400G以太网标准引领连接器发展

本文研究了用于400G和200G以太网的最新IEEE Std 802.3bs-2017标准。该新标准延续了以太网的快速发展，以适应云数据中心不断增长的带宽需求。目前的400G规格仅含盖光纤媒介，提升了光学通道速度的限制和链路中的并行光纤数量。与大多数新的以太网标准一样，业界已经开发了许多新的收发器外形、连接器和电缆以适应新的400G标准。这个以太网创新的新时代无疑将引发新的发展，这种发展将一直持续到未来的某个时期。

以太网标准从1G到400G的演进

以太网发展的惊人速度现已飙升至400G。 从1997年的1 Gbps以太网到2004年的10 Gbps、2010年的100 Gbps，以及2014年的4通道(4×25 Gbps)100 Gbps，下一步需要一段时间才能达到400G。IEEE于2017年12月6日正式批准了其200G和400G的802.3bs标准。在云数据中心不断增加的互联网流量需求的推动下，总是需要更多带宽，因此可以预期800 Gbps 或1600 Gbps以太网也不会太远。

像往常一样，IEEE利用现有标准打造通向400G的途径。当前数据速率的关键特性和限制是使用当前电气技术来实现单通道串行速率。最新的100 Gbps以太网标准是基于四个25 Gbps的并行通道，这被证明是400G开发的自然起点。然而，400G显然需要一种将通道数据速率提高到50 Gbps的方法，并且已经开始去努力实现100 Gbps光学通道，使用这些新成就将映证400G以太网的巨大优势。

以太网标准逐年发展

在考虑网络行业的各种权衡和要求的同时，有多种方法可以实现400G目标。由于400G标准将物理介质限制为仅多模和单模光纤，因此链路中的光纤数量显然是关键问题。已知多个平行光纤对于长达500米的短距离链路是可接受的解决方案，但对于成本过高的较长电缆长度(2000米到1万米)则不行。但是，具有16 x 25 Gbps并行通道的400G数据速率将需要每个链路32个光纤用于发送和接收。在制定400G的一套规范时，IEEE工作组采用了多种技术和方法，为短距离多模光纤和使用各种光纤和线路数率的远程单模光纤定义了可接受的成本效益解决方案。此外，基于400G标准的一组200G标准也被指定为400G的实用迁移通道。

PAM4编码的研发挑战

50 Gbps的通道速率是达到400G的基础，第一个主要决定是改变信号编码方案。到目前为止，所有以太网标准都使用简单的2级非归零(NRZ)方法将二进制数据流编码为可传输的电信号。为了获得更高的通道数据速率，需要使用被称为4级脉冲幅度调制(PAM4)的编码方案，这将有效地使在相同时间量内传输的数据量加倍。