50G在目前下一代网络中的关键作用

  基于25G SFP收发器形态相同，50G SFP收发器可以提供比前者多一倍的传输速率。

  诸如物联网、流视频和云计算等下一代（NG）网络数据敏感型应用的繁荣，驱动了带宽需求火箭般的增长。网络运营商需要从25G SFP端口的部署基础上升级容量，并实现成本的最小化。基于SFP光收发器系列速度从10G提升至25G, 50G将是SFP数据率提升的下一个目标。

  SFP56模块利用已经广泛应用于400G收发器的成熟50G技术，在QSFP-DD封装(QSFP56-DD)中使用8路50G。SFP56技术对于当前网络运营商来说是一项将现有的SFP28链路数据率提升一倍的有效方式。

表1 可插拔收发器命名格式和数据率

  另一个重要的因素是如今交换机制造商可以制造兼容1G、10G、25G和50G收发器的SFP56端口，这种变革提供了巨大的灵活性。单个交换机、路由器或服务器可以同时使用传统的低速连接和新的高速连接，仅仅通过插拔合适的收发器。

  SFP56收发器与SFP28收发器相同的形态下可以传输多一倍的数据率，因而显著减少每比特成本。SFP56形态将功耗最小化并将面板密度最大化。收发器可与搭配50G串行器/解串器（SerDes）的最新一代交换机ASIC直连。更重要的是，大多数SFP56端口可以同时向后兼容现有SFP+和SFP28收发器。

  思科正在打造一个全面的SFP56产品组合，包括SMF、MMF、DAC和工温收发器，即SFP-50G产品线。

图1 思科SFP-50G收发器

  达到50G

  带宽需求迫使行业需要达到最高的数据率。这种趋势反过来也推动了交换机和光模块的发展。从用户的角度来看，数据率的片面增长似乎是合乎逻辑的。在现实中，朝更高速度的演进始于基于现有峰值数据速率的多通道收发器，然后在技术成熟后再补足单通道收发器。例如，当25G SerDes发布时，市面上最快的收发器是QSFP+（4x10G）。但是供应商没有利用新的25G SerDes和ASIC来生产SFP28交换机端口和配套模块，而是立即专注于开发QSFP28（4x25G）收发器。至于SFP28市场则是后来才成熟起来的。、

图2 为增加新型交换ASIC版本之间的数据率，业界转向使用多通道收发器。单通道版本需要更加紧凑、更加便宜以及更低功耗。

  如今，50G SerDes也发挥着同样的作用，即早期市场重点是QSFP56-DD和QSFP56，但现在 SFP56市场正在扩大。

  图3 数据率增加依靠串行器/解串器（SerDes）ASIC的可用性。从历史上看，高密度接口总是出现在单通道接口之前。

  什么是SFP56？

  SFP56是一种小型化外形尺寸可插拔以太网收发器。SFP56在50 Gb/s有效载荷之上有具备256b/257b编码开销，可以将信号的物理线路速率提高到26.5625 Gbaud。

  SFP56电口基于单通道50G四级脉冲幅度调制（PAM4）。作为NRZ调制中的二进制信号的替代，PAM4将成对的二进制1和0编码为具有四种幅度级别的单个符号（见图 4）。换句话说，PAM4信令使得每个符号传输两位成为可能。解码只涉及反转过程。

图4 四级脉冲幅度调制（PAM4）信号对每个符号编码两比特，使得数据速率是线路速率的两倍。

  由于PAM4在每个符号时隙中传输两比特，因此它将信号带宽减半。调制格式让使用25 GHz速率以50 Gb/s传输数据成为可能。在SFP56中，26.5625 Gbaud的物理线路速率可以实现51.125 Gb/s的实际数据速率。SFP56电口专为56 Gb/s的信号速率而设计，以适应OTN开销。

  这种PAM4电调制是在搭载50G SerDes的交换机中实现的，它被许多新的交换机ASIC 使用，包括Cisco Silicon OneTM系列（见图5）。

图5 Cisco Silicon One系列 50G SerDes（蓝色）可商用产品型号。

  思科SFP-50G产品系列

  思科SFP-50G收发器产品组合包括各种高密度、低功耗的 50G 千兆以太网连接选择，适用于数据中心、高性能计算(HPC)网络、服务提供商接入和园区网络应用。这包括：

  · SFP-50G 直连铜缆（DAC） — 专为服务器到服务器和服务器到交换机连接而设计的铜缆跳线，最长5 m。

  · SFP-50G 短链路（SL）模块 — 用于最长30 m距离的光纤跳线，目的是替代有源光缆（AOC）。

  · SFP-50G短距传输（SR）模块 — 使用OM3/OM4/OM5多模光纤的收发器，最长传输达100米，具体使用取决于网络配置。

  · SFP-50G长距离传输（LR）模块 — 采用单模光纤设计，链路传输可长达15公里（采用FEC前向纠错技术）。

  由于并非每家行业公司都准备好转向50G，因此该产品线还需要具备兼容25G接口能力。值得一提的是，SFP-50G正是“双速率”，即支持50G和25G数据速率。

图6 双倍速率SFP收发器让网络运营商灵活开展50G演进

  所有产品均符合相关的IEEE标准（见表 3）。一定程度上，它们与其他采用IEEE标准的25G和50G接口实现互操作。每个产品都在Cisco® SFP56端口上经过测试和认证，以保证性能和可靠性。

表2  50G光接口标准

  总结

  50G — 网络运营商的实用升级路径

  SFP56外形尺寸是服务提供商数据速率发展路径的关键。与25G模块相比，它的数据速率翻了一番。从历史来看，这种在相同外形尺寸下的速度提升显着降低了每比特成本。SFP56 模块使用PAM4信号，这使它们能够直接连接到50G QSFP28交换机ASIC，这在许多应用中都是一个优势。

  全面SFP56产品组合包括用于各种距离的单模光纤和多模光纤的收发器，以及用于短距离互连的有源和无源铜缆。