Компьютерные сети от простого к сложному

Gigabit Ethernet по оптоволокну

Стандарты IEEE и модуляция

IEEE 802.3 — это основа, на которой базируются современные волоконно-оптические сети. Эти стандарты определяют процесс передачи данных через оптические каналы, начиная с физического уровня (включая типы волокон, разъёмов и трансиверов) и заканчивая методами кодирования и модуляции. Разработкой этих стандартов занимается рабочая группа Института инженеров электротехники и электроники (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) начиная с 1980-х годов.

Стандарты 1/10/25/40/100 Gigabit Ethernet по оптоволокну определяют параметры передачи данных с разной пропускной способностью. Они регламентируются стандартами IEEE и используют различные технологии модуляции, типы волокон и трансиверы.

Стандарты 1 Gigabit по оптоволокну

Стандарты 10 Gigabit по оптоволокну

Стандарт IEEE 802.3ae (10-Gigabit Ethernet по волоконно-оптическому кабелю) определяет три различных семейства физических уровней: 10GBASE-X, 10GBASE-R и 10GBASE-W. Они отличаются методами кодирования, используемыми при передаче трафика между сетевыми устройствами (8 b/10 b или 64 b/66 b), и наличием или отсутствием подуровней интерфейса WAN для согласования с сетями SONET OC-192. В каждом семействе имеются различные реализации PMD (Physical Medium Dependent -- зависимый от среды передачи данных подуровень), отвечающие за передачу сигналов в данной физической среде.

10GBASE-X использует схему кодирования сигнала 8 b/10. Подуровни интерфейса WAN отсутствуют. Текущий стандарт IEEE 802.3ae предусматривает одну спецификацию PMD, известную как 10GBASE-LX4.

10GBASE-R базируется на схеме кодирования 64 b /66 b. Для этого физического уровня имеется три типа PMD: 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER.

10GBASE-W определяет инкапсуляцию 64 b/66 b-кодированных данных во фрейм SONET OC-192. Здесь специфицируются следующие PMD: 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW. 10GBASE-R и 10GBASE-W имеют подуровень интерфейса WAN.

Максимальная протяженность оптической линии в зависимости от типа кабеля для 10GBASE-SX / SR / SW (длина волны 850 нм) показана в таблице:

Максимальная протяженность оптической линии в зависимости от типа кабеля для 10GBASE-EX / ER / EW (длина волны 1550 нм) показана в таблице:

Стандарты 25 Gigabit по оптоволокну

Стандарт разработан консорциумом 25 Gigabit Ethernet Consortium и утверждён как IEEE 802.3by в 2016 году. Для оптоволокна определены, например, такие варианты:

• 25GBASE-SR.Многомодовое волокно (50 мкм), расстояние до 70 м (OM3) или до 100 м (OM4).
• 25GBASE-LR.Одномодовое волокно (9 мкм), расстояние до 10 км.

Используются трансиверы SFP28.

Стандарты 40 Gigabit по оптоволокну (40GbE)

Стандарт определён в IEEE 802.3ba. Для оптоволокна применяются, например, такие варианты:

• 40GBASE-SR4. Многомодовое волокно, расстояние до 150 м (с волокном OM4). Использует 4 канала по 10 Гбит/с, для подключения применяется 12-контактный разъём MPO.
• 40GBASE-LR4. Одномодовое волокно, расстояние до 10 км. В этом стандарте 4 канала мультиплексируются по длине волны (WDM).

Для подключения используются трансиверы QSFP+.

Стандарты 100 Gigabit по оптоволокну (100GbE)

Стандарт также определён в IEEE 802.3ba. Некоторые варианты для оптоволокна:

• 100GBASE-SR10.Многомодовое волокно (OM4), расстояние до 125 м.
• 100GBASE-LR4.Одномодовое волокно, расстояние до 10 км. Использует 4 канала по 25 Гбит/с и технологию WDM.
• 100GBASE-ER4.Одномодовое волокно, расстояние до 40 км

Для подключения применяются трансиверы QSFP28 или CFP.

Стандарты 400 Gigabit по оптоволокну (400GbE)

400 Gigabit Ethernet (400GbE) — высокоскоростной стандарт передачи данных, разработанный для крупных дата-центров и магистральных сетей.

Стандарты и спецификации

• IEEE 802.3bs — базовый стандарт для 400GbE

• Основные варианты реализации:

  • 400GBASE-SR8 — 8×50 Гбит/с по MMF/SMF (до 100 м)

  • 400GBASE-DR4 — 4×100 Гбит/с по SMF (до 500 м)

  • 400GBASE-FR4 — 4×100 Гбит/с по SMF (до 2 км)

  • 400GBASE-LR4 — 4×100 Гбит/с по SMF (до 10 км)

  • 400GBASE-ER4 — 4×100 Гбит/с по SMF (до 40 км)

Для подключения применяются трансиверы QSFP-DD (Double Density), OSFP (Octal SFP).

Области применения

• ЦОДы:

  • Соединения между стойками

  • Межсерверные коммуникации

  • Высокопроизводительные вычисления

• Магистральные сети:

  • Соединения между дата-центрами

  • Городская инфраструктура

  • Облачные сервисы

• Телекоммуникации:

  • Поддержка 5G сетей

  • CDN-сервисы

  • Стриминговые платформы

Сводная таблица актуальных стандартов (на 2026 год)

Спасибо за внимание!