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25G/50G/100G技术|有何联系?

2020年03月25日 2580

在过去十年里,10G和40G技术占据了以太网市场的大部分;但随着用户对高带宽的需求以及特殊应用的发展需求,25G/50G/100G技术越来越受用户关注,它们凭借着能为高速率提供有效路径,逐渐在网络部署中脱颖而出。本文将着重介绍25G/50G/100G技术及其三者的关系。

25G技术

25G以太网标准是2016年由IEEE面向云数据中心中服务器特推出的标准,该标准推出时间比10G/40G/100G以太网标准晚几年。25G主要的优势是采用了SerDes技术,该技术是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术,它可充分利用传输媒体的信道容量,最大程度上减少所需的传输信道和器件引脚数目,从而提高信号的传输速率,大大降低通信成本。
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目前,大多数交换机中使用的组件都运行的是时钟速率大约为10Ghz的SerDes,在不同组件间可提供10Gbps的传输速率。近年来由于SerDes技术快速发展,时钟速率为25Ghz的SerDes已成为经济上可行的选择之一,这导致10G和40G与25G在成本和效益上产生了差异性。如:

10G VS 25G——同样是一条SerDes通道,25G提供的吞吐量比10G所提供的吞吐量高出2.5倍。当10G网络升级到25G时,由于25G SFP28光模块可以使用10G网络布线时所用的LC跳线,无需重新布线,因此可有效节省成本。

40G VS 25G——40G采用4条10Gbps光纤通道(时钟速率为12.5Ghz的SerDes),而25G是采用的SerDes单通道,因此25G可提供更高端口密度。与此同时,由于市面上大多数的40G QSFP+光模块需要与MTP/MPO跳线搭配使用,因此10G-40G不可避免会增加线缆成本。欲知更多区别,可访问《25G VS 40G》。

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50G技术

随着25G技术的成熟化以及用户对更高速率的要求,业界对50G抱有强烈的期待,2018年IEEE推出了与400G/200G以太网标准架构相同的50G以太网标准,该标准采用了PAM4技术,可有效提高带宽利用效率,成为了下一个高速连接服务器和数据中心的解决方案。由于50G可以重复使用现有100G网络中25G的组件,因此可以有效降低成本。与此同时,50G成本是40G成本的一半,但其性能却提升了25%。

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由于PAM4技术是将成对的比特映射单个符号中,因此每条50Gbit/s通道的总波特率为26.5625 Gbaud。50Gbaud PAM4可通过1*2*50 Gbaud架构(仅需一个激光器)提供100G传输速率,这代表着使用一个激光器就可以将传输速率从10Gbps提升到100Gbps,足足增长了十倍。与早期的NRZ技术相比,PAM4技术可以较低的成本提供更高的传输效率,因此被广泛应用于高速信号互联中。

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100G技术

100G以太网于2010年正式发布,后为了满足高速率、远距离以及某些特殊场景的需求,对该标准做出了大范围更改。正因标准的不断优化、技术方案的统一、产业链的发展以及带来的更高传输速率和更远传输距离(采用DWDM技术)等原因,100G正在逐步取代40G。

物理媒介(PMD) 40G 100G
多模光纤
小于100米(OM3)
40GBASE-SR4
带状光纤
850nm
4*10Gbps
100GBASE-SR10
带状光纤
850nm
10*10Gbps
单模光纤
大于10千米
40GBASE-LR4
CWDM 20nm(信道间隔)
1310nm
4波长*10GbPS
10GBASE-LR4
LA-WDM 4.5nm
1310nm
4波长*25GbPS
单模光纤
大于40千米

100GBASE-ER4
LAN-WDM 4.5nm
1310nm
4波长*25Gbps
单模光纤
无规范

无规范
信道间隔 8nm
1550nm
10波长*10GbPS

100G DWDM技术可在单个波长上实现远距离高容量的信号传输,尤其适用于高速光通信。其中,相干CFP DWDM光模块尤其适用于100G 城域网(MAN)或高达80千米的数据中心互连(DCI)或传输距离超过1000千米的超长链路。此外,在多速率和多协议的网络情况下(如10G/40G/100G以太网协议和速率下),使用100G DWDM复用转发器可有效避免网络架构的重新设计及规划,它能直接将不同协议和不同速率的信号复合成高达100G的单个波长进行传输,提供灵活性高且具有成本效益的解决方案。

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25G/50G/100G有何关联?

现在25G/50G/100G被广泛应用在云数据中心,且三者若是集合在一起可以实现10G-25G-50G-100G网络升级,而在25G和50G出现之前,100G网络升级都是通过10G-40G-100G方式实现,但该种方式效率低且成本贵。相比之下,25G是升级到100G最具有成本效益的解决方案。若是采用25G进行100G网络升级可采用脊叶架构通过4*25G或者2*50G SerDes通道来实现,这样一来,25G可凭借着其兼容性基于现有的布线基础设施实现网络升级,提供更高传输效率和性能的同时,节省了资本性支出(CAPEX)和运营成本(OPEX)。总而言之,25G-50G-100G网络升级路径可通过充分利用交换机端口功能降低单位带宽成本,同时为200G、400G网络升级奠定基础。

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总结

由上可知,25G/50G/100G可以很好地适应市场的需求,引领行业潮流。与早前的10G/40G相比,25G/50G/100G采用了先进的技术,在成本和性能方面具有一定的优势,无疑是目前最具有成本效益的解决方案。俗话说的好,有需求就会有发展,以太网技术也将在越来越高的网络需求下不断地发展下去,让我们拭目以待,未来将会发生什么。

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