未來(lái)以太網(wǎng)的發(fā)展路線(xiàn)圖

以太網(wǎng)自上個(gè)世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來(lái)，由于其低成本，易部署，兼容性好，方便管理等特點(diǎn)目前已經(jīng)成為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域真正的統(tǒng)治者。在過(guò)去的40年里，以太網(wǎng)過(guò)去一直以10為倍數(shù)跨躍式地向前發(fā)展，從10Mbps發(fā)展到2010年的100Gbps，以及目前正在討論中的400Gbps，速度提高了40,000倍。

以太網(wǎng)未來(lái)需要解決三個(gè)市場(chǎng)需求：

1. 運(yùn)營(yíng)商和光纖傳輸網(wǎng)(OTN)，必須提供領(lǐng)先的技術(shù)滿(mǎn)足帶寬需求的急劇增長(zhǎng)

2. 超大型的數(shù)據(jù)中心，交換機(jī)帶寬平均2-2.5年翻一番

3. 企業(yè)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，未來(lái)計(jì)劃采用云技術(shù)

從技術(shù)上來(lái)講，以太網(wǎng)以10為倍數(shù)向前發(fā)展是可行的，但是從投資和成本的角度來(lái)看，以10為倍數(shù)發(fā)展非常不經(jīng)濟(jì)，功耗和價(jià)格都會(huì)很高。2010年，以太網(wǎng)開(kāi)始以4為倍數(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了40G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)以太網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器會(huì)以2為倍數(shù)向前發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)主干會(huì)以4為倍數(shù)向前發(fā)展，這個(gè)全新的發(fā)展路線(xiàn)圖會(huì)對(duì)以太網(wǎng)的發(fā)展注入新的活力。

IEEE目前正在開(kāi)發(fā)的以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有2.5Gbps,5Gbps以太網(wǎng)，主要應(yīng)用于*網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)；25Gbps,40Gbps，50Gbps以太網(wǎng)主要應(yīng)用于服務(wù)器；100Gbps,200Gbps以太網(wǎng)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)主干；400G主要用于運(yùn)營(yíng)商中心機(jī)房，400G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)于2017年頒布。

來(lái)源:以太網(wǎng)聯(lián)盟（EthernetAlliance）

數(shù)據(jù)中心內(nèi)單模光纖和多模光纖通信的技術(shù)區(qū)別及成本考量

A.波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing)

單模光纖通常采用波分復(fù)用(WDM)的方式來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，2010年發(fā)布的100GBase-LR4，采用2芯單模光纖1收1發(fā)，能夠在一芯光纖上同時(shí)復(fù)用４個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)傳輸25Gbps。單模光纖傳輸100Gbps的方案?jìng)鬏斁嚯x遠(yuǎn)，布線(xiàn)成本低，然而，單模光纖需要采用高成本的激光(LD)光源收發(fā)器，單模光纖的激光收發(fā)器價(jià)格至少是多模光纖收發(fā)器的3倍以上,功耗至少2倍以上。（備注：來(lái)源OFS2014年數(shù)據(jù)）

B.串行傳輸（SerialTransmission）

傳統(tǒng)的多模光纖一般采用串行傳輸模式，在這種模式下增加以太網(wǎng)的傳輸速率必須增加每芯光纖/通道的傳輸速率。目前以太網(wǎng)最大串行傳輸速率為10Gbps/通道，IEEE正在制定25Gbps/通道,50Gbps/通道的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，以400G以太網(wǎng)為例，會(huì)有25Gbps/通道，50Gbps/100Gbps通道3個(gè)不同的版本，光纖芯數(shù)分別需要32芯/16芯/8芯。400G以太網(wǎng)采用的編碼方式有NRZ,PAM4,DMT,更高級(jí)的編碼方式意味著更復(fù)雜的電路和功耗，因而成本更高。

C.并行傳輸(ParallelTransmission)

多模光纖提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的另外一種方法是采用并行傳輸模式，即通過(guò)增加光纖芯數(shù)來(lái)增加傳輸速率。2010年發(fā)布的100GBase-SR10采用10Gbps/通道的傳輸方式，10通道接收10通道發(fā)送，總共需要20芯光纖。

D.短波波分復(fù)用(ShortWavelengthDivisionMultiplexing,WDM)

隨著100G-NG,200G/400G以太網(wǎng)乃至1T以太網(wǎng)的提出，傳統(tǒng)的多模光纖在芯數(shù)和距離上成為阻礙未來(lái)以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。短波波分復(fù)用技術(shù)利用性?xún)r(jià)比較高的短波的垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源，優(yōu)化的寬帶多模光纖(WBMMF)能夠在一芯多模光纖上支持4個(gè)波長(zhǎng)，把需要的光纖芯數(shù)降低為之前的1/4，同時(shí)提高了有效模式帶寬（EffectiveModalBandwidth,EMB）,延長(zhǎng)了40/100G的傳輸距離到300米左右。

目前全球96%的數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)骨干(Spine)交換機(jī)到服務(wù)器機(jī)柜分支（Leaf）交換機(jī)的距離在300米以?xún)?nèi)，因此短波波分復(fù)用技術(shù)(SWDM)和寬帶多模光纖(WBMMF)未來(lái)會(huì)繼續(xù)延續(xù)多模光纖作為數(shù)據(jù)中心40/100/400G以太網(wǎng)的主流傳輸介質(zhì)的傳統(tǒng)。未來(lái)通過(guò)短波波分復(fù)用(SWDM)和并行傳輸技術(shù)相結(jié)合，只需要8芯寬帶多模光纖(WBMMF)，就能夠支持更高速的應(yīng)用，比如200/400G以太網(wǎng)。

來(lái)源:Finisar

WBMMF的定義及其核心技術(shù)

多模光纖自上世紀(jì)80年代進(jìn)入市場(chǎng)以來(lái)，經(jīng)歷了從OM1、OM2、OM3到OM4的演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提升，對(duì)光收發(fā)器的光源要求也越來(lái)越高，光收發(fā)器的光源從傳統(tǒng)的滿(mǎn)注入發(fā)射(Overfilledlunch)的發(fā)光二極管(LED)發(fā)展到高性能低成本的垂直腔面發(fā)射激光(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL)，OM3光纖是針對(duì)垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源優(yōu)化的多模光纖，有效模式帶寬(EMB)達(dá)到2000MHZ.Km，支持100GBase-SR10距離達(dá)到100米,而OM4光纖有效模式帶寬(EMB)相比OM3光纖提高了1倍多，達(dá)到4700MHZ.Km，然而支持100GBase-SR10距離僅有150米，相對(duì)于OM3光纖，100G以太網(wǎng)傳輸距離僅僅增加了50%。

進(jìn)入2010年代，隨著100G-NG,200G/400G以太網(wǎng)乃至1T以太網(wǎng)的提出，傳統(tǒng)的多模光纖在芯數(shù)和距離上成為阻礙未來(lái)以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸，而寬帶多模光纖(WBMMF)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)多模光纖的技術(shù)瓶頸。

首先，它借鑒了單模光纖的波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，延展了網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的可用波長(zhǎng)范圍，能夠在一芯多模光纖上支持4個(gè)波長(zhǎng)，把需要的光纖芯數(shù)降低為之前的1/4。

此外，寬帶多模光纖(WBMMF)在有效模式帶寬(EMB)上有了更高的突破。如下圖所示，在光纖有效模式帶寬(EMB)方面遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的OM4多模光纖，850納米波長(zhǎng)上有效模式帶寬(EMB)提高到6000MHZ.km,在880納米波長(zhǎng)附近更是達(dá)到8000MHZ.km。更高的帶寬意味著為未來(lái)可能出現(xiàn)的更高速的以太網(wǎng)提供余量空間。

來(lái)源:OFS

其次，寬帶多模光纖(WBMMF)支持高速以太網(wǎng)傳輸能夠達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器廠商Finisar于2015年初推出了100GSWDM4QSFP28的光纖收發(fā)器，該收發(fā)器僅需要兩芯寬帶多模光纖(WBMMF),每芯光纖采用4個(gè)不同波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)傳輸25Gbps。在最近全球各地的現(xiàn)場(chǎng)演示中，100GSWDM4QSFP28的光纖收發(fā)器在康普2芯寬帶多模光纖(WBMMF)上最遠(yuǎn)達(dá)到了450米的傳輸距離。

　　WBMMF的工作波長(zhǎng)及采用短波波長(zhǎng)的原因

100GSWDM4采用短波波分復(fù)用(SWDM)技術(shù)，在一芯多模光纖上復(fù)用4個(gè)短波波長(zhǎng)，短波波分復(fù)用(SWDM)設(shè)備要求不同的波長(zhǎng)之間保持30納米的間隔,康普實(shí)驗(yàn)室在傳統(tǒng)OM4多模光纖上的測(cè)試數(shù)據(jù)表明：當(dāng)波長(zhǎng)超過(guò)850納米，垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源的優(yōu)勢(shì)會(huì)被充分發(fā)揮，多模光纖的色散帶寬(ChromaticBandwidth)會(huì)增加，傳輸距離會(huì)相應(yīng)提高。因此，工作波長(zhǎng)從850納米開(kāi)始，每隔30納米增加一個(gè)波長(zhǎng)，一共4個(gè)波長(zhǎng)，因而寬帶多模光纖(WBMMF)工作波長(zhǎng)在850到950納米區(qū)間范圍內(nèi)。

光收發(fā)器設(shè)備的成本與波長(zhǎng)成正比，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，收發(fā)器成本越高。寬帶多模光纖(WBMMF)在850-950納米短波波長(zhǎng)區(qū)間能夠支持低成本高性能的垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源。垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源價(jià)格和功耗遠(yuǎn)低于長(zhǎng)波的激光(LD)光源，相對(duì)于發(fā)光二級(jí)管(LED)光源只能支持622Mbps以下的以太網(wǎng)，垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)光源能夠支持100Gbps甚至更高速的以太網(wǎng)。

簡(jiǎn)而言之，寬帶多模光纖(WBMMF)采用低成本的短波波長(zhǎng)，收發(fā)器的成本和功耗都會(huì)遠(yuǎn)低于采用長(zhǎng)波激光光源的單模光纖解決方案。

工作波長(zhǎng)增加，色散帶寬增加(傳輸距離增加)

WBMMF相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

寬帶多模光纖(WBMMF)的標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了TIA、ISO、IEEE的共同關(guān)注和支持。

TIATR42委員會(huì)在2014年就把討論寬帶多模光纖(WBMMF)標(biāo)準(zhǔn)化列入了討論項(xiàng)目，得到了所有網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器廠商，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商和布線(xiàn)廠商的一致贊同，2015年6月TIATR42委員會(huì)投票通過(guò)，同意開(kāi)發(fā)寬帶多模光纖(WBMMF)標(biāo)準(zhǔn)，并將命名為T(mén)IA-492AAAE，預(yù)計(jì)正式標(biāo)準(zhǔn)最遲會(huì)在2016年11月前正式頒布。

ISO/IECJCT1SC25委員會(huì)WG3工作組在2015年聽(tīng)取了TIA代表的匯報(bào)，決定在2016年將把制定寬帶多模光纖(WBMMF)標(biāo)準(zhǔn)納入議程,ISO/IECJCT1SC25委員會(huì)WG3工作組正在就這種新型的多模光纖(WBMMF)命名征求各國(guó)專(zhuān)家意見(jiàn)。

2016年1月在IEEE亞特蘭大的會(huì)議上，TIA代表向IEEE匯報(bào)了寬帶多模光纖(WBMMF)標(biāo)準(zhǔn)的最新進(jìn)展。

WBMMF如何解決色散的問(wèn)題

色散(ChromaticDispersion)是多模光纖特有的現(xiàn)象，色散是由于不同的波長(zhǎng)傳輸?shù)乃俣炔煌虼说竭_(dá)終點(diǎn)的時(shí)間不一致而導(dǎo)致的。色散和差模延遲(DMD)非常類(lèi)似，差模延遲是由于多模光纖內(nèi)存在不同的傳輸模式，不同模式到達(dá)接收端時(shí)間不一致，如果延遲過(guò)大，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成丟包，通常實(shí)驗(yàn)室采用專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備評(píng)估差模延遲的影響。

差模延遲測(cè)試(DMD)

事實(shí)上，在所有采用波分復(fù)用和并行傳輸?shù)母咚僖蕴W(wǎng)，普遍存在著信號(hào)到達(dá)接收端出現(xiàn)延遲的情況，這種現(xiàn)象稱(chēng)為偏移(Skew)，最快和最慢的信號(hào)之間的偏差稱(chēng)為偏移時(shí)差(Skewvariation)。例如，100GBase-SR10采用20芯光纖并行傳輸，10發(fā)10收，這10芯接受或發(fā)送的光纖之間也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)到達(dá)接收端不一致的現(xiàn)象。

IEEE對(duì)于偏移和偏移時(shí)差有嚴(yán)格的定義，光纖收發(fā)器廠商在定義收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)侯會(huì)遵循IEEE的100G以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)最大偏移79ns，通道/波長(zhǎng)之間偏移時(shí)差不超過(guò)2.5ns的要求，光纖收發(fā)器通過(guò)估算最差的偏移進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償，從而嚴(yán)格控制偏移誤差的范圍。實(shí)驗(yàn)室模擬不同類(lèi)型的場(chǎng)景測(cè)試表明，色散導(dǎo)致的偏移時(shí)差原低于IEEE標(biāo)準(zhǔn)要求，幾乎可以忽略不計(jì)。

WBMMF是否兼容傳統(tǒng)的OM3,OM4多模光纖

寬帶多模光纖(WBMMF)的光纖預(yù)制棒制造工藝得到了優(yōu)化，因而能夠支持更廣闊的帶寬范圍，在物理上它仍然保持50/125微米的纖芯/涂敷層的結(jié)構(gòu)，因此完全向前兼容傳統(tǒng)的OM3,OM4多模光纖。

WBMMF在未來(lái)數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用前景

寬帶多模光纖(WBMMF)的出現(xiàn)為多模光纖，特別是在超大型數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域賦予了更強(qiáng)勁的生命力，它突破了傳統(tǒng)多模光纖所采用的并行傳輸技術(shù)和傳輸速率的瓶頸。它不但能夠以更少的多模光纖芯數(shù)支持更高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，而且由于它采用低成本的短波波長(zhǎng)，收發(fā)器的成本和功耗都會(huì)遠(yuǎn)低于采用長(zhǎng)波激光光源的單模光纖解決方案。因此，在未來(lái)100G/400G/1T超大型的數(shù)據(jù)中心中將會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。

以未來(lái)第一代400G以太網(wǎng)400GBase-SR16為例，每個(gè)通道傳輸25Gbps，16芯發(fā)送16芯接收，總共需要32芯光纖多模光纖。這意味著在數(shù)據(jù)中心里面需要部署32芯MPO/MTP接口的布線(xiàn)系統(tǒng)，高昂的布線(xiàn)成本會(huì)讓數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)者望而卻步。

如果采用寬帶多模光纖(WBMMF)和短波分復(fù)用的收發(fā)器，總共只需要8芯多模光纖4收4發(fā)，每根光纖傳輸4個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)傳輸速率25Gbps，每芯光纖可以傳輸100Gbps,通過(guò)采用這種短波分復(fù)用加并行傳輸?shù)募夹g(shù)，光纖數(shù)量只需要傳統(tǒng)多模光纖的1/4。

在10米以上500米距離內(nèi)100G以太網(wǎng)目前有哪些解決方案，這些方案有什么差異，哪種方案性?xún)r(jià)比最高？

IEEE于2010年頒布了100Base-SR10,采用20芯多模光纖并行傳輸，10收10發(fā)，每個(gè)通道傳輸10Gbps，需要24芯的MPO/MTP多模光纜，在OM3/OM4上的最大傳輸距離分別是100/150米,這是目前最為成熟和市場(chǎng)化的100G網(wǎng)絡(luò)解決方案。由于出現(xiàn)時(shí)間早，出貨量大,因此設(shè)備成本低，其缺點(diǎn)是布線(xiàn)需要20芯光纖。

此外，IEEE正在開(kāi)發(fā)下一代的100Base-SR4標(biāo)準(zhǔn)，采用8芯多模光纖并行傳輸，4收4發(fā)，每個(gè)通道傳輸25Gbps，在OM3/OM4上的最大傳輸距離分別是70/105米。其缺點(diǎn)是每個(gè)通道采用較高傳輸速率，設(shè)備成本可能會(huì)較高，且距離相對(duì)較短，不適合超大型的數(shù)據(jù)中心，優(yōu)點(diǎn)是布線(xiàn)只需要8芯光纖。

IEEE計(jì)劃開(kāi)發(fā)第三代的100G-SR2,每個(gè)通道傳輸50Gbps，2收2發(fā)，采用4芯多模光纖并行傳輸，在OM3/OM4上的最大傳輸距離應(yīng)該不會(huì)超過(guò)70/105米,缺點(diǎn)是由于每個(gè)通道采用更高傳輸速率，設(shè)備成本必然會(huì)很高，距離相對(duì)較短，不適合超大型的數(shù)據(jù)中心，優(yōu)點(diǎn)是布線(xiàn)只需要4芯光纖。

除了IEEE的100G標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)inisar和CommScope、Dell、Huawei、H3C、Juniper等12家廠商組成短波分復(fù)用(SWDM)聯(lián)盟，推廣100Base-SWDM4。Finisar計(jì)劃在2016年12月份正式推出市場(chǎng)化的產(chǎn)品。100Base-SWDM4采用2芯多模光纖,1收1發(fā)，在每芯光纖上采用4個(gè)短波波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)傳輸25Gbps，在寬帶多模光纖(WBMMF)上目前測(cè)試的最大傳輸距離是450米。其優(yōu)點(diǎn)是布線(xiàn)只需要2芯多模光纖，采用性?xún)r(jià)比較高的短波光源，功耗為3.5瓦，且可以支持300-450米的距離，能夠滿(mǎn)足超大型數(shù)據(jù)中心不同樓層骨干（Spine）交換機(jī)和分支(Leaf)交換機(jī)之間的互聯(lián)。

此外Avago,Broadcade,Finisar,Juniper,Microsoft等公司組成了PSM4聯(lián)盟，推廣100Base-PSM4。其采用8芯單模光纖并行傳輸，每個(gè)通道傳輸25Gbps，4發(fā)4收，最大傳輸距離是500米。優(yōu)點(diǎn)是支持500米的距離，能夠滿(mǎn)足超大型數(shù)據(jù)中心樓層之間骨干交換機(jī)的互聯(lián)，缺點(diǎn)是采用8芯單模MPO，布線(xiàn)成本較高。此外，因其采用1310納米長(zhǎng)波激光光源，收發(fā)器設(shè)備成本比采用短波垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)貴。

總之，光收發(fā)器的價(jià)格通常和出貨量成反比，未來(lái)100G解決方案的整體成本取決于光收發(fā)器的出貨量。對(duì)于客戶(hù)來(lái)講，需要根據(jù)數(shù)據(jù)中心實(shí)際的距離需求同時(shí)考慮向前的兼容性、未來(lái)擴(kuò)展性和易部署性來(lái)進(jìn)行綜合考量。

數(shù)據(jù)來(lái)源:Cisco, Avago, Finisar, Colorchip

關(guān)于康普公司：

康普公司（納斯達(dá)克股票代碼：COMM）助力全世界的企業(yè)設(shè)計(jì)、建立和管理有線(xiàn)及*網(wǎng)絡(luò)。我們豐富的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施組合包括了世界上最為可靠和創(chuàng)新的*和光纖解決方案。我們極富天賦和經(jīng)驗(yàn)的全球團(tuán)隊(duì)正幫助客戶(hù)增加帶寬、最大化現(xiàn)有容量、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能和實(shí)用性、提高能源效率、簡(jiǎn)化技術(shù)遷移。在大型建筑、場(chǎng)館和室外場(chǎng)所，在數(shù)據(jù)中心和不同形狀、規(guī)模及復(fù)雜性的樓宇建筑，在*基站，在電信交換機(jī)和電纜射頻頭端，在FTTx部署中，在機(jī)場(chǎng)、火車(chē)和隧道里，您會(huì)看到康普的解決方案無(wú)處不在。全球的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基石，康普解決方案為您締造。

編輯：Harris

關(guān)鍵詞：ups電源參數(shù)http://preweds.com/list-3-1.html

• 上一篇：如何做好電力系統(tǒng)的防雷工作？
• 下一篇：UPS電源應(yīng)用無(wú)人數(shù)據(jù)中心將是大勢(shì)所趨
  
• 文章標(biāo)簽： 發(fā)展前景 光纖 演變
• 注：原創(chuàng)內(nèi)容，禁止轉(zhuǎn)載，如有轉(zhuǎn)載，請(qǐng)標(biāo)明出處。如有內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系刪除！QQ:315212307