传统数据中心重要基于10G网络架构，为了适应AI、深度进建、大数据推算等业务的规模部署，下一代数据中心架构在向25G/100G网络架构演进，在国内已经看到BAT等互联网巨头都实现了规模部署。

建设25G/100G数据中心必要大量100G光
？，在网络建设成本中占比力高，100G光
？槌叨榷加心男，我们又该若何选择呢
？今天就为各人单一梳理下数据中心100G光
？尺度以及封装体式。

100G光
？槌叨茸橹

在起头分享光
？槌叨戎，先相识下光
？榈某叨然橹。对于光
？榈慕缢抵匾橇礁龉丶橹，即IEEE和MSA（Multi Source Agreement，多源和谈），两者之间互补而又相互借鉴。

想必各人都知路IEEE是电子电气工程师协会，而802.3是IEEE下面的一个工作组，好多10G、40G、100G、400G的光
？槌叨榷际怯蒊EEE 802.3工作组提出的。

MSA是一种多供给商规范，相比IEEE算是一个民间的非官方组织大局，针对分歧的光
？槌叨然嵝纬煞制绲腗SA和谈，能够理解是产业内企业联盟行为。MSA除了界说光
？榈慕峁狗庾埃ㄔ毯硇纬叽，电衔接器，引脚分配等），也会界说电接口、光接口，从而形成齐全的光
？槌叨。

很久以前光
？椴盗春芑炻，每个厂家都有各自的结构封装，开发的光
？橛写笥杏，接口也是五花八门。为相识决这个问题，MSA多源和谈应运而生，各厂家都遵循MSA提出的尺度统一光
？榈慕峁狗庾昂陀泄亟涌，这就像手机充电口的尺度化。针对100G，MSA界说的尺度蕴含100G PSM4 MSA、100G CWDM4 MSA和100G Lambda MSA。

100G光
？槌叨

为了满足分歧距离的100G互联场景，IEEE 以及MSA界说的100G尺度超过十种，但是主流的是下面六种尺度。

▲100G光
？橹髁鞒叨

其中100GBASE开头的尺度都是IEEE 802.3提出的。

如上图所示：

100GBASE-LR4名称中，LR暗示long reach，即10Km，4暗示四通路，即4*25G，组合在一路为能够传输10Km的100G光
？。

其中-R的定名规定如下：

▲-R名词诠释

除了IEEE提出的100GBASE系列尺度，为何MSA还提出了PSM4以及CWDM4尺度呢
？

100GBASE-SR4和100GBASE-LR4是IEEE界说的最常用的100G接口规范。但是对于大型数据中心内部互联场景，100GBASE-SR4 支持的距离太短，不能满足所有的互联需要，而100GBASE-LR4成本太高。因而，MSA为市场带来了中距离互联的解决规划，PSM4和CWDM4是这次革命的产品。

当然100GBASE-LR4的能力齐全覆盖了CWDM4，但在2Km传输的场景下， CWDM4规划成本更低，更具竞争力。

下图是100GBASE-LR4以及100G CWDM4的道理图：

▲ 100GBASE-LR4道理图

▲100G CWDM4道理图

LR4和CWDM4从道理上类似，都是通过光学器件MUX以及DEMUX将4条并行的25G通路波分复用到一条100G光纤链路上。不外两者存在几点区别：

LR4使用的光学MUX/DEMUX器件更贵

CWDM4界说的是20nm 的CWDM距离，由于激光器的波长温漂个性约莫是0.08nm/°C，0~70°C工作领域内的波长变动约莫是5.6nm，通路自身也要留一些隔离带。

通路一：1264.5~1277.5nm

通路二：1284.5~1297.5nm

通路三：1304.5~1317.5nm

通路四：1324.5~1337.5nm

而LR4则界说了4.5nm的LAN-WDM距离。

通路一：1294.53~1296.59nm

通路二：1299.02~1301.09nm

通路三：1303.54~1305.63nm

通路四：1308.09~1310.19nm

通路距离越大，对光学MUX/DEMUX器件的要求就越低，能够节俭成本。

LR4使用的激光器更贵，功耗更大

CWDM4使用DML（Direct Modulated Laser，直接调造激光器），而LR4使用EML（Electro-absorption Modulated Laser，电吸收调造激光器）。

DML是单颗激光器，而EML是两个器件，一颗是DML，另一颗是EAM调造器，合在一路叫做EML。DML的道理是通过调造激光器的注入电流来实现信号调造，由于注入电流的大幼会扭转激光器有源区折射率，造成波长漂移(啁啾)从而产生色散，做高速信号调造很难题，传的也不够远。10KM对于DML来说有点力不从心，只能上EML。

注：啁啾(Chirp)是指频率随功夫而扭转(增长或削减)的信号，这种信号听起来类似鸟鸣的啾声。

LR4必要额表增长TEC（Thermo Electric Cooler 半导体热电造冷器）

由于LR4的相邻通路之间只有4.5nm的距离，所以激光器必要放到TEC上控温。电路上必要搁置TEC Driver芯片，Laser也要集成到TEC资料上来做，这样一来，相比CWDM4，LR4的成本又有所增长。

基于以上三点，100GBASE-LR4尺度的光
？槌杀靖，所以MSA提出的100G CWDM4尺度很好地补充了100GBASE-LR4在2Km以内成本过高导致的空缺。

除CWDM4之表，PSM4也是一种中距离的传输规划，那么相比CWDM4，PSM4有何曲直势呢
？

100G PSM4规范界说了8根单模光纤（4个发送和4个接管）的点对点100 Gbps链路，每个通路以25 Gbps的速度发送。每个信号方向使用四个一样波长且独立的通路。因而，两个收发器通常通过8光纤MTP / MPO单模跳线进行通讯。PSM4的传输距离最大为500米。

▲PSM4道理图

单一总结一下，如下图所示，由于使用了波分复用器，所以CWDM4的光
？槌杀疽哂赑SM4光
？，不外CWDM4收发双向只必要两根单模光纤，远少于PSM4的8根单模光纤，随着距离的增长，PSM4规划的总成本上升得非
？。在现实利用中必要凭据互联距离来决定使用PSM4还是CWDM4。

▲CWDM4 vs PSM4

聊完100G中长距光
？槌叨，再来看100G短距光
？。

100G短距光
？槌叨戎匾100GBASE-SR10和100GBASE-SR4两种尺度。昔时为了满足市场上出现的100G需要， 100GBASE-SR10尺度最早被提出且利用于100G的短距互联。

100GBASE-SR10尺度使用10 x 10Gbps并行通路实现100Gbps点对点传输，电信号的速度是10G，光信号速度也是10G，选取NRZ的调造方式及64B/66B的编码方式。由于IEEE 802.3早在2010年提出100GBASE-SR10尺度，其时互换机ASIC芯片（Application Specific Integrated Circuit）电接口最高只能支持10G，即CAUI-10（10通路 x 10Gbps）。

▲100GBASE-SR10 道理图

陪伴着互换机ASIC芯片电接口速度从10Gpbs提升到25G bps，电接口尺度从CAUI-10（10通路 x 10Gbps）升级到CAUI-4（4通路 x 25Gbps），通路从SR10的并行10通路削减到并行4通路，光
？榈钠骷个数得以削减、成本得以降低、
？槌叽绲靡运跤住⒐牡靡越档。

光
？槌叽绲南骷跏沟没セ换1U空间能够提供的100G接口密度更大，基于以上的优势，目前100GBASE-SR4已经取代100GBASE-SR10成为目前主流的100G短距光
？槌叨。

▲100GBASE-SR4 道理图

100G光
？榉庾

仅有光
？榈墓饨涌谝约暗缃涌诠娣妒遣还坏，还必要配套的结构封装能力算是齐全的光
？榻饩龉婊。100G光
？榈姆庾疤迨街匾蠧FP、CFP2、CFP4以及QSFP28。

CFP最早被提出，短距传输利用100GBASE-SR10尺度，长距传输利用100GBASE-LR4。第一代CFP长距传输规划如下，由于电接口能力只有CAUI-10，所以必要内置Gearbox（下图的10:4 Serializer）来实现10 x 10Gbps与4 x 25Gbps电信号的转换。后来随着电信号提升到CAUI-4，第二代CFP（CFP2/CFP4）长距传输规划中不必要内置Gearbox。

▲第一代CFP光
？槌ぞ嘟饩龉婊

但是，CFP尺寸切实太大了，随着光
？榈募啥仍嚼丛礁，后来的发展方向是把尺寸做幼、功耗做低，CFP得以演进到CFP2、CFP4，再到后来出现的QSFP28。相比CFP4，QSFP28的尺寸更幼、功耗更低，QSFP28更幼的尺寸使得互换机占有更高的端口密度（典型的状态是每块板卡能够部署36个100G接口）。目前QSFP28是数据中心内部100G光
？榈闹髁鞣庾疤迨。

▲CFP/CFP2/CFP4/QSFP28光
？槌叽缍员

最后总结一下，关于25G/100G数据中心内部互联光
？槿艉窝≡，建议各人不妨参考如下尺度:

不超过100米的100G短距互联场景（TOR-LEAF），使用100GBASE-SR4 QSFP28光
？；

100米到500米的100G中距互联场景（LEAF-SPINE），使用100G PSM4 QSFP28光
？；

500米到2Km的100G中长距互联场景（LEAF-SPINE、SPINE-CORE），使用100G CWDM4 QSFP28光
？；

超过2Km的长距互联场景（CORE-MAN），使用100GBASE-LR4 QSFP28光
？。

最后附上专业术语诠释

本期作者：陈冬林

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