40GBASE-iSR4 QSFP+ 光模块的发展

目前，40G QSFP +收发模块具有多种优势而被广泛应用于各种光网络中，例如，提供低功耗的高速光/电性能，使用束状光纤电缆和MPO连接器的QSFP+模块端口密度是普通SFP+模块的三倍。此外，功耗降低，从SFP + 模块的每通道最大1000兆瓦降低到QSFP+模块的每通道最大375兆瓦。

为了进一步拓展创新的并行光纤收发器，一个新的QSFP+收发器的推出，即40gbase-isr4 QSFP+光模块。“i”指的是内部运作的能力。它不仅是40GB以太网兼容，也可操作任何链路距离达100米的OM3多模光纤的10gbase-sr兼容收发器。本文将围绕这一40gbase-isr4 QSFP+收发器的发展过程展开。

背景

通过数据网络的数字信息量的发展速度日益增长。随着云计算增长，服务器虚拟化和网络融合的趋势，迫使今天的网络朝着更有效和更快的方向快速发展着。虚拟化服务器的利用率增加，千兆以太网接入链路已取代10Gbps链路。

为了跟上切换硬件更高的性能需要，提供足够的I / O（输入/输出）的带宽，许多新的接入交换机已经发展到可以支持连接到下游服务器的48端口10G以太网了，并且可以连接到核心交换机的2或4端口40G以太网。这些互连数据传输的实现，都离不开40G QSFP+收发器，它可以提供足够的带宽，以确保数据转换无阻碍。

潜在的机会

40G以太网标准IEEE 802.3ba-2010释放指定的光学和各种物理层链路实现电路要求。40gbase-sr4 PMD（物理介质相关）支持4通道并行光纤互连操作与传输距离可达100米OM3多模光纤。四个通道工作在10.3125 Gbps的数据速率是相同的串行比特率，每一个方向的单模光纤传输。

40gbase-sr4 PMD的地址在40Gbps互连的数据中心是被需要的。它利用广泛部署的、低成本的850nm的VCSEL（垂直腔面发射激光器）技术。这是硬件厂商利用40gbase-sr4切换4个10G以太网互连的一个机会。

问题

40gbase-sr4标准为进一步解决带宽不断增长的需求提供了一个机会。它不定义为向后兼容前面的10G以太网短距离互连标准。虽然40G以太网和10G以太网中包括一个基于VCSEL短距离PMD定义的光链路，却无法保证在每通道10.3125 Gbps互操作（见下图）

下面的分析40gbase-sr4和10gbase-sr规格告诉为什么互操作不能在规定的操作条件下保证。

从上面的图表中，我们可以看到很多的发射机和接收机的规范标准与10gbase-sr相等或比40gbase-sr4标准更严格。这并不奇怪，因为40gbase-sr4规范写入覆盖传输链路高达100米，而10gbase-sr规范是为了满足最大传输链路长度为300米的OM3多模光纤。除距离外，主要规格间隙保证可操作性或防止接收机过载。

解决方案

40gbase-isr4 QSFP+收发器发布解决过载状态的问题时，连接到10gbase-sr 40gbase-sr4发射机接收机。它的目的是完全兼容的40gbase-sr4规范但与输出光功率下最大传输。规定的最大输出功率已降低到2.4 dBm至1 dBm的允许它与10gbase-sr接收器接口而不必担心超载。

VCSEL设计结合优异的激光编程和控制算法减少模块的最大光输出功率，而不损害任何模块的高速电光性能。下图表所示是一个完全兼容40gbase-sr模块，与传统的10gbase-sr收发器互连。

总结

40gbase-isr4 QSFP+模块为用户提供了一种减少指定最大输出功率，增加其交换网络容量的有效解决方案。该QSFP+ isr4能够支持标准的40G以太网连接到100米OM3光纤和相同距离10gbase-sr的连接。QSFP+相比标准的SFP +，增加了3倍以上的10G以太网有效端口密度，同时降低了整体功耗。