X2,Xenpak,XFP模块..doc

X2,Xenpak,XFP的优缺点及最佳应用2010-09-25 16:58摘要：文章从应用的角度探讨了10G以太网(10GE)光接口的特性，着重介绍了4种不同的10 Gb/s速率的光模块：Xenpak、Xpak、X2、XFP；在对比4种光模块优缺点的基础上，给出了几种光模块各自的最佳应用场合。 2002年6月，IEEE通过了10 Gb/s速率的以太网标准——IEEE 802.3ae[1]。至此为止，以太网的发展已经历了4个阶段，即以太网、快速以太网、千兆以太网和10G以太网(10GE)阶段。10G以太网作为传统以太网技术的一次较大的升级，在原有的千兆以太网的基础上将传输速率提高了10倍，传输距离也大大增加，摆脱了传统以太网只能应用于局域网范围的限制，使以太网延伸到了城域网和广域网。10G以太网的优点在于保留了IEEE 802.3以太网媒体访问控制(MAC)协议，保持以太网的帧格式不变。10G以太网主要有以下特点：只工作在全双工模式；增加了广域网接口子层(WIS)，可实现与SDH的无缝连接。10G以太网技术适用于各种网络结构，可以降低网络的复杂性，能够简单、经济地构建各种速率的网络，满足骨干网大容量传输的需求，解决了城域传输的“瓶颈”问题。由于局域网、城域网、广域网采用同一种核心技术，避免了协议转换，实现了无缝连接，因此10G以太网是实现未来端到端光以太网的基础。 1 10G以太网光接口 10G以太网标准中关于物理接口有3种类型： (1)IEEE 802.3ae，定义了在光纤上传输10G以太网的标准，传输距离从300 m到40 km。 (2)IEEE 802.3ak，定义了在对称铜缆上运行10G以太网的标准，传输距离小于15 m，适用于数据中心内部服务器之间的连接应用。 (3)IEEE 802.3an，定义了基于双绞线作为媒质的10G以太网标准，希望传输距离至少达到100 m，目前该标准正在制订中。 3种类型中，基于IEEE 802.3ae标准定义的10G以太网光接口，可以根据光纤类型、传输距离等进一步细分为7种类型，如表1所示。 在表1所示接口类型中，10GBASE-LX4使用了粗波分复用(CWDM)技术，把12.5 Gb/s的数据流分成4路3.125 Gb/s的数据流在光纤中传播，由于采用了8B/10B编码，因此有效数据流量是10 Gb/s。这种接口类型的优点是应用场合比较灵活，既可以使用多模光纤，应用于传输距离短对价格敏感的场合，也可以使用单模光纤，支持较长传输距离的应用。 10GBASE-SR、10GBASE-LR和10GBASE-ER的物理编码子层(PCS)使用了效率较高的64B/66B编码，在线路上传输的速率是10.3 Gb/s。 10GBASE-SR使用850 nm的激光器，在多模光纤上的传输距离是300 m；10GBASE-LR和10GBASE-ER分别使用1 310 nm和1 550 nm的激光器，在单模光纤上的传输距离分别是10 km和40 km，适用于城域范围内的传输，是目前的主流应用。 10GBASE-SW、10GBASE-LW和10GBASE-EW是应用于广域网的接口类型，其传输速率和OC-192 SDH相同，物理层使用了64B/66B的编码，通过WIS把以太网帧封装到SDH的帧结构中去，并做了速率匹配，以便实现和SDH的无缝连接。 2 10G光模块 由于光收发模块集成化程度越来越高，因此10G以太网光接口的功能完全可以由一个光模块来实现。10G光模块主要包括光/电转换、时钟提取和同步、复用/解复用、64B/66B编解码、WIS、8B/10B编解码等子功能模块。 据Gigac近段时间出货量显示，10G光模块将是未来几年最具市场潜力的光器件。现在应用比较广泛的10G光模块有以下几种：300pin、Xenpak、Xpak、X2和XFP。其中300pin属于第一代模块，主要应用于SDH，把电接口改成10G以太网16位接口(XSBI)后也可应用于10G以太网；Xenpak是针对10G 以太网推出的第一代光模块，采用IEEE 802.3ae标准中的10G附加单元接口(XAUI)作为数据通路；Xpak和X2是Xenpak光模块的直接改进版，体积缩小了40%左右；XFP是一种外形紧凑、价格低廉的光模块，有点类似于千兆以太网的小型化可拔插光模块(SFP)。由于300pin光模块在10G以太网中应用较少，因此下面重点介绍Xenpak、Xpak、X2和XFP这4种光模块。 2.1 Xenpak光模块 Xenpak光模块的功能框图如图1所示，分别对应IEEE 802.3ae标准中的10G媒体无关接口扩展子层(XGXS)、P