自從以太網技術由施樂公司于1973年提出并實現以來，其就以成本優勢、技術簡單和部署靈活的優越性所向無敵。在這30多年中，以太網技術經歷了不斷的完善，在寬帶接入、城域網匯聚、核心層中得到了廣泛的應用。從10M到100G，從局域網到城域網，通過不斷的完善自身不足，以太網技術已經成為目前應用最為廣泛的網絡技術。而在2010年6月17日，IEEE正式批準了IEEE 802.3ba標準，這標志著40G/100G以太網的商用之路正式開始，吹響了以太網新一輪大提速的號角。

一、業務需求驅動技術發展

從業務需求來看，100G的主要需求主要來自城域網骨干和數據中心業務。

隨著寬帶市場的不斷發展，用戶數量在迅速增加。同時，城域網個人寬帶接入的帶寬也在不斷提升，每用戶20Mbps、50Mbps、甚至100Mbps的帶寬，已經成為國內未來幾年的網絡發展目標。而近幾年無線熱點、熱區及后續無線城市的戰略部署，也促使數據流量在不斷增加，尤其是P2P、IPTV等視頻內容大吞吐量數據已成為當前寬帶業務的主要組成部分，這些都對網絡的高帶寬提出了要求。而接入層帶寬的增加必然導致城域網匯聚層和核心層的帶寬需求增加，未來的接入匯聚層將以10GE為主，核心骨干層則存在升級到100G的實際需求。

在數據中心，由于云計算和虛擬化的廣泛應用，數據中心架構面臨著深刻的變革，網絡將取代計算成為主角。高帶寬網絡成為數據中心建設的基本要求。特別像視頻點播、10G的FCoE、以及高性能計算這樣的高帶寬應用，都需要萬兆以太網接口，而隨著數據中心服務器和接入設備萬兆以太網的普及，數據中心網絡匯聚層和核心層設備對100G以太網的需求也會越來越強烈。

由此可見，無論是城域網的內部帶寬需求，還是出口帶寬需求，或是數據中心的帶寬需求都在成幾何數字增長。企業和運營商都需要擴建自己的網絡來應對流量的增長，網絡的帶寬升級擴容導致對高帶寬網絡設備的需求也在日益增長，100G以太網勢在必行。

二、100G以太網標準的誕生

早在2006年下半年，IEEE就成立了HSSG（Higher Speed Study Group），目標是要研究制定下一代高速以太網100G的標準，制訂100G以太網的媒體接入控制(MAC)、物理編碼子層(PCS)、物理介質附加子層/物理介質子層(PMA/PMD)的技術規范。但由于40G以太網標準的提出，下一代以太網標準出現了分歧，對服務器到交換機應用更感興趣的成員力挺40Gbps，他們認為這樣的改進是一種必要的、簡單且經濟的升級，并擁有廣闊的市場前景，而關注網絡匯聚和骨干網的成員則支持100Gbps。雙方的分歧與爭論一直持續著，最終HSSG決定制定一個包含兩個速度的單一標準。

在IEEE的40G/100G以太網標準發布的同時，多個光通信標準組織也在積極制定相關規范，涵蓋40G/100G器件、光模塊、OTN開銷處理、系統設備等領域。具體來說，IEEE主要制定客戶側的網絡接口和以太網相關映射標準，為40G/100G客戶側接口提供了規范；ITU-T主要制定運營商網絡相關標準。2010年該組織對G.709標準進行了一次修訂，進一步規范了OTN接口標準，把40G/100G以太網的承載和映射進行了明確的定義；OIF則負責制定40G/100G波分側光模塊電氣機械接口、軟件管理接口、集成式發射機和接收機組件、前向糾錯技術的協議規范，有力地推動了波分側接口設計標準化。

40/100G以太網標準的誕生，解決了數據中心、運營商網絡和其它流量密集高性能計算環境中數量越來越多的應用的寬帶需求，同時也將推動萬兆以太網的普及，可以提供更多的萬兆鏈路匯聚。

三、100G以太網的類型

在802.3ba中，針對100GE定義了如下類型：

·100GBASE-CR10

100GBASE-CR10是100Gb/s 信號在銅纜上應用的規范，采用了10×10G（基于10GBASE-KR）的并行模式，傳輸距離為7m。主要是應用在機架/機柜內或機架/機柜間的互聯。

·100GBASE-SR10

100GBASE-SR10是100Gb/s 信號在多模光纖上應用的規范，，采用850nm的波長，在OM3的多模光纖上傳輸。傳輸距離為100m。主要應用于辦公室之間，數據中心服務器到交換機之間互聯，以及交換機和交換機之間的互聯。

·100GBASE-LR4和100GBASE-ER4

這兩種接口是100Gb/s 信號在單模光纖上應用的規范，，采用波分復用技術，傳輸距離分別為10KM和40KM。主要應用于互聯網交換、校園網，城域網以及骨干網。

在100GE物理層規范方面，100 Gbit/s以太網應滿足的條件如表1所示：

表1.100GE物理層接口

CFP和CXP封裝均支持熱插拔，其中CFP主要針對40G和100G以太網的應用，同時支持單模或多模光纖；而CXP主要針對集群和高速計算市場。目前，CXP還沒有形成最終標準，CFP草案已起草完畢，正在討論中。

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圖1為CXP模塊和光纖，光纖上提供12 個發射（TX）和12個接收 （RX）通道

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圖2為CFP模塊示意圖

四、OTN承載100GE業務

OTN（光傳送網，Optical Transport Network），是以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網。相對SDH而 言，OTN技術的最大優勢就是提供大顆粒帶寬的調度與傳送。

從國內建網趨勢來看，OTN已經成為事實的標準。在100G時代，OTN需要承載100GE的業務數據，此時需要對100GE進行到OTN的封裝映射。目前，映射方式主要有如下幾種：

·100GE信號映射到ODU4

ITU-T定義了OTU4，ODU4的信號速率分別為111.8099736Gbit/s、104.7944458Gbit/s，能夠支持100GE用戶的映射。

·100GE串行信號反向復用到ODU2e、ODU2、ODU3

主要有ODU2e-10v反向復用和ODU2-11v或ODU3-3v反向復用兩種方案。ITU-T Q11已經明確將對這兩種封裝映射路徑進行標準化。采用GMP(General Mapping Protocol)映射方法在技術上可以實現，但標準還不成熟。

·100GE信號反向復用到10×10G或4×25G

這種方案將高速串行的100GE信號反向復用為10G或25G低速并行的信號。目前，ITU正在討論承載Multi-lane 100GE的問題，主要有Multi-lane PCS層匯聚再映射到OTN，以及比特透明獨立映射兩種解決方案。

五、100GE在城域網內的部署

從以上業務需求可以看出，城域網帶寬升級已經成為必然趨勢。而從歷次城域網的帶寬升級技術來看，以太網從來都是當仁不讓，從10M到100M，從GE再到10GE。這主要是得益于以太網技術本身簡單易用，性價比高。出于同樣的原因，100GE也會是未來城域網帶寬升級的主要方式。

在目前城域網中，較大用戶規模的BRAS/SR和匯聚交換機間通常是以10GE或n×GE鏈路進行連接，而BRAS/SR上行則是通過多個10GE的捆綁聚合來提供更多的帶寬，在鏈路數目較少時聚合問題還不明顯，但鏈路數據較多時則存在較為突出的問題。首先較多數量的鏈路捆綁后，需要占用設備更多的端口，需要購買更多的光模塊；其次鏈路捆綁主要是采用hash算法進行負載均衡，屬于統計意義上的均衡，有可能會降低聚合鏈路的有效帶寬；再次鏈路聚合方式會占用較多的光纖資源，特別是遠程機房間的多條鏈路聚合時，在施工上也會比較麻煩，在管理和維護上都遠遠不如采用單條高速鏈路連接更簡單。而在100GE時代，BRAS/SR則可以通過100GE上行連接CR形成高速的城域網核心層，必要時甚至可以通過100G連接下行的匯聚交換機，提供無阻塞的城域網接入匯聚層次（如圖3所示）。

圖3100GE的城域網典型架構

六、100G商用尚待時日

雖然100G技術擁有廣闊的業務應用潛力，但目前尚有諸多待解決的問題，如100GE接口形式的選擇等。此外，受限于成本問題，特別是目前100G的芯片和光模塊成本還比較高，在短期內100G還難以進行大規模商用。按照國際市場研究機構Infonetics Research的分析，100G以太網的價格要等到2015年才能成為市場可接受的價格，預測100G以太端口也會在2015年大規模出貨。因此整體上來看，100G的真正商用時代還需要等待2～3年的時間。

目前中國電信正在組織國內首次100G系統技術測試，預計經過首輪測試驗證以后，有可能在2013年啟動建設100G試商用網絡，如果網絡應用的寬帶壓力持續增加，預計2014年國內運營商將開始規模化建設100G傳輸網絡，即總體來看國內100G市場發展趨勢，2012年為測試驗證年，2013年為現網試驗年，2014年為規模商用年。

雖然100G商用時代還需要等待一段時間，但對運營商而言，匯聚、核心網絡設備已經需要為未來平滑過渡到100G提供硬件支持的能力，包括背板架構、交換矩陣、供電和制冷等多個方面能夠支持將來100G的部署。這樣后續才可以平滑支持100GE的接口，滿足運營商未來高速接口的要求。