走近40G技術:40G市場與應用分析
隨着互聯網流量的爆炸式增長,傳統的10G網絡早已不能滿足用戶需求。無論是企業用戶或是個人用戶,高帶寬都成為一致願景。在這種大趨勢背景下,40G與100G的時代開始到來。但由於100G市場仍不成熟,40G成為大多數企業網絡升級10G網絡的優選方案。本文將深入探索40G網絡的發展,逐一呈現40G發展至今的成果。
40G以太網概述
早在2007年,IEEE 802.3ba工作組首次提出將40G以太網作為高速以太網項目之一。2010年,40G以太網被正式批准為IEEE 802.3ba標準,允許以太網幀以40gbit /s的速率傳輸。該標準同時定義了包括背板、銅線、多模單模光纖通信的物理層規範。隨着40G以太網的發展,802.3ba標準有了很多新的補充內容,如802.3bg-2011、802.3bj-2014、802.3bm-2015等。下表列出了一些40GbE相關的IEEE標準規範。
IEEE標準 | 時間 | 內容 |
---|---|---|
802.3ba | 2010-06 | 40G標準在1m背板,10m的銅線,100m多模光纖,10m的單模光纖上實現。 |
802.3bg | 2011-03 | 提供一個40Gbit/s 的PMD,該PMD與現有的單模光纖40Gbit/s客戶端接口兼容(OTU3/STM-256/OC-768/40G POS) |
802.3bm | 2015-02 | 40G以太網光纖 |
802.3bq | 2016-06 | 40GBASE-T可用於30m範圍內4對帶2個連接器的平衡雙絞線 |
40G以太網應用
在網絡層應用40G以太網通常需要一對QSFP+光模組與跳線相連,如OM4或OM3光纖跳線。40G光模組依次插入網絡服務器或其他組件(如40G交換機)。在所有40G應用中,40G跳線、40G光模組和40G交換機被認為是領先前三的40G以太網網絡應用。
40G跳線
40G跳線可分為40G以太網跳線和QSFP+光纖跳線。企業網中一般不採用40G銅線接入網絡,因為與10G銅線相比,其成本更高,可伸縮性更差,至今只有Cat8銅線可用於40G網絡。相反,40G光纖接入的組網方式要更加多樣化,可用的光纖跳線有40G的光纖分支跳線(如MTP-LC線纜)、主幹光纜(如MPO主幹光纜)和OM3、OM4、SMF等常規光纖跳線。企業網用戶經常將這些跳線同時使用來實現40G-40G傳輸,甚至是10G到40G的網絡升級。
40G光模組
根據IEEE與MSA制定的40G協議標準,市面上有兩類主要的40G模塊:QSFP+模塊和CFP模塊。QSFP+光模組有4條發送和4條接收通道,支持40G以太網單多模光纖應用。CFP模塊的尺寸規格比QSFP+更大,通常用於100G以太網,但也支持40G。這兩種模塊類型都有許多不同的接口類型。隨着網絡的發展,又不斷出現新的40G模塊端口和標準。下面列出了一些40G光模組的主要接口類型,要了解更多關於QSFP+和CFP模塊及其接口類型的詳細信息,可以參考《40G光模組綜合介紹——QSFP+和CFP》文章。
接口類型 | 標準 | 連接器 | 封裝類型 | 波長 | 最遠傳輸距離 |
---|---|---|---|---|---|
40GBASE-CR4(DAC) | 802.3ba | QSFP+ | QSFP+ | N/A | 10m (銅質雙絞線) |
40GBASE-SR4 | 802.3ba | MTP/MPO | CFP/QSFP+ | 850nm | 300m (OM3),400m (OM4) |
40GBASE-eSR4 | 品牌專有(非IEEE標準) | MTP/MPO | QSFP+ | 850nm | 300m (OM3),400m (OM4) |
40GBASE-SR-BiDi | 品牌專有(非IEEE標準) | LC | QSFP+ | 832~918nm | 100m (OM3),150m (OM4) |
40GBASE-LR4 | 802.3ba | LC | CFP/QSFP+ | 1310nm | 10km(SMF) |
40GBASE-ER4 | 802.3bm | LC | QSFP+ | 1310nm | 40km(SMF) |
40GBASE-LX4/LM4 | 品牌專有(非IEEE標準) | LC | QSFP+ | 1310nm | 150m (OM3/OM4),2km (SMF) |
40GBASE-PLR4 | 品牌專有(非IEEE標準) | MTP/MPO | QSFP+ | 1310nm | 10km (SMF) |
40G光模組和40G跳線搭配因其靈活性而被廣泛應用於40G網絡傳輸中。然而,隨着用戶對網速的要求越來越高,40G DAC和40G AOC在高密度網絡部署中越來越常見,尤其是短距離傳輸的數據中心組網。40G DAC和40G AOC一端或兩端都裝有QSFP+光模組,有着功耗低,方便維護,性能穩定等諸多優勢,是實現40G或4x10G光傳輸的高性價比方案。
40G以太網交換機
儘管多數IT人士判定10G網絡將在以太網市場長期佔據主導地位,但對企業來說,從10G以太網絡升級到40G甚至更高速度是保持企業競爭力的必然之選。由於大多數用戶仍在使用1G或10G的網絡,可提供多速率選擇的交換機更受用戶歡迎。因此,大多數交換機供應商都提供多速率交換機,可以處理10/25/40/100G速度,同時滿足用戶當前與未來的需求。正因如此,一個40G以太網交換機通常帶有一些SFP+、SFP28、QSFP+和QSFP28混合端口,在數據中心裡可用作核心交換機或脊層/聚合層交換機。
結論
儘管40G以太網正明顯呈上升趨勢發展,但下一代以太網究竟是向40G,25G或是100G發展的問題仍然懸而未決。適者生存,無論哪種方案將衝出重圍,目的都是為了滿足日益增長的互聯網需求,最後結果讓我們拭目以待。
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