50G在目前下一代網(wǎng)絡中的關鍵作用

  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)、流視頻和云計算等下一代（NG）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)敏感型應用的繁榮，驅(qū)動了帶寬需求火箭般的增長。網(wǎng)絡運營商需要從25G SFP端口的部署基礎上升級容量，并實現(xiàn)成本的最小化?；赟FP光收發(fā)器系列速度從10G提升至25G, 50G將是SFP數(shù)據(jù)率提升的下一個目標。

  SFP56模塊利用已經(jīng)廣泛應用于400G收發(fā)器的成熟50G技術，在QSFP-DD封裝(QSFP56-DD)中使用8路50G。SFP56技術對于當前網(wǎng)絡運營商來說是一項將現(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

  另一個重要的因素是如今交換機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。單個交換機、路由器或服務器可以同時使用傳統(tǒng)的低速連接和新的高速連接，僅僅通過插拔合適的收發(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ASIC直連。更重要的是，大多數(shù)SFP56端口可以同時向后兼容現(xiàn)有SFP+和SFP28收發(fā)器。

  思科正在打造一個全面的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

  達到50G

  帶寬需求迫使行業(yè)需要達到最高的數(shù)據(jù)率。這種趨勢反過來也推動了交換機和光模塊的發(fā)展。從用戶的角度來看，數(shù)據(jù)率的片面增長似乎是合乎邏輯的。在現(xiàn)實中，朝更高速度的演進始于基于現(xiàn)有峰值數(shù)據(jù)速率的多通道收發(fā)器，然后在技術成熟后再補足單通道收發(fā)器。例如，當25G SerDes發(fā)布時，市面上最快的收發(fā)器是QSFP+（4x10G）。但是供應商沒有利用新的25G SerDes和ASIC來生產(chǎn)SFP28交換機端口和配套模塊，而是立即專注于開發(fā)QSFP28（4x25G）收發(fā)器。至于SFP28市場則是后來才成熟起來的。、

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，即早期市場重點是QSFP56-DD和QSFP56，但現(xiàn)在 SFP56市場正在擴大。

  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編碼開銷，可以將信號的物理線路速率提高到26.5625 Gbaud。

  SFP56電口基于單通道50G四級脈沖幅度調(diào)制（PAM4）。作為NRZ調(diào)制中的二進制信號的替代，PAM4將成對的二進制1和0編碼為具有四種幅度級別的單個符號（見圖 4）。換句話說，PAM4信令使得每個符號傳輸兩位成為可能。解碼只涉及反轉(zhuǎn)過程。

圖4 四級脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號對每個符號編碼兩比特，使得數(shù)據(jù)速率是線路速率的兩倍。

  由于PAM4在每個符號時隙中傳輸兩比特，因此它將信號帶寬減半。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現(xiàn)51.125 Gb/s的實際數(shù)據(jù)速率。SFP56電口專為56 Gb/s的信號速率而設計，以適應OTN開銷。

  這種PAM4電調(diào)制是在搭載50G SerDes的交換機中實現(xiàn)的，它被許多新的交換機ASIC 使用，包括Cisco Silicon OneTM系列（見圖5）。

圖5 Cisco Silicon One系列 50G SerDes（藍色）可商用產(chǎn)品型號。

  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、高性能計算(HPC)網(wǎng)絡、服務提供商接入和園區(qū)網(wǎng)絡應用。這包括：

  · SFP-50G 直連銅纜（DAC） — 專為服務器到服務器和服務器到交換機連接而設計的銅纜跳線，最長5 m。

  · SFP-50G 短鏈路（SL）模塊 — 用于最長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，最長傳輸達100米，具體使用取決于網(wǎng)絡配置。

  · SFP-50G長距離傳輸（LR）模塊 — 采用單模光纖設計，鏈路傳輸可長達15公里（采用FEC前向糾錯技術）。

  由于并非每家行業(yè)公司都準備好轉(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)絡運營商靈活開展50G演進

  所有產(chǎn)品均符合相關的IEEE標準（見表 3）。一定程度上，它們與其他采用IEEE標準的25G和50G接口實現(xiàn)互操作。每個產(chǎn)品都在Cisco® SFP56端口上經(jīng)過測試和認證，以保證性能和可靠性。

表2  50G光接口標準

  總結

  50G — 網(wǎng)絡運營商的實用升級路徑

  SFP56外形尺寸是服務提供商數(shù)據(jù)速率發(fā)展路徑的關鍵。與25G模塊相比，它的數(shù)據(jù)速率翻了一番。從歷史來看，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，這使它們能夠直接連接到50G QSFP28交換機ASIC，這在許多應用中都是一個優(yōu)勢。

  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源銅纜。