كيف تتحقق من وحدات 100G QSFP28 LR4 و PSM4 و CWDM4 بوضوح

100G في كامل جناحها للانتقال إلى التيار الرئيسي. هناك أربعة أنواع شائعة من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 لتطبيقات مركز البيانات في الوقت الحاضر ، أي QSFP28 ريال 4, QSFP28 LR4, QSFP28 PSM4و QSFP28 CWDM4. ستتم مناقشة المقارنات بين الثلاثة الأخيرة في هذا المقطع لمساعدتك على اختيار 100وضع تطبيق G بشكل صحيح.

1. نبذة of 100 جرام QSFP28 CWDM4 بصري جهاز الإرسال والاستقبال 

تزداد متطلبات معدلات نقل البيانات أعلى فأكثر ، ويتوسع سوق جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 بسرعة. طورت منظمة IEEE معيارين لجهاز الإرسال والاستقبال البصري لشبكات 100G: 100G QSFP28 SR4 و 100G QSFP28 LR4. ولكن من الناحية العملية ، نظرًا لتنوع أطوال الوصلات الليفية ، لا يمكن لهذين المعيارين نشر مراكز البيانات بأكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة. لذلك ، طورت منظمة CWDM4 MSA معيار 100G QSFP28 CWDM4 بمسافة نقل تبلغ 2 كم.

100G QSFP28 CWDM4 هو معيار تم نشره بواسطة منظمة CWDM4 MSA في عام 2014. إنه وضع نقل 100G يعتمد على تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن (CWDM). يعتمد جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 الذي يتوافق مع هذا المعيار واجهة LC مزدوجة. تُستخدم الأطوال الموجية الأربعة المركزية 4 نانومتر و 1271 نانومتر و 1291 نانومتر و 1311 نانومتر لنقل الإشارات الضوئية (كما هو موضح في الجدول أدناه) ، وينقل كل نطاق 1331 جيجا بايت.

من خلال تقنية CWDM ، يمكن لجهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 مضاعفة الأطوال الموجية الأربعة أعلاه في ألياف أحادية الوضع للإرسال. وتجدر الإشارة إلى أنه لضمان استقرار نظام نقل الألياف الضوئية ، يجب استخدام جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 لوصلة الألياف الضوئية مع وظيفة تصحيح الخطأ الأمامي (FEC).

الطول الموجي لين	الطول الموجي المركزي	نطاق الطول الموجي
Lane1	1271 نانومتر	1264.5 إلى 1277.5 نانومتر	Tx0 ، Rx0
Lane2	1291 نانومتر	1284.5 إلى 1297.5 نانومتر	Tx1 ، Rx1
Lane3	1311 نانومتر	1304.5 إلى 1317.5 نانومتر	Tx2 ، Rx2
Lane4	1331 نانومتر	1324.5 إلى 1337.5 نانومتر	Tx3 ، Rx3

اpplication of 100 جرام QSFP28 CWDM4:

يمكن تطبيق 100G QSFP28 CWDM4 على مركز البيانات 100G CWDM4 Ethernet وشبكة الحوسبة والتخزين عالية الأداء InfiniBand EDR.

100G QSFP28 CWDM4 شكل عامل:

يستخدم جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G CWDM4 عامل الشكل QSFP28 ، وهو جهاز إرسال واستقبال بصري يمكن استخدامه لدعم نقل 100G. إنه يوفر حلاً مثاليًا للطلب الحالي لزيادة معدلات الإرسال في مراكز البيانات الكبيرة جدًا. حجم عامل الشكل QSFP28 أصغر من حجم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية CFP4 ، مما يعني أن أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية QSFP28 لها كثافة منفذ أعلى على المحول.

وظيفة مراقبة التشخيص الرقمي (DDM) لـ 100غ QSFP28 CWDM4 ：

يحتوي جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 على وظيفة DDM مدمجة ، والتي يمكن أن تراقب بشكل فعال معلمات الأداء المهمة لجهاز الإرسال والاستقبال البصري مثل الطاقة الضوئية المرسلة ، والطاقة الضوئية المستلمة ، ودرجة الحرارة ، والجهد الكهربائي ، وتحيز الليزر الحالي ، ومعلومات التحذير .

تكلفة of 100G QSFP28 CWDM4 ：

يمكن ترقية جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 مباشرة من 25G إلى 100G دون المرور عبر 40G ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة نظام الأسلاك.

ميزات 100G QSFP28 CWDM4:

خذ جهاز الإرسال والاستقبال البصري 100G QSFP28 CWDM4 من FiberMall (QSFP28-100G-IR4) كمثال ：

• 1 جيجابت / ثانية ، معدل بت كل حارة 25.78 جيجابت / ثانية
• نقل يصل إلى 2 كم على الألياف أحادية الوضع (SMF) مع FEC
• LAN WDM DFB ليزر وجهاز استقبال PIN
• واجهة I2C مع مراقبة التشخيص الرقمي المتكاملة
• حزمة QSFP28 MSA مع موصل LC مزدوج
• واحد + 3.3V امدادات الطاقة
• 4 ممرات CWDM تصميم MUX / DEMUX
• 100G CWDM4 MSA المواصفات الفنية Rev1.1
• الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة 3.5W
• درجة حرارة حالة التشغيل: 0 إلى +70 درجة مئوية
• يتوافق مع توجيه الاتحاد الأوروبي 2011/65 / EU (RoHS 6/6)

التطبيق:

• ربط مركز البيانات
• شنومكسغ إيثرنت
• اتصال Infiniband QDR و DDR
• شبكات المؤسسة

ما هي مزايا 100G CWDM4 QSFP28 بالمقارنة مع غيرها من 100G البصرية جهاز الإرسال والاستقبالs?

تتمتع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 CWDM4 ، في تطبيقات مركز البيانات ، بمزايا سعرية أكثر من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 PSM4 في الإرسال لمسافات متوسطة وطويلة ؛ مقارنة بأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 LR4 ، مع مجال تطبيق أوسع ، وبالتالي فإن الطلب سيكون أكبر أيضًا ؛ ميزة السعر رائعة مقارنة بأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 LR4.

مع النمو المستمر لحركة البيانات ، يعزز اتجاه مراكز البيانات الكبيرة والمسطحة تطوير أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية في جانبين: ترقية متطلبات معدل الإرسال وزيادة متطلبات الكمية. بالنسبة لعدد كبير من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية المستخدمة في مراكز البيانات ، فإن التكلفة المنخفضة ومسافة الإرسال هي بلا شك محور الاهتمام. لذلك ، أصبح CWDM4 هو التيار الرئيسي لمراكز بيانات الحوسبة السحابية 100G.

2. نظرة عامة على 100G QSFP28 LR4 جهاز الإرسال والاستقبال البصري

منذ زمن طويل ، كانت سلسلة صناعة أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية فوضوية للغاية. كان لكل مصنع هيكل حزمة خاص به مع واجهات مختلفة وأحجام مختلفة. من أجل حل هذه المشكلة ، ظهرت الاتفاقية متعددة المصادر (MSA) إلى حيز الوجود. تتبع جميع الشركات المصنعة المعيار الذي اقترحته MSA لتوحيد هيكل الحزمة والواجهات ذات الصلة لأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية ، والتي تشبه توحيد منافذ شحن الهاتف المحمول. بالنسبة لـ 100G ، تشمل المعايير المحددة بواسطة MSA 100G PSM4 MSA و 100G CWDM4 MSA و 100G Lambda MSA.

بالإضافة إلى معايير سلسلة 100GBASE المقترحة في IEEE ، لماذا اقترحت MSA أيضًا معايير PSM4 و CWDM4؟ 100GBASE-SR4 و 100GBASE-LR4 هما أكثر مواصفات واجهة 100G شيوعًا التي حددها IEEE. ومع ذلك ، بالنسبة لسيناريوهات الاتصال البيني لمركز البيانات واسع النطاق ، فإن المسافة التي يدعمها 100GBASE-SR4 قصيرة جدًا للوفاء بجميع متطلبات الاتصال البيني ، وتكلفة 100GBASE-LR4 مرتفعة للغاية. لذلك ، تقدم MSA حلول التوصيل البيني متوسط ​​المسافة إلى السوق ، و PSM4 و CWDM4 هما نتاج هذه الثورة. بطبيعة الحال ، فإن قدرة 100GBASE-LR4 تغطي تمامًا قدرة CWDM4 ، ولكن في سيناريو نقل 2 كم ، يكون حل CWDM4 أقل تكلفة وأكثر تنافسية.

100G QSFP28 LR4 و 100G QSFP28 CWDM4 متشابهة من حيث المبدأ. كلاهما يستخدم الأجهزة البصرية MUX و DEMUX لتقسيم الطول الموجي 4 قنوات متوازية 25G لوصلة ألياف 100G. ومع ذلك ، هناك بعض الاختلافات بين الاثنين.

باسم 100G QSFP28 LR4 ، تعني LR الوصول الطويل ، أي 10 كم ؛ 4 تعني أربع قنوات ، أي 4 * 25G ، والتي يتم دمجها معًا لتشكيل جهاز إرسال واستقبال بصري 100G يمكنه نقل 10 كيلومترات.

2.1 الأجهزة البصرية MUX / DEMUX المستخدمة بواسطة 100G QSFP28 LR4 أكثر تكلفة

يحدد CWDM4 فاصل زمني 20 نانومتر CWDM لأن خاصية انحراف درجة حرارة الطول الموجي لليزر تبلغ حوالي 0.08 نانومتر / درجة مئوية ، وتغير الطول الموجي في نطاق العمل من 0 ~ 70 درجة مئوية حوالي 5.6 نانومتر ، والقناة نفسها تحتاج أيضًا إلى ترك بعض عصابات العزلة.

القناة 1: 1264.5 ~ 1277.5 نانومتر

القناة 2: 1284.5 ~ 1297.5 نانومتر

القناة 3: 1304.5 ~ 1317.5 نانومتر

القناة 4: 1324.5 ~ 1337.5 نانومتر

ويحدد 100G QSFP28 LR4 الفاصل الزمني 4.5nm LAN-WDM.

القناة 1: 1294.53 ~ 1296.59 نانومتر

القناة 2: 1299.02 ~ 1301.09 نانومتر

القناة 3: 1303.54 ~ 1305.63 نانومتر

القناة 4: 1308.09 ~ 1310.19 نانومتر

كلما زاد تباعد القنوات ، انخفضت متطلبات جهاز MUX / DEMUX البصري ، والذي يمكن أن يوفر التكلفة.

2.2 الليزر المستخدم بواسطة 100G QSFP28 LR4 هو أكثر تكلفة ويستهلك طاقة أكبر

يستخدم 100G QSFP28 CWDM4 DML (ليزر معدل مباشر) ، بينما يستخدم 100G QSFP28 LR4 EML (ليزر معدل الامتصاص الكهربائي). DML هو ليزر واحد ، ويتكون EML من جهازين ، أحدهما DML والآخر هو معدل EAM. مبدأ DML هو تحقيق تعديل الإشارة عن طريق تعديل تيار الحقن لليزر. نظرًا لأن حجم تيار الحقن سيغير معامل الانكسار للمنطقة النشطة من الليزر ، مما يؤدي إلى إزاحة الطول الموجي (غرد) وينتج عنه تشتت ، وهو أمر يصعب للغاية تحقيق تعديل إشارة عالية السرعة ونقل لمسافات طويلة. لا تكفي 10 كيلومترات لـ DML ، لذلك يمكنني فقط الذهاب إلى EML.

ملاحظة: تشير النغمة إلى إشارة يتغير ترددها (يزيد أو ينقص) بمرور الوقت ، والتي تبدو مشابهة لصدقة أصوات العصافير.

2.3 100 جرام QSFP28 LR4 حاجةs إضافي TEC (مبرد كهربائي حراري)

نظرًا للفاصل الزمني 4.5 نانومتر فقط بين القنوات المجاورة 100G QSFP28 LR4 ، يجب وضع الليزر على TEC للتحكم في درجة الحرارة. يجب وضع شريحة برنامج التشغيل TEC على الدائرة ، ويجب أيضًا دمج الليزر في مادة TEC ، مما يؤدي إلى تكلفة أعلى لـ LR4 من CWDM4.

استنادًا إلى النقاط الثلاث المذكورة أعلاه ، تكلف أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G QSFP28 LR4 أكثر ، لذا فإن معيار 100G CWDM4 الذي اقترحه MSA يكمل الفجوة الناتجة عن التكلفة العالية لـ 100GBASE-LR4 في حدود 2 كم.

3. 100G QSFP28 CWDM4 VS LR4

● الميزات

100G QSFP28 CWDM4 متوافق مع المعيار المصمم خصيصًا لنشر 100G روابط البيانات ضمن 2 كم من مركز البيانات. تتوافق واجهة الوحدة البصرية QSFP28 CWDM4 مع مواصفات الواجهة الضوئية أحادية الوضع 2km 100G ، ويمكن أن تصل مسافة النقل إلى 2km. إنها الوحدة الضوئية لسلسلة 100G QSFP28 الأكثر استخدامًا في مراكز البيانات.

بالمقارنة، تمتلك 100G QSFP28 LR4 جميع ميزات QSFP28 CWDM وهي أكثر فعالية من حيث التكلفة وتنافسية في تطبيق نقل 2 كم.

● مبدأ التشغيل

100 جرام QSFP LR4 و CWDM4 متشابهة في الأساس in طريقة عملهم. بأوراسكوم تليكوم القابضة منهم متعدد الإرسال 4 قنوات 25G متوازية على وصلة ألياف 100G من خلال الأجهزة البصرية MUX و DEMUX. QSFP ينقل LR4 إشارة 100G Ethernet عبر 4 أطوال موجية مركزية ، أي 1295.56nm، 1300.05nm، 1304.58 نانومتر و 1309.14 نانومتر. • اثنان نموذج الواجهةs . يتضح على النحو التالي:

◮QSFP28 LR4 تخطيطي رسم بياني

◮CWDM4 تخطيطي رسم بياني

● فروق التكلفة

على الرغم من أن كلاهما من التطبيقات الضوئية السائدة 100G QSFP28 لـ IDC ، إلا أن التكلفة بين الوحدتين مختلفة ، وهو ما ينعكس في الجوانب التالية:

◇ أجهزة MUX / DEMUX البصرية نشر by QSFP CWDM4 . أقل ذو تكلفة باهظة من 100G QSFP28 LR4.

◇ الليزر in LR4 وحدة أكثر مكلفة ويستهلك المزيد من الطاقة.

◇ يتطلب LR4 TEC إضافيًا (مبرد حراري حراري أشباه الموصلات)

بناء على ما سبق مقارنة، وحدة بصريةمتوافق مع معيار QSFP28 LR4 أكثر تكلفة, في حين ال 100G QSFP28 CWDM4 المعيار الذي اقترحه MSA جيدا تكمل الفجوة الناتجة عن التكلفة العالية لـ QSFP28 LR4 في حدود 2 كم انتقال.

4 100G QSFP28 PSM4 VS QSFP28 CWDM4

● الميزاتs لـ 100G PSM4 و CWDM4

بالإضافة إلى جهاز الإرسال والاستقبال QSFP28 CWDM4 ، 100G QSFP28 PSM4 أحد الحلول البديلة في مسافة الإرسال المتوسطة. ولكن ما هي إيجابيات وسلبيات PSM4 مقارنة بـ CWDM4?

جهاز الإرسال والاستقبال البصري QSFP28 PSM4 عبارة عن حل ربط 100G رباعي القنوات عبر SMF متوازي ويستخدم بشكل أساسي لتطبيق ارتباط بطول 500 متر. يبني SMF ثماني النواة أربع قنوات مستقلة (8 للإرسال و 4 للاستقبال) للوصلات البينية الضوئية بسرعة 4 جيجابت في الثانية ، ومعدل نقل كل قناة هو 100 جيجابت في الثانية.

يستخدم كل اتجاه إشارة أربع قنوات مستقلة بنفس الطول الموجي 1310 نانومتر. لذلك ، عادةً ما يتواصل جهازي الإرسال والاستقبال عبر 8 ألياف MTP / MPO كابل ألياف بصرية أحادي الوضع. مسافة الإرسال القصوى لـ PSM4 هي 500 متر.

● مبدأ التشغيل لـ 100G PSM4

للحصول على نظرية وظيفية 100G QSFP28 PSM4 ، يرجى الرجوع إلى الشكل التالي لمعرفة كيفية نقل الإشارات.

◮QSFP28 PSM4 تخطيطي رسم بياني

● اختلافات التكلفة والتكنولوجيا

باختصار ، تم تصميم الوحدة البصرية 100G QSFP28 CWDM4 مع مُضاعِف تقسيم الطول الموجي المدمج ، مما يجعلها أكثر تكلفة من QSFP28 PSM4 الوحدات البصرية. ومع ذلك ، تتطلب أجهزة الإرسال والاستقبال CWDM4 نوعين فقط من الألياف أحادية الوضع للإرسال ثنائي الاتجاه ، وهو أقل بكثير من الألياف أحادية الوضع الثمانية لـ PSM8. و QSFP28 CWDM4 ينقل إشارة 100G Ethernet 4 أطوال موجية من 1271nm، 1291نانومتر و 1311 نانومتر و 1331 نانومتر على التوالي.

مع زيادة مسافة الارتباط ، ترتفع التكلفة الإجمالية لحل PSM4 بسرعة. لذلك ، ما إذا كان سيتم تحديد ملف PSM4 أو حل التوصيل البيني CWDM4 يجب أن يتم تحديده بناءً على حاجتك الفعلية في التطبيق. يوضح الرسم البياني التالي بعض الاختلافات التكنولوجية بين الوحدتين.

الوحدة البصرية	CWDM4 جهاز الإرسال والاستقبال	جهاز الإرسال والاستقبال PSM4
جهاز إرسال بصري	4 DML (20 نانومتر من فجوة الطول الموجي)	4 مُعدِّلات فوتون السيليكون المتكاملة و 1 DFB
معدد تقسيم الطول الموجي	ضروري	غير ضروري
السطح البيني	رابط LC مزدوج	موصل MPO / MTP (ثماني النواة)
طول الارتباط	<2 كم

وفي الختام

بالنسبة لكيفية اختيار أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية المترابطة في مركز بيانات 25G / 100G ، يوصى بالرجوع إلى المعايير التالية:

∙ بالنسبة لسيناريوهات التوصيل البيني لمسافات قصيرة 100G (TOR-LEAF) التي لا تتجاوز 100 متر ، استخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100GBASE-SR4 QSFP28 ؛

∙ بالنسبة لسيناريوهات التوصيل البيني متوسطة المدى 100 جيجا (LEAF-SPINE) من 100 متر إلى 500 متر ، استخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G PSM4 QSFP28 ؛

∙ بالنسبة لسيناريوهات الربط البيني لمسافات طويلة ومتوسطة 100G (LEAF-SPINE ، SPINE-CORE) من 500 متر إلى 2 كم ، استخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100G CWDM4 QSFP28 ؛

∙ بالنسبة لسيناريوهات التوصيل البيني لمسافات طويلة (CORE-MAN) التي تتجاوز 2 كم ، استخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 100GBASE-LR4 QSFP28.

بالنسبة لموردي أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية ، تعد السرعة العالية واستهلاك الطاقة المنخفض والتكلفة المنخفضة هي المعايير الرئيسية لمتطلبات جهاز الإرسال والاستقبال البصري لمركز البيانات في المستقبل. هناك حلول مختلفة من حيث مسافة الإرسال ، ووضع التعديل ، ودرجة حرارة التشغيل ، وعامل الشكل ، والتي يجب اختيارها بناءً على عوامل مثل سيناريوهات التطبيق والتكلفة.