100GE接口的实现及在城域网部署

　　自从以太网技术由施乐公司于1973年提出并实现以来，其就以成本优势、技术简单和部署灵活的优越性所向无敌。在这30多年中，以太网技术经历了不断的完善，在宽带接入、城域网汇聚、核心层中得到了广泛的应用。从10M到100G，从局域网到城域网，通过不断的完善自身不足，以太网技术已经成为目前应用最为广泛的网络技术。而在2010年6月17日，IEEE正式批准了IEEE 802.3ba标准，这标志着40G/100G以太网的商用之路正式开始，吹响了以太网新一轮大提速的号角。

　　一、 业务需求驱动技术发展

　　从业务需求来看，100G的主要需求主要来自城域网骨干和数据中心业务。

　　随着宽带市场的不断发展，用户数量在迅速增加。同时，城域网个人宽带接入的带宽也在不断提升，每用户20Mbps、50Mbps、甚至100Mbps的带宽，已经成为国内未来几年的网络发展目标。而近几年无线热点、热区及后续无线城市的战略部署，也促使数据流量在不断增加，尤其是P2P、IPTV等视频内容大吞吐量数据已成为当前宽带业务的主要组成部分，这些都对网络的高带宽提出了要求。而接入层带宽的增加必然导致城域网汇聚层和核心层的带宽需求增加，未来的接入汇聚层将以10GE为主，核心骨干层则存在升级到100G的实际需求。

　　在数据中心，由于云计算和虚拟化的广泛应用，数据中心架构面临着深刻的变革，网络将取代计算成为主角。高带宽网络成为数据中心建设的基本要求。特别像视频点播、10G的FCoE、以及高性能计算这样的高带宽应用，都需要万兆以太网接口，而随着数据中心服务器和接入设备万兆以太网的普及，数据中心网络汇聚层和核心层设备对100G以太网的需求也会越来越强烈。

　　由此可见，无论是城域网的内部带宽需求，还是出口带宽需求，或是数据中心的带宽需求都在成几何数字增长。企业和运营商都需要扩建自己的网络来应对流量的增长，网络的带宽升级扩容导致对高带宽网络设备的需求也在日益增长，100G以太网势在必行。

　　二、 100G以太网标准的诞生

　　早在2006年下半年，IEEE就成立了HSSG(Higher Speed Study Group)，目标是要研究制定下一代高速以太网100G的标准，制订100G以太网的媒体接入控制(MAC)、物理编码子层(PCS)、物理介质附加子层/物理介质子层(PMA/PMD)的技术规范。但由于40G以太网标准的提出，下一代以太网标准出现了分歧，对服务器到交换机应用更感兴趣的成员力挺40Gbps，他们认为这样的改进是一种必要的、简单且经济的升级，并拥有广阔的市场前景，而关注网络汇聚和骨干网的成员则支持100Gbps。双方的分歧与争论一直持续着，最终HSSG决定制定一个包含两个速度的单一标准。

　　在IEEE的40G/100G以太网标准发布的同时，多个光通信标准组织也在积极制定相关规范，涵盖40G/100G器件、光模块、OTN开销处理、系统设备等领域。具体来说，IEEE主要制定客户侧的网络接口和以太网相关映射标准，为40G/100G客户侧接口提供了规范;ITU-T主要制定运营商网络相关标准。2010年该组织对G.709标准进行了一次修订，进一步规范了OTN接口标准，把40G/100G以太网的承载和映射进行了明确的定义;OIF则负责制定40G/100G波分侧光模块电气机械接口、软件管理接口、集成式发射机和接收机组件、前向纠错技术的协议规范，有力地推动了波分侧接口设计标准化。

　　40/100G以太网标准的诞生，解决了数据中心、运营商网络和其它流量密集高性能计算环境中数量越来越多的应用的宽带需求，同时也将推动万兆以太网的普及，可以提供更多的万兆链路汇聚。

　　三、 100G以太网的类型

　　在802.3ba中，针对100GE定义了如下类型：

　　· 100GBASE-CR10

　　100GBASE-CR10是100Gb/s 信号在铜缆上应用的规范，采用了10×10G(基于10GBASE-KR)的并行模式，传输距离为7m。主要是应用在机架/机柜内或机架/机柜间的互联。

　　· 100GBASE-SR10

　　100GBASE-SR10是100Gb/s 信号在多模光纤上应用的规范，，采用850nm的波长，在OM3的多模光纤上传输。传输距离为100m。主要应用于办公室之间，数据中心服务器到交换机之间互联，以及交换机和交换机之间的互联。

　　· 100GBASE-LR4和100GBASE-ER4

　　这两种接口是100Gb/s 信号在单模光纤上应用的规范，，采用波分复用技术，传输距离分别为10KM和40KM。主要应用于互联网交换、校园网，城域网以及骨干网。

　　在100GE物理层规范方面，100 Gbit/s以太网应满足的条件如表1所示：

　　表1.100GE物理层接口

　　CFP和CXP封装均支持热插拔，其中CFP主要针对40G和100G以太网的应用，同时支持单模或多模光纤;而CXP主要针对集群和高速计算市场。目前，CXP还没有形成最终标准，CFP草案已起草完毕，正在讨论中。

图1 为CXP模块和光纤，光纤上提供12 个发射(TX)和12个接收 (RX)通道

　　图2 为CFP模块示意图