceiver 中根據 SFF-8024 代碼和 CMIS 應用 ID 給出 MSA 介面的名稱 — 100G CWDM4、400G-FR4、400ZR — 因此無論標籤上寫的是甚麼,模組真正的介面都清晰可見。