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فارسی Ethernet-Generationen, Lane-Raten und elektrische Schnittstellen
Jede Ethernet-Geschwindigkeit seit 10G setzt sich aus einer kleinen Menge von Lane-Raten zusammen – 10G, 25G, 50G, 100G und inzwischen 200G pro Lane – die parallel kombiniert werden. Zu wissen, aus welchen Lanes eine bestimmte Geschwindigkeit besteht, erklärt die elektrische Schnittstelle des Moduls, warum Breakout funktioniert oder nicht, warum ein 100G-Modul entweder 4 × 25G oder 1 × 100G sein kann, und worauf sich Host und Modul einigen müssen, bevor das Licht etwas bedeutet.
Zeitleiste der IEEE-802.3-Projekte
| Jahr | Amendment | Geschwindigkeiten | Lane-Signalisierung | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|
| 1998 | 802.3z | 1000BASE-SX/LX/CX | 1,25 GBd 8B/10B | GBIC → SFP-Ära |
| 1999 | 802.3ab | 1000BASE-T | 4 Adernpaare, PAM5 | Kupfer 1G |
| 2002 | 802.3ae | 10GBASE-SR/LR/ER/LX4 | 10,3125 GBd 64B/66B | XENPAK/X2/XFP → SFP+ |
| 2006 | 802.3an / aq | 10GBASE-T / LRM | — | Kupfer 10G; MMF 220 m mit EDC |
| 2010 | 802.3ba | 40GBASE-SR4/LR4/CR4, 100GBASE-SR10/LR4/ER4 | 4 × 10G / 10 × 10G / 4 × 25G | QSFP+, CFP |
| 2014 | 802.3bj | 100GBASE-CR4/KR4 | 4 × 25G NRZ | führt RS-FEC (528,514) ein |
| 2015 | 802.3bm | 100GBASE-SR4, CAUI-4, 40GBASE-ER4 | 4 × 25G | QSFP28 wird möglich |
| 2016 | 802.3by | 25GBASE-SR/LR/CR | 1 × 25G | SFP28; CA-25G-L/S/N-Kabelklassen |
| 2017 | 802.3bs | 200GBASE-FR4/LR4/DR4, 400GBASE-SR16/DR4/FR8/LR8 | 50G PAM4 (8 × 50G elektrisch) | RS-FEC (544,514) KP4 |
| 2018 | 802.3cd | 50GBASE-SR/FR/LR/CR, 100GBASE-SR2/DR/CR2, 200GBASE-SR4/CR4 | 50G-PAM4-Lanes | SFP56, QSFP56 |
| 2019–21 | 802.3cn / cu | 50/200/400G 40 km ER; 100GBASE-FR1/LR1, 400GBASE-FR4/LR4-6 | optische 100G-PAM4-Lanes | übernimmt die 100G Lambda MSA |
| 2022 | 802.3ck / db | 100G/Lane elektrisch (100GAUI-1, 400GAUI-4, 800GAUI-8); 100G/Lane VCSEL (SR1, SR4, VR) | 106,25 GBd PAM4 | QSFP112, OSFP 800G |
| 2024 | 802.3df | 800GBASE-DR8/SR8/VR8, -DR4 (200G/Lane optisch) | 8 × 100G elektrisch | 800G in OSFP / QSFP-DD800 |
| ~2026 | 802.3dj | 200G/Lane elektrisch und optisch; 800GBASE-DR2, 1.6TBASE-DR8 | 212,5 GBd PAM4 | 1.6T OSFP-XD, OSFP |
MSA-Schnittstellen (CWDM4, PSM4, ZR…) füllten die Lücken zwischen diesen: Optische Schnittstellen-MSAs.
Wie Geschwindigkeiten aus Lanes aufgebaut werden
| Geschwindigkeit | Elektrische Lanes (Host ↔ Modul) | Optische Lanes (typisch) | Modul |
|---|---|---|---|
| 10G | 1 × 10G (XFI/SFI) | 1 × 10G | SFP+ |
| 25G | 1 × 25G (25GAUI) | 1 × 25G | SFP28 |
| 40G | 4 × 10G (XLAUI/XLPPI) | 4 × 10G (SR4, LR4) | QSFP+ |
| 50G | 1 × 50G PAM4 oder 2 × 25G | 1 × 50G PAM4 | SFP56 |
| 100G | 4 × 25G (CAUI-4) | 4 × 25G (SR4, LR4, CWDM4, PSM4) | QSFP28 |
| 100G | 2 × 50G (100GAUI-2) oder 1 × 100G (100GAUI-1) | 1 × 100G PAM4 (DR, FR1, LR1) | QSFP28/QSFP56/QSFP112, SFP112 |
| 200G | 4 × 50G (200GAUI-4) oder 8 × 25G | 4 × 50G (FR4, SR4, DR4) | QSFP56 |
| 400G | 8 × 50G (400GAUI-8) oder 4 × 100G (400GAUI-4) | 4 × 100G (DR4, FR4, LR4) oder 8 × 50G (SR8, FR8) | QSFP-DD, OSFP |
| 800G | 8 × 100G (800GAUI-8) | 8 × 100G (DR8, 2×FR4) oder 4 × 200G (DR4) | OSFP, QSFP-DD800 |
| 1.6T | 8 × 200G | 8 × 200G (DR8) | OSFP-XD, OSFP |
Wenn sich die Anzahl elektrischer und optischer Lanes unterscheidet, wandelt eine Gearbox im DSP des Moduls zwischen beiden um – 400GAUI-8 zu DR4 ist der klassische Fall (Modulation & DSP). Wenn sie übereinstimmen (4 × 25G CAUI-4 zu SR4), ist das Modul ein einfacher Retimer oder kommt sogar ganz ohne Retiming aus.
Namen elektrischer Schnittstellen
| Name | Lanes × Rate | Verwendet mit |
|---|---|---|
| XAUI | 4 × 3,125 GBd (8B/10B) | XENPAK, X2, frühes 10G |
| XFI / SFI | 1 × 10,3125 GBd | XFP / SFP+ |
| 25GAUI | 1 × 25,78 GBd | SFP28 |
| XLAUI / XLPPI | 4 × 10,3125 | QSFP+ (retimed / parallele physikalische Schnittstelle) |
| CAUI-10 / CAUI-4 | 10 × 10,3125 / 4 × 25,78 | CFP / QSFP28, CFP4 |
| 50GAUI-2 / 50GAUI-1 | 2 × 25,78 / 1 × 26,5625 GBd PAM4 | SFP56 |
| 100GAUI-4 / -2 / -1 | 4 × 25,78 / 2 × 26,56 PAM4 / 1 × 53,125 PAM4 | QSFP28 → QSFP112 |
| 200GAUI-8 / -4 / -2 | 8 × 25,78 / 4 × 26,56 PAM4 / 2 × 53,125 PAM4 | QSFP56 → QSFP112 |
| 400GAUI-16 / -8 / -4 | 16 × 25,78 / 8 × 26,56 PAM4 / 4 × 53,125 PAM4 | CFP8 → QSFP-DD/OSFP |
| 800GAUI-8 | 8 × 53,125 GBd PAM4 | OSFP, QSFP-DD800 |
Die GBd-Werte enthalten FEC- und 64B/66B-Overhead: 25,78 GBd transportieren 25 Gb/s Nutzlast, 53,125 GBd PAM4 transportieren 100 Gb/s. Diese Namen erscheinen in CMIS-Anwendungsdeskriptoren als die Host-Interface-Hälfte (SFF-8024).
Was übereinstimmen muss
- Lane-Rate und -Anzahl auf der elektrischen Seite – ein 4 × 25G-Port kann kein 2 × 50G-Modul ansteuern, auch wenn beide „100G“ sagen.
- Modulation – NRZ-Lanes und PAM4-Lanes sind unterschiedliche physikalische Schichten.
- FEC – RS(528) für 25G-NRZ-Lanes, RS(544) für alle PAM4; je nach PMD verpflichtend oder optional (FEC & Link-Training).
- Encoding – 8B/10B (1G) vs. 64B/66B (10G+); ein Dual-Rate-Modul schaltet beides um.
- Optischer PMD an beiden Enden – Wellenlänge, Faser und Reichweite in Optische Schnittstellen und der PMD-Referenz.
Das Modul gibt all dies in seiner Identität an – Nennrate, Encoding, Compliance- oder Application-Codes – und der Host verweigert Kombinationen, die er nicht ansteuern kann (Speed & Rate).
In CodingBox
Der Bildschirm Check transceiver zeigt die nominale Lane-Rate, das Encoding und bei CMIS-Modulen die Host-Interface-IDs jeder Application, sodass Sie auf einen Blick sehen, ob ein Modul 4 × 25G oder 2 × 50G ist, bevor es auf einen Port trifft.
Die 1.6T-Formfaktoren, die 802.3dj-Lanes tragen: OSFP224 (8 × 200G) und OSFP-XD (16 × 100G).
Die hostseitigen Namen dieser Lane-Bündel – CAUI-4, 400GAUI-8, 800GAUI-8 – mit C2M-Compliance-Punkten, OIF-CEI-Mapping und der Umwandlung von elektrischen in optische Lanes: XGMII, XAUI und die AUI-Familie.