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800G以太网强势来袭:你准备好了吗?

2020年09月30日 1800

随着400G光模块的投入使用,数据中心的互连也逐渐向800G以太网发展。近日,在圣地亚哥召开的2020 OFC大会上,重点讨论了800G以太网、800G技术和适用于800G网络的光纤跳线,这使得800G以太网成为继400G网络之后的又一大热点。但是,800G以太网正处于测试和完善阶段,其大规模的部署还有很长一段路要走。

800G以太网和光模块标准

与200G、400G以太网相比,800G以太网是全新的技术,目前,已有多个工作组提出来800G以太网的规范,下面将详细讲述这些规范。

800GBASE-R 将重新采用400G以太网技术 尽可能地节约成本

目前,IEEE(电气和电子工程师协会)还没有制定800G以太网的标准,但25G以太网联盟(现更名为以太网技术联盟(ETC))已经在2020年4月制定了用于800G以太网的800GBASE-R规范。ETC宣称该规范尽可能地利用400GbE的标准来建立一个800GbE MAC(媒体访问控制)和PCS(物理编码子层)规范,并降低用户可以在以太网端口上实现多速率的成本。800GBASE-R规范采用的仍然是400G以太网中现有的106.25G通道,目的是将PCS的总通道数增加一倍(也就是从4条增加到8条)。从字面上看像是一个非常简单的概念变化,但是要想以这种方式将新增的通道绑在一起,是需要大量的人力、物力和财力的。

800G Pluggable MSA组织定义了800G-SR8和FR4光模块的应用场景

800GBASE-R规范定义了800G网络的基础层,它有望再次实现性能的翻倍以满足数据中心的需求。除了网络的基础层,800G Pluggable MSA小组于2019年9月发布了针对数据中心应用的基于PAM-4调制技术的800Gbps以太网传输规范。

  • 800G SR8:一种适用于短距离传输应用且具有成本效益的8x100G模块,在单模光纤上可以传输60-100米。

  • 800G FR4:4x200G光模块,需要支持新的FEC功能。

此外,该规范还可能采用可插拔光模块以及QSFP112-DD和OSFP32的封装类型,并认为可插拔的光模块仍然是800G数据中心与运营商的理想选择。

QSFP-DD800 MSA工作组制定了800G光模块的硬件规范

由Cisco、Broadcom、Juniper、Intel等组成的光模块MSA工作组也认为可插拔的光模块是数据中心互连的理想选择。该工作组近期制定了第一个800G QDFP双重密度可插拔光模块的标准,定义了800G光模块的尺寸——QSFP-DD800。据悉,该款光模块可以支持8个高速通道,每个通道的速率都为100G/s,并且可以与QSFP-DD、QSFP+、QSFP28、QSFP56等光模块兼容,为网络运营商在800G以太网部署中提供巨大的便利与优势。

800G光模块和技术的发展现状

虽然目前已经制定了800G以太网和光模块的规范,但很可能以后还需要根据实际应用情况来进行修改或完善(这种情况不会影响光模块在数据中心互连的高速发展)。其中大批的低成本光纤光缆的出现也是促进带宽变革的另一因素。当网络速度达到800Gbps以上时,可插拔的光学器件将会出现密度不够和功率过载等问题。当出现这种情况时,可能需要像共封装光学元件(CPO)这样的技术来解决这类问题。

但是目前,网络既要向更高速率发展又要保持更高的性能,这对光学器件来说无疑不是一个巨大的挑战;同时由于结构复杂,800G可插拔光模块不会迅速生产并投入“客户侧”使用。800G Pluggable MSA工作组宣称他们已经在做800G光模块的样品,预计将在2021年完成第一批光模块样品的制作。而近日Inphi表示他们正在对新型Spica 800G 7nm PAM4 DSP进行采样,据称这是业界首个800Gbit/s(或8x100Gbit/s) PAM4 DSP,能够使800G光模块支持QSFP-DD800或OSFP的封装尺寸。

不过,对于 "线路端 "的800G网络来说,800G光学器件对于知名品牌网络运营商来说并不陌生,而其主要功能已经在 "线卡 "(复杂的电子线路板,光通信厂商可以在线卡上开发自己的网络解决方案,与其他厂商的线卡没有兼容性和互操作性)上实现。例如,Ciena推出了WaveLogic 5 Extreme (WL5e),能在单波长上实现800 Gbit/s的数据传输,传输距离长达200公里,使用该产品可以首次达到单跨数据中心互连(DCI)应用所需的800G,地区距离所需的600G,以及长途和跨洋应用所需的最小400G。同时华为也推出了业界首款800G可调超高速光模块,作为5G网络大带宽的有力保障,助力运营商5G商业成功,可支持200G-800G速率灵活调节,帮助用户适配多种应用场景,并实现面向未来10年的平滑演进。

但不管是WL5e还是华为的800G光模块,如果用户需要使用800G光模块来进行骨干网、城域网、数据中心互连的传输,都需要搭配组合使用,而这样搭配使用的成本肯定会高于目前的100G、200G和400G网络。

800G光模块还有多久到来?

云计算和数据中心流量和带宽的不断增长,不仅给800G光模块带来了巨大的需求,也对交换机和路由器的交换能力提出了更高的要求。随着400GbE一代准备在市场上推出,800G可插拔模块已准备就绪。将利用这一新的生态系统,为下一代25.6T和51.2T交换机提供更高密度和成本优化的单通道100G和单通道200G互连。

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