「华为m1000」华为M1000设备

其实上一篇先发参数指标,这一篇后发标准协议,主要原因还是标准协议太多,袁老师整理起来很花时间,上一篇发指标参数时就有点仓促,导致部分指标的定义解释都还是描述的“借用IEEE某标准“,这里袁老师要对各位小伙伴说一声抱歉。今天袁老师发的这篇就不一样了,可是熬了好几个大夜的巅峰之作,为了不至于太过枯燥,还加入了几个小历史和小故事,小伙伴们要是觉得好,请务必点赞哦

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(图片来源网络,侵删)

第五篇--光模块的标准协议及分类

我们谈光模块的分类时,必然绕不开光模块的标准协议。

袁老师还在华为时,曾经写过一篇博客,文章名称忘了,里面就提到了光通信/光模块的三个重要标准和一组协议,三个标准分别是IEEE、ITU-T和OIF,一组协议是MSA协议,也是今天我们要讲的重点内容

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先来简单说说前面三个标准

IEEE 802.3

IEEE(电气与电子工程师协会)是由AIEE(美国电气工程师协会)和IRE(美国无线电工程师学会)合并而成。,而802.3是IEEE下面的一个工作组,10M、100M、GE、2.5GE/5GE、10GE、25GE、40GE、100GE、400GE的以太网标准都是由IEEE 802.3工作组提出的。分别是10M以太网:8-20章、100M以太网:21-33章、1000M以太网:34-43章、10G以太网:44-77章、节能以太网:78-79章、40G/100G以太网:80-95章、200G/400G以太网:116-124章、2.5G/5G以太网:125-126章。在这些以太网标准中,就定义了光接口的速率、类型、光功率、灵敏度等指标要求。举一个400G的栗子

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ITU-T G系列

ITU即国际电信联盟,该机构创建于1993年,前身是国际电报电话咨询委员会(CCITT 是法语Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique的缩写, 英文是International Telegraph and Telephone Consultative Committee),总部设在瑞士日内瓦。ITU(国际电信联盟)是主管信息通信技术事务的联合国机构,它主要分为电信标准化部门(ITU-T)、无线电通信部门(ITU-R)和电信发展部门(ITU-D)。 ITU-T是Telecommunication Standardization Sector of ITU的缩写,是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。在ITU-T的G系列标准中定义了SDH设备和OTN设备的标准,其中就涉及到光模块的光接口的速率、类型、发端指标、收端指标等(分散在G.691/G.692/G.693/G.695/G.707/G.957/G.959.1中),彩光光模块的波长标准(G.694.1/G.694.2),以及需要部分分解到光模块的SDH设备的抖动指标(G.825)和OTN设备的抖动指标(G.8251)。

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上一篇的指标参数介绍截稿比较匆忙,没有讲抖动,这里袁老师再补充讲一下。其实上一篇最开始举例SNAP12 MSA的指标中,就出现过了抖动指标。所谓抖动,其定义为数字信号各有效瞬间相对于理论规定时间位置的短期偏离。抖动的单位是UI,1UI就是光传送比特率的倒数:例如10Gb/s的信号,1UI=1/10G=100ps 。

SDH和OTN的ITU-T标准,把抖动的指标又细分了一下,分为输出抖动、输入抖动容限、抖动传递函数等三个指标

1、输出抖动

发送端输出光信号的抖动范围,越小越好,标准中定义了B1、B2两个滤波器来测试输出抖动。如下表中给出的限制表示数字网络中接口的最大允许抖动水平。使用指定的测量滤波器时,在 60 秒间隔内测量的抖动不得超过表中给出的限制。

2、输入抖动容限

抖动和漂移容限表示输入端口应适应的最低相位噪声水平。一般来说,为了确保任何设备都可以连接到网络内的任何适当接口,有必要安排所有设备的输入端口能够适应抖动水平,并至少满足最小限制。如下图举例,STM64的输入抖动容限,必须在至少在折线以上

3、抖动传递函数

抖动传递函数定义为在输出 STM-N 信号上的抖动对施加在输入 STM-N 信号上抖动的比值随频率的变化。如下图,在所施加的输入正弦抖动高到图 15-2 的模板水平时,抖动传递函数必须在图 15-1 给定的曲线之下。

OIF

OIF是Optical Internet Forum的缩写,即光网络论坛的意思。OIF 在1998年成立,其宗旨是完成网络互用性的规范,包括物理层协议、网络接口以及安全性。OIF 成员拥有 140 多家成员公司,从组件供应商到网络运营商,致力于确定行业的需求和要求,并快速开发直接影响和促进开放网络世界中全球连接的解决方案。25年来,OIF作为唯一推动电气、光学和控制互操作性的全球行业论坛,加速了光网络的逐步转型,从而实现更高效、更可靠的网络。其活跃的成员生态系统通过透明和快节奏的流程进行合作,以开发,验证和发布实施协议(IA)和技术白皮书,这对于加速光网络技术的市场采用至关重要。节省文字,袁老师这里就放一张OIF自己的宣传图片好了

MSA

终于讲到今天的重头戏了。MSA是Multi-Source Agreement的缩写,即多元协议的意思。是由业界光模块制造商建立的一个非官方组织形式。

提到MSA协议,就一定要说说SFF。(注意:这个SFF不是袁老师在《漫话光模块(1)》中说的SFF光模块哈)

SFF Committee (Small Form Factor Committee 小外形规格委员会)是1990年成立了一个委员会,按照英文版维基百科的说辞,它当时是为了给便携式电脑定义新型磁盘驱动器的外形而成立的,SFF 委员会是一个由数据通讯/电信系统和元件提供商组成的特别委员会,旨在制定连接器、电缆和外形封装方面的规范。

MSA协议的出现,是为了解决来自不同制造商的光模块接口类型多样化,相互可操作性不足的问题。多家制造商联合成立了一个组织来对光模块的接口类型、安装以及功能进行标准化规范。随后SFP MSA被提交到SFF,命名为INF-8074i,SFF对SFP-MSA协议进行了扩展,扩展的协议为SFF-8472。INF-8074i协议规范了机械结构、电气接口以及软件接口(AOH)的定义;SFF-8472规范了模块标识、厂商信息以及光模块的数字诊断监控功能(DDM)。所以像袁老师这样的老人,都知道其实SFP光模块是有两种的,一种是早期的不带DDM的SFP,另一种是后来的带DDM的eSFP。

不像IEEE 802.3一个标准包打所有以太网那样,SFF标准定义得很细,通常一种模块会有多个SFF标准支撑,例如下图

大部分100G速率以内的光模块MSA协议都收归到SFF中。QSFP+及之前的协议,全部在SFF可以查阅下载SFF Specifications | SNIA。袁老师对SFF已发布的光模块MSA协议做了一个汇总整理,见下表

前面说了MSA协议是一个民间组织,如果不算SFP MSA的话,其实是从100G开始的。但到了100G之后,SFF就不和各位玩了(不对,也不是不玩了,而是带不动了,各民间组织纷纷制定自己的MSA标准),QSFP演进出了QSFP-DD却也是一个民间组织,CFP始终没让SFF收编,看一下下图中SFF当前的状态,基本就只剩SFP+这一根独苗在苦苦支撑了

包括光模块的DDM,最初是由INF-8472i负责的(当然8472一直也在更新,毕竟8472的文件名是《Management Interface for SFP+》),但更多的光模块说明书中,更愿意写遵循OIF-CMIS

MSA看似是松散的协议,其实也是要玩朋友圈的,换句话说就是也是有竞争的,比如100G光模块,CFP和CXP几乎同时出现,而SFF的CXP最初由InfiniBand主导(甚至可以说是私有的),没能干得过多厂商协作的CFP。现在CXP都很少有新动作了,CFP则一直逐步发展壮大,演进出了支持CFP2、CFP4、CFP8的版本(注:CFP最初产生时就已经规划了CFP-CFP2-CFP4的技术路线)。这边看着CFP不断壮大,另一边SFF的QSFP+也急了,赶紧推出QSFP28、QSFP56来竞抢夺100G、200G光模块的蛋糕。到了400G,思科也坐不住了,撺掇着SFF搞了CDFP协议,结果还是没有干过CFP8、QSFP-DD、OSFP等一众“新兴势力”

SFF玩不过了,但光模块仍然叫MSA协议,真是胜者为王的时代,谁先占领市场,谁就有话语权设立一个事实标准。就像华为OTN设备的40G高光时代,其实当时华为40G波分已经落后阿郎和CIENA了(推出较晚),后来华为美研所的白博士搞出了调制格式为DQPSK的光模块,指标性能优异的同时还很好的控制了光模块的成本,一举打败了对手,从此华为波分设备可以说就一骑绝尘,市占率领先对手好几个马头。

当然,抢占先机也是有风险的,比如INTEL就在ITU-T G.709出来前,发布了IXF30007芯片,支持它自定义的10G FEC纠错编码,基于这个编码输出的10G信号的速率是10.66Gb/s华为还基于30007作出了10G的OTU板卡,然而到G.709正式发布就傻眼了,其中的FEC编码格式采用了另一种RS编码,G.709定义的10G信号(准确说应是OTU2)的速率是10.71Gb/s ,没办法,INTEL马上推出了IXF30009芯片进行替代,华为也只能重新开发新的板卡和光模块,不仅浪费了不少money,也耽误了支持G.709的产品的上市时间。

缺少了SFF的带领也存在一些弊端,民间组织制定的MSA协议就出现了五花八门的情况,就拿命名来说吧,有按封装形式命名的MSA(如上文刚提到的CFP、QSFP-DD、OSFP,新出现的更加小型化的CSFP、Micro QSFP等),有按速率等级命名的MSA(如800G MSA、4x400G MSA等),还有按速率+光接口类型命名的MSA(如400GBiDi-MSA 、 Terabit-BiDi-MSA等),感兴趣的小伙伴可以点击链接进入相应的MSA进行研究。

上面介绍了光模块相关的标准协议,下面我们来讲一下光模块的分类

光模块的分类

一般情况下,有光模块的速率、封装、传输距离三个信息,基本就能确定光模块的具体型号,业内也是主要按光模块速率、外型封装(封装、光口类型)、传输距离来给光模块进行分类

1、按业务速率分

业务种类和速率都非常多,袁老师也只能说是尽可能例举完全

2、按封装外型分

前面已经放了SFF MSA定义的封装分类的表格,下面放一下“民间组织”MSA定义的封装及其分类

3、按传输距离分

传输距离主要只单个模块的传输距离,基本可以按IEEE定义的xR来区分

最后,放几张封装对比图片

总算结尾了,最后说个段子,描述的是袁老师去买光模块的时与店铺老板的对话

袁老师:老板,给我来个100G光模块

店老板:哪种封装?

袁老师:CFP的

店老板:啥光口

袁老师:LC

店老板:啥距离啊?

袁老师:10公里

店老板:早说啊,不就是CFP封装的100GBASE-LR4模块嘛,还让我问这么多问题。来,模块给你。

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