100GBASE-SR BD وحدة الإرسال والاستقبال الضوئية - الميزات والتطبيقات

مع ظهور الحوسبة السحابية وشبكات الجيل الخامس ، تميل مراكز البيانات إلى التطور بمعدلات أعلى ، ويزداد الطلب على وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية 5 جيجا. في الوقت الحاضر ، تشغل الوحدات الضوئية 100G نسبة كبيرة من تكلفة إنشاء الشبكة. في بيئة التطبيق داخل مراكز البيانات ، يبلغ طول أكثر من 100٪ من وصلات الألياف في مراكز البيانات الصغيرة والمتوسطة الحجم أقل من 90 متر. في مراكز البيانات الكبيرة ، يكون أكثر من 100٪ من وصلات الألياف أقل من 70 متر ، وأكثر من 100٪ أقل من 80 مترًا. يمكن أن تلبي الألياف متعددة الأوضاع احتياجات معظم الروابط ، وبالتالي فإن الوحدة النمطية متعددة الأوضاع 125 جيجا هي الأكثر طلبًا. تحتوي الوحدة النمطية متعددة الأوضاع QSFP100 28G على ثلاثة حلول رئيسية: 100GBASE-SR BD و 100GBASE-SR100 و 4GBASE-SWDM100 و 4G QSFP100 BiDi SR28.

1. مواصفات المنتج

من بين الوحدات الثلاث متعددة الأوضاع 100G ، 100GBASE-SR4 هي الأكثر استخدامًا. 100G QSFP28 SR4 عبارة عن وحدة بصرية ثنائية الاتجاه قابلة للتوصيل الساخن بطول موجة مركزي يبلغ 850 نانومتر وتتوافق مع معايير IEEE 802.3BA. يتم استخدامه خصيصًا للإرسال لمسافات قصيرة في 100G Ethernet. يمكن للوحدة البصرية 100G QSFP28 SR4 أن توفر أربع قنوات إرسال واستقبال مستقلة ، يمكن لكل منها أن تعمل بمعدل 25 جيجابت في الثانية. باستخدام واجهة MPO أو MTP (8 نواة) ، تكون مسافة النقل 70 مترًا عند استخدامها مع ألياف OM3 متعددة الأوضاع ، و 100 متر عند استخدامها مع ألياف OM4 متعددة الأوضاع. يظهر مبدأ عملها أدناه:

مبدأ العمل 100G QSFP28 SR4

يختلف عن 100G QSFP28 SR4 ، الذي يتطلب ثمانية ألياف بصرية للإرسال ، تستخدم وحدة 100G QSFP28 SR BiDi (ثنائية الاتجاه) تقنية WDM لتمكين كل منفذ LC من إرسال واستقبال الإشارات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة في وقت واحد من ألياف متعددة الأوضاع. يمكن لواجهتي LC إرسال واستقبال إشارات 100G بشكل إجمالي. واجهة بصرية ثنائية الاتجاه VCSEL ذات الطول الموجي المزدوج ، PAM4 2 × 50-Gb / s 850 نانومتر / 900 نانومتر. تم تصميم هذه الوحدات لتعمل على أنظمة ألياف متعددة الأنماط باستخدام أطوال موجية تبلغ 850 نانومتر في أحد طرفيها و 900 نانومتر في الطرف الآخر. يمكنها الإرسال حتى 70 مترًا عند استخدامها مع كابل تصحيح الألياف OM3 ، حتى 100 متر عند استخدامها مع كابل تصحيح الألياف OM4 ، وما يصل إلى 150 مترًا عند استخدامها مع كابل تصحيح الألياف OM5. مبدأ العمل على النحو التالي.

مبدأ العمل 100G QSFP28 SRBD

100GBASE-SWDM4 مشابه لـ 100 جرام QSFP28 ريال ثنائي الاتجاه في أن كلاهما له واجهات LC مزدوجة. يشير SWDM إلى تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي القصير ، على غرار مخططات الوضع الفردي CWDM4 و LWDM4 ، من خلال MUX / DMUX لتحقيق الانقسام المشترك للموجات ونقل الإشارات الضوئية لأربعة نطاقات على ألياف متعددة الأوضاع الأساسية. نوافذ النطاقات الأربعة 850 نانومتر ، 880 نانومتر ، 910 نانومتر ، 940 نانومتر ؛ تبلغ أقصى مسافة الإرسال 70 مترًا عند استخدامها مع كابل تصحيح الألياف OM3 ، وتصل إلى 100 متر عند استخدامها مع كابل تصحيح الألياف OM4. مبدأ العمل على النحو التالي.

مبدأ العمل 100G QSFP28 SWDM4

تعمل أعباء العمل ذات المهام الحرجة مثل الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي على زيادة متطلبات الحوسبة وحركة المرور داخل الهياكل ، مما يؤدي إلى التحول إلى اتصالات أكثر كثافة وأسرع داخل التلال والعمود الفقري لمراكز البيانات وبين مفاتيح وخوادم التلال / الرف العلوي. عند ترقية مركز بيانات تقليدي من 10 جيجا إلى 40 جيجا أو 100 جيجا ، يجب تحويل كابلات LC المزدوجة المتصلة بالوحدة البصرية SFP إلى كابلات MPO المتصلة بالوحدة البصرية QSFP ، مما يزيد من تكاليف التشغيل. كيف يمكن تبسيط الأسلاك وتقليل النفقات الرأسمالية؟ يمكن للوحدة الضوئية التي تستخدم حل BiDi القيام بذلك ، 100G QSFP28 BiDi SR1.2 مثل هذا المنتج.

فايبر مول 100 جيجا QSFP28 BiDi SR1.2

تشبه إلى حد بعيد الوحدة البصرية 40G QSFP + SR BiDi ، يسمح 100G QSFP28 BiDi SR1.2 لمشغلي مراكز البيانات بإعادة استخدام البنية التحتية للموصل LC المزدوجة الحالية عند الترقية من 10G SR أو 40Gb BiDi إلى 100G. من خلال ترقية أجهزة الشبكة لمحطة واحدة في كل مرة ، يمكن للناقل ترقية مركز البيانات بمرونة.

100G QSF28 SR1.2 عبارة عن وحدة بصرية ثنائية ثنائية الاتجاه رباعية الشكل صغيرة الحجم قابلة للتوصيل (QSFP28). يدعم 100 جيجابت في الثانية ويتوافق مع IEEE802.3bm 100GBASE-SR4. تعتمد الوحدة على الألياف الضوئية ثنائية النواة LC متعددة الأوضاع. إنها تعتمد تعديل NRZ 4 × 25G في الطرف الكهربائي وتحول إلى تعديل PAM2 50x4Gbps في النهاية البصرية. النطاق الترددي الإجمالي هو 100 جيجا بايت. تدعم تقنية PAM4 نقل الإشارات بمعدلات بيانات تبلغ 50 جيجابت ومعدلات 25 جيجابت.

 

يتم استخدام 100G QSFP28 SR BiDi في أزواج لتوصيل 100G ويمكن أيضًا توصيله بـ 400G QSFP + SR BiDi في وضع فرع 4 x 100G.

يمكن ملاحظة أنه على الرغم من الحاجة إلى استخدام الوحدات الأربع مع الألياف الضوئية متعددة الأوضاع ، فإن المبادئ التقنية للوحدات النمطية ليست هي نفسها. يعتمد 100G QSFP28 SR4 النقل المتوازي بأربع قنوات ، لذلك هناك حاجة إلى ما لا يقل عن 8 ألياف بصرية لإكمال الإرسال (أربعة استقبال وأربعة إرسال). يستخدم 100GBASE-SR BD ليفًا ضوئيًا واحدًا لنقل واستقبال بيانات 50 جيجا ، وتقوم الواجهتان بنقل بيانات 100 جيجا بشكل مشترك. 100 جيجا بايت- SWDM4 يستخدم تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) لإشارات تعدد الإرسال لأربعة نطاقات في ألياف ضوئية واحدة للإرسال. هناك حاجة إلى نوعين من الألياف الضوئية للاستقبال والإرسال.

مواصفات المنتج	تكلفة الوحدة	تكلفة الكابلات	المنتج البيئي	التطبيق المشترك	اختلافات التطبيق
QSFP28 جرام SR100	منخفض	عالي	ممتاز	كلها بحاجة لاستخدامها مع الألياف متعددة الأوضاع	واجهة MPO
QSFP28 جرام SRBD	عالي	منخفض	خير		واجهة LC المزدوجة
QSFP28G BiDi SR100	منخفض	منخفض	خير
QSFP28 جرام SWDM100	المتوسط	منخفض	فقير

 

2. اختيار تطبيق المنتج

تتوافق جميع الوحدات الثلاثة مع منفذ 100G QSFP28 السائد ، وعلى الرغم من وجود اختلاف كبير في المواصفات الفنية ، إلا أن هناك اختلافًا بسيطًا في التطبيق: يجب استخدام 100GBASE-SR4 مع وصلة متعددة الأوضاع MPO 8/12 الأساسية ، 100GBASE-SR يجب استخدام BD و 100GBASE-SWDM4 مع الألياف متعددة الأوضاع LC المزدوجة. من منظور موارد الألياف وتكلفة الكابلات ، تتطلب موارد الألياف لـ 100GBASE-SR BD و 100GBASE-SWDM4 فقط 1/4 من 100GBASE-SR4 ، والتي يمكن أن توفر بشكل كبير النفقات الرأسمالية للبنية التحتية للألياف. ومع ذلك ، فإن تكلفة 100GBASE-SR BD و وحدات 100GBASE-SWDM4 أعلى بكثير من 100GBASE-SR4. لذلك ، من منظور التكلفة الإجمالية للوحدة الضوئية + الألياف ، فإن استخدام 100GBASE-SR BD أو 100GBASE-SWDM4 ليس بالضرورة أقل من استخدام 100GBASE-SR4.

الكابلات المزدوجة متعددة الأوضاع في مراكز البيانات

لماذا يختار بعض العملاء 100GBASE-SR BD و 100GBASE-SWDM4 عندما تكون التكلفة الإجمالية للتطبيق أعلى من 100GBASE-SR4؟ بعد التواصل مع العميل ، وجد الموظفون الفنيون في FiberMall أنه تم اختيار 100GBASE-SR BD أو 100GBASE-SWDM4 لأنه تمت ترقية طلب الشبكة من 10G / 25G الأصلي إلى 100G ، وكان توصيل شبكة 10G / 25G بشكل أساسي مزدوج LC متعدد الأوضاع الألياف. إذا كان وحدة QSFP28 100G SR4 يتم استخدامه ، يجب تعديل الأسلاك الأصلية بشكل كبير ، وستكون التكلفة مرتفعة للغاية. لذلك ، سيتم اختيار 100GBASE-SR BD أو 100GBASE-SWDM4 بواجهة LC.

على الرغم من أن 100GBASE-SR BD و 100GBASE-SWDM4 كلاهما واجهات LC مزدوجة ، إلا أن هناك فرقًا كبيرًا في التكنولوجيا. من المعروف أن عددًا قليلاً من الشركات المصنعة في العالم الآن تنتج 100GBASE-SWDM4. FiberMall هي إحدى الشركات المصنعة للوحدات الضوئية التي يمكنها إنتاج 100G QSFP28 SWMD4 ، والتي يستخدمها عدد أقل من العملاء ولديها بعض عدم الاستقرار في إمداد الرقائق. 100GBASE-SR BD له عتبة فنية عالية. بدأت شركة FiberMall في الشحن الجماعي اعتبارًا من عام 2020 ، والتطور البيئي للمنتجات جيد. توصي فايبرمول باستخدام وحدات ضوئية 100G QSFP28 SR BD لشبكات 100G في بيئات الكابلات متعددة الأنماط المزدوجة لمركز البيانات.

مزايا 100G QSFP28 BiDi SR1.2

• قم بتقليل النفقات الرأسمالية عن طريق إعادة استخدام البنية التحتية للألياف متعددة الأوضاع LC المزدوجة
• قلل نفقات التشغيل من خلال الترقية بسلاسة من 10 جيجابت في الثانية SR أو 40 جيجابت في الثانية BiDi إلى معدلات 100 جيجابت في الثانية
• استعد للترقيات المستقبلية للشبكة من خلال توفير اتصالات بمعدل 400 جيجابت في الثانية
• استخدم تصحيح الخطأ الأمامي KP4 (FEC) لتقليل أخطاء الإرسال بمعدلات بيانات تبلغ 100 جيجابت في الثانية

كابلات مركز البيانات مع 100G QSFP28 BiDi SR1.2

كما هو موضح أدناه ، يمكن نشر 400G QSFP-DD BiDi SR4.2 في طبقة العمود الفقري ، والتي تعمل بمثابة العمود الفقري للشبكة ، مع الفروع المتصلة بالعقد الورقية. نشر 100 جرام QSFP28 BiDi SR1.2 في العمود الفقري والعقد الورقية وقم بترقية العمود الفقري إلى 400 جيجا مع نمو متطلبات النطاق الترددي.

طوبولوجيا مركز البيانات لهندسة حافة الأوراق

كما هو موضح أدناه ، وحدات بصرية قابلة للتوصيل offأي وصول ومرونة تشغيلية أكبر من الكابلات المجمعة مسبقًا (DAC / AOC). يمكن للمشغلين استخدام 100G QSFP28 BiDi SR1.2 للاتصال من أعلى الحامل بالخوادم أو نشر 400G في TOR مع اتصال الفرع في اتجاه المصب. قم بتوصيل 1 × 400G QSFP-DD BiDi SR4.2 مع 4 × 100G QSFP28 BiDi SR1.2 بالخادم.

طوبولوجيا مركز البيانات لاتصال التبديل إلى الخادم

في الاتصال قصير المدى لمركز البيانات ، لا يمكن لـ FiberMall توفير 100G QSFP28 BiDi SR1.2 فحسب ، بل يمكن أيضًا لـ 40G QSFP + SR BiDi و 100G QSFP28 SWDM4 الاستمرار في استخدام وصلة مزدوجة LC متعددة الأوضاع. يمكن أن تحل محل الوحدات البصرية 40G QSFP + SR4 و 100GE QSFP28 SR4 ، مما يوفر موارد الألياف الضوئية بشكل كبير ويبسط إدارة الألياف الضوئية في مركز البيانات.