你真的会选100G光模块吗|cwdm|交换机|光纤|单模|激光器

随着人们对带宽的需求越来越高，100G网络得到了快速发展。100G光模块是100G网络的重要组成部分，有多个标准和封装类型，每种光模块都有各自可圈可点之处，可按照实际需求选择合适的光模块。

100G光模块标准

对于光模块的定义主要有两个关键组织，即IEEE和MSA（MultiSource Agreement，多源协议），两者之间互补而又互相借鉴。

IEEE是电子电气工程师协会，而802.3是IEEE下面的一个工作组，很多10G、40G、100G、400G的光模块标准都是由IEEE802.3工作组提出的。

MSA是一种多供应商规范，相比IEEE算是一个民间的非官方组织形式，针对不同的光模块标准会形成不同的MSA协议，可以理解是产业内企业联盟行为。MSA除了定义光模块的结构封装（包括外形尺寸，电连接器，引脚分配等），也会定义电接口、光接口，从而形成完整的光模块标准。

IEEE和MSA针对100G光模块制定了多个标准，主流的是下面6种标准。

100G短距模块选择：100GBASE-SR4成为主流

100G短距光模块标准主要有100GBASE-SR10和100GBASE-SR4两种标准。100GBASE-SR10标准使用10 x 10Gbps并行通道实现100Gbps点对点传输，电信号的速率是10G，光信号速率也是10G，采用NRZ的调制方式及64B/66B的编码方式。

伴随着交换机ASIC芯片电接口速率从10G bps提升到25G bps，电接口标准从CAUI-10（10通道 x 10Gbps）升级到CAUI-4（4通道 x 25Gbps），通道从SR10的并行10通道减少到并行4通道，光模块的器件个数得以减少、成本得以降低、模块尺寸得以缩小、功耗得以降低。

光模块尺寸的减少使得交换机每1U空间可以提供的100G接口密度更大，基于以上优势，目前100GBASE-SR4已经取代100GBASE-SR10成为目前主流的100G短距光模块标准。

100G中长距离模块选择：LR4、CWDM4和PSM4各有千秋

1、有了100GBASE-LR4标准，为何还要制定100G CWDM4标准？

对于大型数据中心内部互联场景，100GBASE-SR4 支持的距离太短，不能满足所有的互联需求，而100GBASE-LR4成本太高。因此，MSA为市场带来了中距离互联的解决方案，PSM4和CWDM4是这次革命的产物。虽然100GBASE-LR4的传输距离完全覆盖了CWDM4，但是在2km传输的场景下，CWDM4方案成本更低，更具竞争力。

100GBASE-LR4工作原理如上图所示。100G CWDM4工作原理如下图所示。

100GBASE-LR4工作原理如上图所示。100G CWDM4工作原理如下图所示。

LR4和CWDM4工作原理类似，都是通过光学器件MUX以及DEMUX将4条并行的25G通道波分复用到一条100G光纤链路上。不过两者存在几点区别：

LR4使用的光学MUX/DEMUX器件更贵：CWDM4定义的是20nm 的CWDM间隔，因为激光器的波长温漂特性大约是0.08nm/°C，0~70°C工作范围内的波长变化大约是5.6nm，通道本身也要留一些隔离带。而LR4则定义了4.5nm的LAN-WDM间隔。通道间隔越大，对光学MUX/DEMUX器件的要求就越低，可以节省成本。

LR4使用的激光器更贵，功耗更大：CWDM4使用DML（Direct Modulated Laser，直接调制激光器），而LR4使用EML（Electro-absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器）。DML是单颗激光器，而EML是两个器件，一颗是DML，另一颗是EAM调制器，合在一起叫做EML。

LR4需要额外增加TEC（Thermo Electric Cooler 半导体热电制冷器）：因为LR4的相邻通道之间只有4.5nm的间隔，所以激光器需要放到TEC上控温。电路上需要放置TEC Driver芯片，Laser也要集成到TEC材料上来做，这样一来，相比CWDM4，LR4的成本又有所增加。

基于以上三点，100G CWDM4标准很好地补充了100GBASE-LR4在2km以内成本过高导致的空白。

2、相比100G CWDM4，100G PSM4有何优劣势？

100G PSM4规范定义了8根单模光纤（4个发送和4个接收）的点对点100Gbps链路，每个通道以25Gbps的速率发送。每个信号方向使用四个相同波长且独立的通道。因此，两个收发器通常通过8光纤MTP / MPO单模跳线进行通信。PSM4的传输距离为500米，也有厂商生产的100G PSM4可传输2km（纳多德100G PSM4光模块支持2km传输距离）。

PSM4光模块虽然运行在单模光纤中，但它的布线结构和QSFP28 SR4光模块的布线结构相同。在不改变现有布线结构情况下，使用QSFP28 PSM4光模块可以节省多模和单模之间的转换成本。