XFP vs SFP+

XFP vs SFP+

SFP+得名于采用与SFP(Small-Form Pluggable,小封装可插拔)模块同样的物理尺寸.

SDP+模块(驱动程序一般命名为sfpp, last p for plus)的设计目的是通过更小的体积和更低的成本,提供更高的接入密度,最终提高用户接入容量。

SFP+用于8Gb/s Fibre Channel(8GFC)和10Gb/s以太网(10GbE),目标是代替XFP模块。

SFP+有潜力成就一个极大的市场,因为这种封装很小,却可以实现很高的端口密度,T11标准工作组也在积极推动SFP+。

SFP+模块比XFP更小,它把用于时钟和数据恢复的电路从芯片中转移到线卡(linecard)上。这让其模块减小到用于2.5Gb/s端口的SFP(small-form pluggable,SFP)的尺寸.

SFP+也带来了一个问题,因为现在线卡已经承载了一个以上的芯片,除以太网物理层芯片之外,还有MAC和其他的。

SFP+较小的尺寸也把线卡的密度从XFP的每块卡16个提高到至少24个。同时,把电路放在模块之外也使得每个模块服务于多条线路,类似千兆以太网的做法。

加入SFP+被用于10Gb/s以太网,它将成为一连串的模块瘦身的最新成员。这个工业开始于300针MSA(multisource agreement,多源协议),然后被较小的Xenpak和X2模块类型取代,接着又被更小的XFP取代。

如果SFP+真是这么好,为什么以前没有出现?问题是10Gb/s信号在通过一个普通的线卡时会被扭 曲。Xenpak、X2和300针MSA通过把分设信号到多个并行线路来修正,XFP保留了串行10Gb/s流但通常接着就用线卡上的 SerDes(serializer/deserializer,串行器/串行分离器)来分割成并行流。

在过去的几年里,Broadcom、Marvell技术集团公司和Rambus公司等厂商的信号处理技术克服了上述问题.

现在的问题不是端口的最终成本,而是10Gb以太网芯片以及光学器件的成本。增加10Gb连接是一个网络增值的好办法,而SFP+则为提高整个系统的价值提供了途径。

XFP模块曾被认为是理想的10Gb光纤收发模块. 思科放弃XFP,因Catalyst企业交换机部门确定该模块无法满足其要求,尤其是在多模情况下获得300米传输距离方面。

Xenpak有4条速率为3Gbps的信道, 采用LX-4标准

LRM(长距离多模)采用4激光器和粗波分复用(CWDM)实现10Gb连接,它需要像Xenpak这样较大的模块,而单激光器LRM则可采用类似XFP这样较小一点的模块。尽管LRM本身的每端口成本比LX-4低,但LRM必须采用高性能的激光器和专用的电色散补偿芯片

10GBase-T的适用范围还相当有限,因为DSP解决方案的成本过高、功耗过大,而且需要新的连线类型(例如6a类线缆)才能在铜缆上实现10Gb。

更好的方法是结合多模和单模光纤

单模光纤的带宽几乎没有限制,并且可以使用多个波长。而在多模光纤下,可用波长数目有限,传输速度也有明确限制


backgrounds

光纤采用串行还是并行接口?
最早定义的是Xaui(X-Gb附加单元接口),这是一种连接到主系统的4位接口。该接口定义之后,将所有IC放置到一个并未全集成的封装中去,Xenpak是那时人们能想到的最好办法。

随着芯片集成度日益增高,封装尺寸日益减小,电路日益复杂化,这使得模块外形可以向更小的方向发展。

XFP一直都是4位并行接口的替代选择。理论上,它成本更低且更容易实现。但XFP的缺点是在多模光纤上传输距离无法达到300M

FDDI技术
Fiber Distributed Data Interface,

FDDI是光纤数据在200公里内局域网内传输的标准。FDDI协议基于令牌环协议。它不但可以支持长距离传输,而且还支持多用户。FDDI用于环型网,以光缆作为传输介质,数据传输速率可达到100Mbit/s。FDDI的技术规格有FDDI-I和FDDI-II。通常FDDI指的就是前者。采用五类双绞线作为传输介质的FDDI,称为CDDI。FDDI使用双环令牌传递网络拓扑结构,兩環方向相反(正常情況下僅用主環,某一節點故障時則兩環連接形成迴路,如此才能達到每一節點。),可以在100公里以上的距离支持500台计算机。FDDI通常用作骨干网,用得最多的是用作
LAN
或校园环境大樓之間的主干网(連接橋接器)。这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中。连接具有许多局域网段和大图形传输、语音和视频会议以及其他带宽要求大的应用产生的繁重流量的大型网络。

技术优点

1. 较长的传输距离,相邻站间的最大站间距离为200公里。
2. 具有较大的带宽,FDDI的设计带宽为100Mbit/s。
3. 具有对电磁和射频干扰抑制能力,在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响,也不影响其设备。
4. 光纤可防止传输过程中被分接偷听,也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的传输媒体。

技术缺点

硬件价格昂贵,联网费用大。

目前多采用千兆快速以太网技术实现高速网络互连,成本与实际应用都较FDDI更加成熟和具有优势。


10G以太网(IEEE 802.3ae) 在2002年完成了标准化的初始阶段。10G以太网标准化第一阶段规定了10GBASE-LR/ER/SR和LX4光学端口,当初要求采用这些端口以满足 10G以太网早期市场采用者的需求。但是,为面向更广阔的市场,10G以太网开始了标准化的第二阶段和第三阶段。第二阶段面向的是基于铜缆的低成本10G 以太网。这一阶段始于2002年,开发10GBASE-CX4(针对机房中的设备间互连)和10GBASE-T(交换机到桌面互连)标准。现在 10GBASE-CX4已经完成,预计10GBASE-T将在2006年完成。第三阶段需要开发新型的低成本(大批量)、低功率、小型化、通用的多模光纤端口类型,称为10GBASE-LRM。10GBASE-LRM支持传统类型和新型多模光纤。

已有两种10GE端口支持多模光纤,即10GBASE-SR和10GBASE-LX4。为什么IEEE 802.3创建另一种多模光纤端口类型10GBASE-LRM?

1. 只有安装新型高带宽OM3(50um纤芯)多模光纤,10GBASE-SR才能支持300米的距离。在通常安装的带宽较低的多模光纤OM1(62μm纤芯)和OM2(50μm纤芯)上,10GBASE-SR只能用于机房中的设备间互连。

2. 10GBASE-LX4是一种昂贵的波分复用解决方案。对于早期市场,它是一种具有鲁棒性的解决方案。但是,从根本上讲,它不能满足成熟市场的要求,即低成本、大批量、低功率和小型化。

3. OM1和OM2光纤的安装数量庞大,而且正在不断增长,其要求真正经济的10G以太网解决方案

802.3授权开发了10GBASE-LRM,此单波长的串行传输规范兼容低成本、低功率和小型化光端口,支持超过220米链路长度的已安装多模光纤。

10GBASE-LRM委员会的目标如下:

1. 利用现有的10G以太网串行LAN PHY编码子层;

2. 支持好于或等于10-12的误码率;

3. 支持62.5μm纤芯的多模光纤:160/500MHz-km和200/500MHz-km(OM1);

4. 支持50μm纤芯的多模光纤:400/400MHz-km, 500/500MHz-km(OM2)和1,500/500MHz-km(OM3)。

5. 提供一个物理层规范,支持下述链路长度:在已安装的500MHz.km多模光纤上最低支持220米的链路,在选定的多模光纤上最低支持300米的链路。

10GBASE-LRM委员会预计将在已安装的OM1和OM2多模光纤上实现300米的链路距离。

在已有的低带宽光纤上实现10GBASE-LRM的挑战

在已安装的多模光纤上,实现10GBASE-LRM,必须克服某些特定的技术挑战。这些挑战包括:

1.非常低的光纤带宽规范 – 在此规范极限上,没有为10Gbps串行NRZ传输提供足够的带宽;

2.带宽和脉冲响应的光纤到光纤统计分布是非常宽的对数正态分布:低带宽的光纤占了很大比重,但同时高带宽的光纤也占了很大比重;

3.对特定光纤链路,静态脉冲响应与激光的发射、连接器以及链路长度相关;

4.对特定光纤链路,脉冲响应随着光纤的机械扰动而变化;

5.常见的噪声可能引起传输问题;

10GBASE-LRM委员会中,许多光纤领域、电均衡领域和光收发一体模块设计领域的专家研究了这些问题。委员会现在已经从实践和理论上全面了解这些问题,并开发出解决这些问题的模型或工程设计规则。下面是部分研究结果:

1. 委员会已经为多模光纤开发了两种统计模型:由5000个用例组成的Monte-Carlo集合及108光纤集合,其中后者把重点放在大约最坏的5%范围内的光纤上。这些模型扩展了千兆位以太网和OM3光纤规范制订过程中开发的模型。

2. 所有非均衡的IEEE 802和光纤通道激光器标准一直采用模式噪声模型,这一模型已经被更新,使其更加准确,并包括了均衡效应。

3. 委员会已经掌握了光纤由机械扰动而导致的脉冲响应变化,并制订了简单的设计程序,以实现规范开发。

为实现功率预算规范,已经协商确定了理想均衡器使用的一个品质因子,称为PIE_D3。PIE_D是为了保证均衡器正常的性能而必须分配的最小光功率。


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