50G在目前下一代網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵作用

  基于25G SFP收發(fā)器形態(tài)相同，50G SFP收發(fā)器可以提供比前者多一倍的傳輸速率。

  諸如物聯(lián)網(wǎng)、流視頻和云計(jì)算等下一代（NG）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)敏感型應(yīng)用的繁榮，驅(qū)動(dòng)了帶寬需求火箭般的增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要從25G SFP端口的部署基礎(chǔ)上升級(jí)容量，并實(shí)現(xiàn)成本的最小化。基于SFP光收發(fā)器系列速度從10G提升至25G, 50G將是SFP數(shù)據(jù)率提升的下一個(gè)目標(biāo)。

  SFP56模塊利用已經(jīng)廣泛應(yīng)用于400G收發(fā)器的成熟50G技術(shù)，在QSFP-DD封裝(QSFP56-DD)中使用8路50G。SFP56技術(shù)對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)將現(xiàn)有的SFP28鏈路數(shù)據(jù)率提升一倍的有效方式。

表1 可插拔收發(fā)器命名格式和數(shù)據(jù)率

  另一個(gè)重要的因素是如今交換機(jī)制造商可以制造兼容1G、10G、25G和50G收發(fā)器的SFP56端口，這種變革提供了巨大的靈活性。單個(gè)交換機(jī)、路由器或服務(wù)器可以同時(shí)使用傳統(tǒng)的低速連接和新的高速連接，僅僅通過(guò)插拔合適的收發(fā)器。

  SFP56收發(fā)器與SFP28收發(fā)器相同的形態(tài)下可以傳輸多一倍的數(shù)據(jù)率，因而顯著減少每比特成本。SFP56形態(tài)將功耗最小化并將面板密度最大化。收發(fā)器可與搭配50G串行器/解串器（SerDes）的最新一代交換機(jī)ASIC直連。更重要的是，大多數(shù)SFP56端口可以同時(shí)向后兼容現(xiàn)有SFP+和SFP28收發(fā)器。

  思科正在打造一個(gè)全面的SFP56產(chǎn)品組合，包括SMF、MMF、DAC和工溫收發(fā)器，即SFP-50G產(chǎn)品線。

圖1 思科SFP-50G收發(fā)器

  達(dá)到50G

  帶寬需求迫使行業(yè)需要達(dá)到最高的數(shù)據(jù)率。這種趨勢(shì)反過(guò)來(lái)也推動(dòng)了交換機(jī)和光模塊的發(fā)展。從用戶的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)率的片面增長(zhǎng)似乎是合乎邏輯的。在現(xiàn)實(shí)中，朝更高速度的演進(jìn)始于基于現(xiàn)有峰值數(shù)據(jù)速率的多通道收發(fā)器，然后在技術(shù)成熟后再補(bǔ)足單通道收發(fā)器。例如，當(dāng)25G SerDes發(fā)布時(shí)，市面上最快的收發(fā)器是QSFP+（4x10G）。但是供應(yīng)商沒(méi)有利用新的25G SerDes和ASIC來(lái)生產(chǎn)SFP28交換機(jī)端口和配套模塊，而是立即專注于開(kāi)發(fā)QSFP28（4x25G）收發(fā)器。至于SFP28市場(chǎng)則是后來(lái)才成熟起來(lái)的。、

圖2 為增加新型交換ASIC版本之間的數(shù)據(jù)率，業(yè)界轉(zhuǎn)向使用多通道收發(fā)器。單通道版本需要更加緊湊、更加便宜以及更低功耗。

  如今，50G SerDes也發(fā)揮著同樣的作用，即早期市場(chǎng)重點(diǎn)是QSFP56-DD和QSFP56，但現(xiàn)在 SFP56市場(chǎng)正在擴(kuò)大。

  圖3 數(shù)據(jù)率增加依靠串行器/解串器（SerDes）ASIC的可用性。從歷史上看，高密度接口總是出現(xiàn)在單通道接口之前。

  什么是SFP56？

  SFP56是一種小型化外形尺寸可插拔以太網(wǎng)收發(fā)器。SFP56在50 Gb/s有效載荷之上有具備256b/257b編碼開(kāi)銷，可以將信號(hào)的物理線路速率提高到26.5625 Gbaud。

  SFP56電口基于單通道50G四級(jí)脈沖幅度調(diào)制（PAM4）。作為NRZ調(diào)制中的二進(jìn)制信號(hào)的替代，PAM4將成對(duì)的二進(jìn)制1和0編碼為具有四種幅度級(jí)別的單個(gè)符號(hào)（見(jiàn)圖 4）。換句話說(shuō)，PAM4信令使得每個(gè)符號(hào)傳輸兩位成為可能。解碼只涉及反轉(zhuǎn)過(guò)程。

圖4 四級(jí)脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號(hào)對(duì)每個(gè)符號(hào)編碼兩比特，使得數(shù)據(jù)速率是線路速率的兩倍。

  由于PAM4在每個(gè)符號(hào)時(shí)隙中傳輸兩比特，因此它將信號(hào)帶寬減半。調(diào)制格式讓使用25 GHz速率以50 Gb/s傳輸數(shù)據(jù)成為可能。在SFP56中，26.5625 Gbaud的物理線路速率可以實(shí)現(xiàn)51.125 Gb/s的實(shí)際數(shù)據(jù)速率。SFP56電口專為56 Gb/s的信號(hào)速率而設(shè)計(jì)，以適應(yīng)OTN開(kāi)銷。

  這種PAM4電調(diào)制是在搭載50G SerDes的交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)的，它被許多新的交換機(jī)ASIC 使用，包括Cisco Silicon OneTM系列（見(jiàn)圖5）。

圖5 Cisco Silicon One系列 50G SerDes（藍(lán)色）可商用產(chǎn)品型號(hào)。

  思科SFP-50G產(chǎn)品系列

  思科SFP-50G收發(fā)器產(chǎn)品組合包括各種高密度、低功耗的 50G 千兆以太網(wǎng)連接選擇，適用于數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算(HPC)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)提供商接入和園區(qū)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。這包括：

  · SFP-50G 直連銅纜（DAC） — 專為服務(wù)器到服務(wù)器和服務(wù)器到交換機(jī)連接而設(shè)計(jì)的銅纜跳線，最長(zhǎng)5 m。

  · SFP-50G 短鏈路（SL）模塊 — 用于最長(zhǎng)30 m距離的光纖跳線，目的是替代有源光纜（AOC）。

  · SFP-50G短距傳輸（SR）模塊 — 使用OM3/OM4/OM5多模光纖的收發(fā)器，最長(zhǎng)傳輸達(dá)100米，具體使用取決于網(wǎng)絡(luò)配置。

  · SFP-50G長(zhǎng)距離傳輸（LR）模塊 — 采用單模光纖設(shè)計(jì)，鏈路傳輸可長(zhǎng)達(dá)15公里（采用FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)）。

  由于并非每家行業(yè)公司都準(zhǔn)備好轉(zhuǎn)向50G，因此該產(chǎn)品線還需要具備兼容25G接口能力。值得一提的是，SFP-50G正是“雙速率”，即支持50G和25G數(shù)據(jù)速率。

圖6 雙倍速率SFP收發(fā)器讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商靈活開(kāi)展50G演進(jìn)

  所有產(chǎn)品均符合相關(guān)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表 3）。一定程度上，它們與其他采用IEEE標(biāo)準(zhǔn)的25G和50G接口實(shí)現(xiàn)互操作。每個(gè)產(chǎn)品都在Cisco® SFP56端口上經(jīng)過(guò)測(cè)試和認(rèn)證，以保證性能和可靠性。

表2  50G光接口標(biāo)準(zhǔn)

  總結(jié)

  50G — 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的實(shí)用升級(jí)路徑

  SFP56外形尺寸是服務(wù)提供商數(shù)據(jù)速率發(fā)展路徑的關(guān)鍵。與25G模塊相比，它的數(shù)據(jù)速率翻了一番。從歷史來(lái)看，這種在相同外形尺寸下的速度提升顯著降低了每比特成本。SFP56 模塊使用PAM4信號(hào)，這使它們能夠直接連接到50G QSFP28交換機(jī)ASIC，這在許多應(yīng)用中都是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

  全面SFP56產(chǎn)品組合包括用于各種距離的單模光纖和多模光纖的收發(fā)器，以及用于短距離互連的有源和無(wú)源銅纜。