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以太網世代、通道速率與電氣介面

自 10G 以來,每一種以太網速率都由一小組通道速率——10G、 25G、50G、100G,如今還有 200G 每通道——並行組合構建而成。了解某個速率由哪些通道組成,就能解釋模組的電氣介面、為甚麼拆分能用或不能用、為甚麼一個 100G 模組既可以是 4 × 25G 也可以是 1 × 100G,以及主機和模組在光信號具有意義之前必須先就哪些事項達成一致。

IEEE 802.3 項目時間線

年份修訂案速率通道信令說明
1998802.3z1000BASE-SX/LX/CX1.25 GBd 8B/10BGBIC → SFP 時代
1999802.3ab1000BASE-T4 對,PAM5銅纜 1G
2002802.3ae10GBASE-SR/LR/ER/LX410.3125 GBd 64B/66BXENPAK/X2/XFP → SFP+
2006802.3an / aq10GBASE-T / LRM銅纜 10G;帶 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 成為可能
2016802.3by25GBASE-SR/LR/CR1 × 25GSFP28;CA-25G-L/S/N 線纜等級
2017802.3bs200GBASE-FR4/LR4/DR4、400GBASE-SR16/DR4/FR8/LR850G PAM4(電氣側 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 光通道採納了 100G Lambda MSA
2022802.3ck / db每通道 100G 電氣(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)電氣側 8 × 100GOSFP / QSFP-DD800 中的 800G
~2026802.3dj每通道 200G 電氣與光;800GBASE-DR2、1.6TBASE-DR8212.5 GBd PAM41.6T OSFP-XD、OSFP

在這些之間填補空白的 MSA 介面(CWDM4、PSM4、ZR……):光介面 MSA

速率如何由通道構建

速率電氣通道(主機 ↔ 模組)光通道(典型)模組
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

當電氣通道數與光通道數不一致時,模組 DSP 中的齒輪箱(gearbox) 在兩者之間進行轉換——400GAUI-8 轉 DR4 是典型案例(調制與 DSP)。當兩者一致時(4 × 25G CAUI-4 轉 SR4),模組只是簡單的再定時器,甚至無需再定時。

電氣介面名稱

名稱通道數 × 速率用於
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+(再定時/並行物理介面)
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 數值包含了 FEC 和 64B/66B 開銷:25.78 GBd 承載 25 Gb/s 有效負載,53.125 GBd PAM4 承載 100 Gb/s。這些名稱出現在 CMIS 應用描述符中,作為主機介面那一半(SFF-8024)。

必須匹配的內容

  1. 電氣側的通道速率和數量——一個 4 × 25G 端口無法驅動 2 × 50G 模組,即使兩者都標稱「100G」。
  2. 調制方式——NRZ 通道和 PAM4 通道是不同的物理層。
  3. FEC——25G NRZ 通道用 RS(528),所有 PAM4 用 RS(544);按 PMD 決定是強制還是可選(FEC 與鏈路訓練)。
  4. 編碼方式——8B/10B(1G)對 64B/66B(10G+);雙速率模組兩種都會切換。
  5. 兩端的光 PMD——波長、光纖和傳輸距離見 光介面PMD 參考

模組在其身份資訊中聲明以上全部內容——標稱速率、編碼、合規或應用代碼——主機會拒絕其無法驅動的組合(速率與傳輸速度)。

在 CodingBox 中

Check transceiver 屏幕顯示標稱通道速率、編碼,以及對於 CMIS 模組,每個應用的主機介面 ID,因此你可以在模組接入端口之前,一眼看出它是 4 × 25G 還是 2 × 50G。

承載 802.3dj 通道的 1.6T 封裝形式:OSFP224(8 × 200G)和 OSFP-XD(16 × 100G)。

這些通道組合的主機側名稱——CAUI-4、400GAUI-8、800GAUI-8——及其 C2M 合規點、OIF CEI 映射與電光通道轉換:XGMII、XAUI 與 AUI 系列


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