800G即将到来:为更多更高速的应用铺垫

日期: 2020-07-09 作者: 蒂莫西·普里克特·摩根 422 标签: 800GBASE-R , 800G Pluggable MSA , 800G-SR8 , 800G-FR4 , QSFP-DD800 MSA

800G Is Coming: Set Pace to More Higher Speed Applications

随着400G光模块的投入使用,数据中心逐渐向800G以太网转移,800G以太网正在成为继400G网络之后的另一个热点。但是,800G光器件正处于标准完善和测试的阶段,在大规模部署前还有很长的路要走。

800G以太网和光模块标准的重点

与200G/400G以太网相比,800G相对较新。但是,由于在云扩展和超大规模数据中心中需要更高带宽的网络设备和连接,800G光模块和传输是未来三到五年的必然趋势。当前,有几个工作组提出了800G以太网规范或硬件规范。让我们逐一列出重要的主要观点,并指出要点。

800GBASE-R将重新利用400GE逻辑以尽可能节省成本

到目前为止,IEEE组织尚未制定800G以太网标准。但是,现在更名为以太网技术联盟(ETC)的25G以太网联盟已经于2020年4月宣布了800GBASE-R规范用于800Gb以太网。如ETC所言,此800GBASE-R规范的目标是尽可能地重新利用标准400GbE逻辑,以创建800GbE MAC(媒体访问控制)和PCS(物理编码子层)规范,以降低实现多速率以太网端口的用户的成本。它可以看作是400G以太网的扩展版本,并引入了新的MAC和PCS。该800GBASE-R规范仍基于400G以太网中率先使用的现有106.25Gb/s通道,旨在使PCS中的通道总数从4条增加到8条。尽管这似乎是一个简单的概念更改,但需要大量的工作和技术技能才能以这种方式将添加的通道绑定在一起。

800G MAC High Level Block Diagram

800G Pluggable MSA定义了800G-SR8和800G-FR4方案

800GBASE-R标准定义了800G网络的基本层,并且它希望将性能再次提高一倍,以满足日益增长的数据中心的需求。除了该层之外,800G光模块的规格是另一个需要关注的关键点。2019年九月,该800G Pluggable MSA小组发布的800G规格针对数据中心应用的基于PAM4的800Gbps以太网传输。

800G MSA

  • 800G-SR8:一种用于短距离应用的低成本8x100G模块,基于多模光纤解决方案覆盖了60-100米的最佳位置。
  • 800G-FR4:一种4x200G模块,需要应用新的FEC。

此外,该规范还将可能采用QSFP112-DD和OSFP32封装的可插拔光模块用作接口机制,并认为可插拔形式仍然是数据中心运营商要求800G的理想接口。

QSFP-DD800 MSA带来800G光学收发器硬件规格

另一个收发器MSA组QSFP-DD800 MSA小组由Cisco、Broadcom、Juniper、Intel等组成,也认为可插拔的封装是数据中心连接的理想选择。该小组最近带来的第一版800G QSFP-DD(QSFP-DD800)可插拔光模块连接器和壳体系统标准,定义800G QSFP-DD800光模块的外形尺寸。QSFP-DD800支持8个连接到主机的高速电接口,每个通道为100Gb/s。它能够与以前的QSFP-DD或QSFP模块兼容,包括QSFP +、QSFP28、QSFP56和400G QSFP-DD,在800G网络部署期间为网络运营商提供巨大的商业和运营优势。

QSFP-DD800 MSA

800G光模块和技术的现状

尽管800G以太网和光模块的必要规格已经相对完善,但很可能需要在以后根据实际应用进行修改或完善。这种情况不会影响高速数据中心连接中光纤模块的不断发展。大批量、低成本的光学器件的可用性将仍然是所有速度转换的促成因素。当网络速度增加到超过800Gbps时,可插拔光纤将影响密度和功率问题。发生这种情况时,可能需要替代技术,例如共封装光学(CPO)。

目前由于结构的复杂性,800G可插拔光模块将无法快速生产并用于“客户端”应用。在保持高性能的同时,提高速率需求给光学元件带来了巨大的挑战。800G Pluggable MSA小组声称,已经针对MSA中的几个子组件进行了原型设计,并且首批800G光模块有望在2021年进行采样。最近,Inphi宣布了一种新的800G 7nm PAM4 DSP(数字信号处理器),它是首款800Gbps或8x100Gbps PAM4 DSP,以QSFP-DD800或OSFP尺寸实现800G光学收发器模块,从而使生产800G可插拔光模块成为可能。

对于“线路端” 800G网络,大牌网络运营商对800G光器件并不陌生。 它的主要功能已经在复杂的电子线路板“线卡”上实现,光器件制造商可以在其上开发自己的网络解决方案,而与其他制造商的线卡不具有兼容性或互操作性。 例如,Ciena WaveLogic 5 Extreme(WL5e)在单个波长上可提供800G的容量,可调容量从200G开始。 在DCI(数据中心互连)应用程序中,它能够在1000公里链路上支持600Gb/s,在超长距离路由上支持400Gb/s,在跨洋补偿电缆上支持200Gb/s。 华为还发布了其800G可调超高速光模块,声称可以保证一流的5G网络的带宽,并支持线路速率从200Gb/s调整到800Gb/s,以适应各种应用。

但是,无论是Ciena的WL5e还是华为的800G光模块,如果用户需要将800G速率应用于骨干传输、城域传输和数据中心互连,则它们都需要与产品组合一起使用,而且其成本肯定会高于当前的100G、200G和400G网络的成本。

800G光模块还远吗?

云计算和数据中心的流量和带宽的不断增长,不仅促进了800G光模块的增长,而且对网络交换机和路由器的交换容量提出了更高的要求。因此,在800G规格中进行选择时,将考虑光模块的封装和交换机/路由器端的技术。考虑到8x100G和4x200G解决方案以及QSFP-DD800规范也已经问世,因此可以肯定的是,800G光模块也将很快推出,以跟上当前的高速应用。