高速100G 多模短距光模块系列产品
以太网技术的发展经历了从低速到高速的多个发展阶段,速率从1M、10M、100M、1G发展到10G,更多的需求促使其向更高速率演进,日益增长的应用推进了人们对带宽的需求,100G以太网标准应运而生。
支撑100G以太网接口的关键技术,主要包含物理层通道汇聚技术、多光纤通道及波分复用技术。一条100G链路通过复用多条通道来实现,通常分为若干个25G通道或者10G通道,发送端通常把100G的流分成4个(CAUI-4)或者10个(CAUI-10)并行通道,在接收端把并行通道的码流再重组为100G的码流。单通道10G→25G的实现对高速光器件关键技术及电接口技术等提出了新要求。
IEEE802.3bm规定了单通道25G速率时的物理编码子层(PCS)、物理介质接入子层(PMA)、物理介质相关子层(PMD)、前向纠错(FEC)及连接接口总线的定义。相较于10G速率信号,25G信号对走线要求更高,对串扰及阻抗变化更敏感,实际应用中,需要解决超高速电子线路极限情况下的信号处理、光信号的调制、物理编码、色散补偿、帧结构和PHY内各子层的兼容性和一致性问题等。
图1图2
IEEE802.3bm Clause 95对100GBASE-SR4进行了标准定义,如图1;IEEE 802.3ba Clause 86对100GBASE-SR10进行了标准定义,如图2。我们可以通过对这几款不同封装模块的对比来进一步了解100G CAUI-4与100G CAUI-10的差别。通过对比可以发现,相较于100GBASE-SR4 4X25Gbps QSFP28 SR4 \\CFP4 SR4在PCS与PMA层中间多定义了一个RS-FEC层(前向纠错),由于25G速率信号在传输过程中的噪声容限较低,串扰及阻抗变化对信号质量影响非常之大,极易产生误码,所以需要在PHY层加上一个RS-FEC层,可以较好的改
善误码性能。而100GBASE-SR10 10x10Gbps CFP SR10\\CFP2 SR10则不需要,因为10G速率信号处理技术已经相对成熟,传输系统对噪声抗敏感度较高,鲁棒性较好。进一步对比可以发现,QSFP28 SR4 \\CFP4 SR4的传输距离相较于CFP SR10\\CFP2 SR10也较短,CFP SR10\\CFP2 SR10 OM3可以传输300m,甚至OM4能达到400m的传输距离,而QSFP28 SR4 \\CFP4 SR4为75m OM3,100m OM4的传输距离,这是由于25G光信号的在光纤中的色散过大,信号质量劣化较严重所致,理论上,色散容限随着传输速率的平方而减少,100G系统色散容限只有10G系统的1/100。另外,需要注意的是,IEEE 802.3bm Clause 95中规定,QSFP28 SR4 \\CFP4 SR4的眼图增加了一个测试项,即TDEC(Transmitter and dispersion eye closure激光器眼图关闭代价),该参数基于眼图中垂直方向的直方图数据得出,可用示波器测得,是衡量垂直眼图关闭代价的一个重要指标,而CFP SR10\\CFP2 SR10则不需要测该项参数。
100GBASE-SR10 光眼图
100GBASE-SR4光眼图
从上文可以看出,100G CAUI-4相对于CAUI-10对设计人员自身能力提出了更
高的要求,其对信号质量要求更高,光学技术与电路设计更为复杂。随着IEEE8023.cd规范的发布,基本PAM4 技术200G/400G产品将会是下一个挑战。