400G以太网的发展漫谈

400G以太网已经出现了，虽然现在应用较多的还是40G和100G，但是400G要么不来，要么汹涌澎湃。何以见得会汹涌澎湃呢？我们从三个维度来认识信息技术。

第一个维度就是应用驱动，产业和市场的推进，这与行业标准化有一定关系，比如IEEE标准和MSA一些厂商形成的产业联盟。

第二个维度就是设备层面。服务器、交换机、路由器和所有传输系统的接口标准。

同时，视频流量会有一个迅猛的增长。如果把整个互联网的流量做一个分型，预计80%以上的流量都是视频。基本上所有的互联网应用形式都在往视频方面走，例如抖音，微信等。所以视频是未来大家交互的非常重要的平台，但是更重要的是实时视频流，例如多方视频会议就是一个典型的场景。以上是关于网络时延、带宽和流量组成方面做的一个解读。

当然，应用的驱动力也包括5G，5G从宏观上来讲大家只需要记住三件事情就足够了，第一，带宽；第二，接入的用户数量；第三，时延。关于带宽，5G的愿景是空中接口速率要达到20G下载速率，上传要保持10G的速率；延时小于一毫秒；每平方公里之内，支持一百万个连接对象；三者加在一起就达成了5G网络。这只是未来社会的神经系统，那么社会的的大脑是什么呢？就是各种形态的数据中心，所有流量都会进入不同形态的数据中心中计算和存储。

对于数据中心的发展，思科公司曾做过流量的统计报告，分析流量发生的场所。报告显示流量的76%是发生在数据中心的内部，远远高于数据中心和客户之间，以及数据中心与数据中心之间的流量。数据中心也是耗能最高的场所，与人体类似，大脑是人体中最耗能的器官，人的大脑大概是人体总耗能的15%~20%；因为大量的数据运算和处理，所以在数据中心也是整个社会形态中最耗能的单位或场地。

从IEEE的技术线路图看，数据中心400G会很快到来，从自动化工业生产到车联网，从企业网络到运营商，400G指针已经指向了两种应用场景：一个是云计算中心，另一个是高速传输链路。不同于全球趋势，中国市场的特殊之处是-大型企业网数据中心依然有着非常强劲的潜力，很多金融企业的超大规模数据中心也会很快迈进400G。

2019是400G的元年，2019年也是5G移动通讯的元年，各位可以品味一下400G以太网和5G移动通讯之间的关系了。元年意味着什么？意味着刚刚起步。对于400G产业链来说，有四个基本诉求：1、更低的功耗；2、更低的成本；3、更好的兼容性；4、更快的交付时间，快速规模化。一些互联网公司，在2019年启动对400G的基础研究，其中最重要的是考虑到400G模块之间的兼容性问题。

2019年是400G的元年，那么什么时候400G会在我们的市场里扮演主要角色呢，这要看看收发器或称光模块的发展。从第三方机构的光模块发货趋势图可以看出，10G的服务器和40G的网络速率搭配，25G的服务器和100G的网络速率搭配，50G的服务器和200G的网络搭配，100G的服务器和400G的网络搭配出现。第一个结论是：我认为200G只是一个过渡产品，它不会成为主流。换句话来讲100G之后最有可能在市场里占据主导地位的不是200G，而是400G，这就是我强调的一个非常重要的观点，100G之后是400G的时代，它会来得汹涌澎湃，因为它会跟5G移动网络所推进出来的数据中心协同发展。

LightCounting组织的报告更为“惊艳”，假如我们把一个新的技术启动后，看它最初五年的发展，我们看到最初五年100G发展非常迟缓；但是400G不同，对比100G的最初五年增速400G增速要快很多。从2010年到2019年，交换机背板带宽从1.28T的容量进入到12.8T，今天，我们可以很容易买到一个32口的40G交换机；明天，如果400G交换机大量出现必须解决能耗问题，在数据中心场景中发展400G，需要把收发器的能耗尽快降下来。

从市场产品看，战斧3这个交换机可以在1U空间里支持32个400G以太网端口。这样一台400G交换机，相当于一组Leaf/Spine交换机群实现的交换性能。这样可以有更低的延时，可以有更高的效率，同时它的每字节的成本和功耗都会降下来，这是400G往前推进的诱人之处。

我们接下来看收发器。400G的领域，我们希望把收发器做得更小一点，达到更高的密度，比如说SN制式或CS制式，它比LC做得还要小。甚至一个LC的空间可以放四个连接器，这样可以做出更好的分支，比如一个400G分成4个100G。尺寸更小，成本更低，功耗更低，确实是市场需要的，但是在往这条路走的时候，有两件“初心”始终不要忘记，这两件事是：第一是标准化，如果不能够成为标准化的东西，它很难在市场里快速的推进，形成良性的生态圈。第二是更好的性价比。

从物理层看，国际标准增加了MPO-16、MPO-32、MPO-24等几种新的连接器类型，也加入了OM5这种新的多模光纤类型，目标就是为400G服务，甚至800G和1.6T服务。

从高速光纤连接器的发展看，无非是从三个维度推进。第一，时间要素。我们要争取光器件在单位时间里有更高的效率，这叫波特率，这是时间效率。但是我们发现，基于时间因素越来越难，这样我们进入第二个维度，空间要素。多根光纤放到一个连接器里面，这是空间维度。当我们发现空间维度特别消耗资源，所以空间这件事情，我们也不能一直做下去，所以我们要借用了第三个维度，光的频谱资源。也就是光波这个资源，这是一个非常庞大的资源，我们通过WDM波分复用来实现。我们把时间、空间再加上光谱三要素一起纳入进来，就可以非常轻松地实现400G。

目前，400G的收发器有很多种，但各位只需要关注三种就可以了。这三种要么已经标准化，要么正在标准化。这三种是400GBASE-DR4、400GBASESR8和400GBASE-SR4.2。其中SR4.2与OM5是最佳搭档，预计SR4.2再加上宽带多模可能是未来支持400G的一个非常好的手段。

从客户的角度，需要把布线成本和设备成本综合起来比较才有意义，目前看多模生态依然有较好的成本优势，但是单模成本也在下降，所以400GBASE-DR也有不错的前景。DR收发器确实不错，但面临一个突出问题是，DR因为降低了功耗，意味着距离会缩短到500米，随着功耗的降低，它对布线系统的耐受性变弱。DR的出现是个好事情，但是需要一个非常优异低损耗的单模光纤系统来支撑它。

我为400G话题总结五句话。记住这五句话，基本上对400G落地实施有一个全面的认识。