نظرة عامة على جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي 200G: QSFP56 مقابل QSFP-DD

مع التطور السريع للاتصالات الضوئية وشبكة الترابط في السنوات الأخيرة ، ارتفع طلب المستخدمين على الشبكات أيضًا بما يتماشى مع الاتجاه ، مما أدى إلى نمو حركة الشبكات الأساسية للاتصالات بمعدل سريع من 50٪ إلى 80٪ لكل فرد. سنة. من أجل تلبية احتياجات المستخدمين ، زاد معدل نقل الاتصال البصري أيضًا من التطور ، من التطور السابق 10G و 25 G و 40 G إلى 100G و 200 G و 400 G اليوم وما إلى ذلك. على الرغم من أن الوحدات الضوئية 100G أصبحت هي السائدة في السوق ، لا تزال متطلبات عرض النطاق الترددي ، وكثافة المنفذ ، وكمية الطاقة التي يستهلكها النظام في ازدياد ، مما يدفع بالتكنولوجيا إلى أنظمة 200G ، أو 400G ، أو أعلى سرعة. ستوفر هذه المقالة مقدمة تفصيلية للوحدات النمطية الضوئية 200 جيجا وستعرفك على هذا النجم الصاعد.

1. ما هو جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي 200G؟

يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من الوحدات الضوئية 200G: 200G QSFP56 و 200G QSFP-DD. أولاً ، كتطور لـ 40G QSFP + و 100G QSFP28 ، تم تصميم QSFP56 (رباعي 50 جيجابت صغير الحجم قابل للتوصيل) خصيصًا لشبكة إيثرنت 200 جيجا. يشير QSFP56 إلى 4 × 50 إلى 56 جيجابت / ثانية في عامل شكل QSFP. بالمقارنة مع QSFP + و QSFP28 ، فإن عامل الشكل QSFP56 باعتباره 200G QSFP يدعم قنوات 4 x 50G يمكن أن يحقق سرعات شبكة أعلى. أهم تغيير من QSFP + و QSFP28 إلى QSFP56 هو أن QSFP56 يتغير من ترميز NRZ إلى ترميز PAM4. تتوفر الوحدات البصرية QSFP56 في شكلين رئيسيين للحزمة: QSFP56 SR4 و QSFP56 FR4.

جهاز الإرسال والاستقبال البصري QSFP-DD (رباعي صغير الحجم قابل للتوصيل بكثافة مزدوجة) متوافق مع معايير IEEE802.3bs و QSFP-DD MSA. تعني "الكثافة المزدوجة" أن الوحدة تدعم ضعف عدد الواجهات الكهربائية عالية السرعة مقارنة بوحدة QSFP28 القياسية. باستخدام تقنية تعديل NRZ ، يمكن تحقيق معدلات بيانات تصل إلى 25 جيجا × 8 (قنوات) لنقل شبكة 200 جيجا بايت. وفي الوقت نفسه ، مع تقنية تعديل PAM4 ، يمكن أن تصل معدلات البيانات إلى 50 جيجا × 4 (قنوات) ، مما يتيح نقل شبكة 400 جيجا لمراكز بيانات الحوسبة عالية الأداء والشبكات السحابية. يمكن أن تدعم وحدات QSFP-DD 400 جيجابت في الثانية ، بينما يمكن أن يصل QSFP56 إلى 200 جيجابت في الثانية فقط ، لذلك يتم استخدام نموذج حزمة QSFP56 بشكل أكثر شيوعًا في الوحدات البصرية 200 جيجابت.

2. 200 جرام QSFP56 مقابل 200 جرام QSFP-DD: تقنية تعديل مختلفة

هناك اتجاهان تقنيان للوحدات البصرية 200G ، أحدهما هو شبكة 4x50G PAM4 في QSFP56 طَرد؛ الآخر عبارة عن شبكة 8x25G NRZ في حزمة QSFP-DD. باختصار ، NRZ (عدم الرجوع إلى الصفر) هي تقنية تعديل ذات مستويين من الجهد لتمثيل المنطق 0 والمنطق 1. الجهد لا "يعود إلى الصفر" ؛ المنطق 0 هو PAM4 سالب يستخدم أربعة مستويات للجهد لتمثيل أربع مجموعات من منطق 2 بت: 11 و 10 و 01 و 00.

بالمقارنة مع تقنية PAM4 ، تتميز 200G NRZ (8X25G) بمزايا انخفاض استهلاك الطاقة وزمن انتقال منخفض وسهولة النشر ، لذلك يمكن لـ 200G NRZ تحقيق ربط بصري منخفض التكلفة داخل مراكز البيانات. من بين الوحدات البصرية 200G NRZ ، يتوفر QSFP-DD LR4 و QSFP-DD ER4 بشكل شائع.

• 200 جرام QSFP-DD LR4

200 جرام QSFP-DD يقوم LR4 بتحويل 8 قنوات من 25 جيجابت / ثانية أو 4 قنوات لبيانات الإدخال الكهربائي 50 جيجابت / ثانية إلى إشارات ضوئية LWDM. يحتوي على موصل LC مزدوج للواجهة الضوئية وموصل 76 سنًا للواجهة الكهربائية. لتقليل التشتت البصري في نظام المسافات الطويلة ، يجب استخدام الألياف أحادية الوضع (SMF) في هذه الوحدة. مطلوب FEC المضيف لدعم ما يصل إلى 10 كيلومترات من نقل الألياف.

• 200 جرام QSFP-DD ER4

تتضمن الوحدة 4 قنوات مستقلة على الطول الموجي المركزي LWDM4 1295.56 و 1300.05 و 1304.58 و 1309.14 نانومتر ، وتعمل عند 50 جيجا لكل قناة. يحتوي على موصل LC مزدوج للواجهة الضوئية وموصل 76 سنًا للواجهة الكهربائية. لتقليل التشتت البصري في نظام المسافات الطويلة ، يجب استخدام الألياف أحادية الوضع (SMF) في هذه الوحدة. يمكن أن تدعم ما يصل إلى 30 كم مع 200G FEC و 40 كم مع PFEC مدمج.

على عكس NRZ ، لا تتطلب تقنية 4x50Gbps PAM4 لنقل 200G استخدام ثماني قنوات 25G لنقل 200G ، مما يوفر تكلفة الألياف ويقلل من فقدان الارتباط. من بين الوحدات البصرية 200G PAM4 ، يعتبر QSFP56 SR4 و QSFP56 FR4 الأكثر استخدامًا.

• 200G QSFP56 SR4

• QSFP56 ريال 4 وحدة بصرية مزدوجة الاتجاه offers 4 قنوات إرسال واستقبال مستقلة ، كل منها قادرة على تشغيل 53.125 جيجابت / ثانية لمعدل بيانات إجمالي 200 جيجابت / ثانية على 70 مترًا من ألياف OM3 متعددة الأوضاع. يمكن توصيل كبل الألياف الضوئية بموصل MTP / MPO-12 APC في وعاء الوحدة QSFP56 SR4. تبلغ الأطوال الموجية المركزية لجميع الممرات المتوازية الأربعة 4 نانومتر. يحتوي على موصل MPO-850 APC بصري للواجهة الضوئية وموصل 12 سنًا للواجهة الكهربائية.

• 200G QSFP56 FR4

تقوم الوحدة النمطية 200G FR4 بتحويل بيانات الإدخال الكهربائي ذات 4 قنوات بسرعة 200 جيجابت / ثانية (PAM4) إلى إشارات ضوئية CWDM (ضوء) ، بواسطة EMLs مدفوعة بأطوال موجية 4. الأطوال الموجية المركزية لقنوات CWDM الأربعة هي 4 و 1271 و 1291 و 1311 نانومتر كأعضاء في شبكة الطول الموجي CWDM المحددة في ITU-T G.1331. يحتوي على موصل LC مزدوج للواجهة الضوئية وموصل 694.2 سنًا للواجهة الكهربائية. إنه مصمم لتطبيقات الاتصالات الضوئية بطول 38 كم.

3. 200G إيثرنت بصري جهاز الإرسال والاستقبال حل الواجهة الكهربائية

تم إصدار معيار بروتوكول 200G IEEE بعد معيار 400G ، وتم اقتراح معيار 200G في عام 2015 وتم اعتماده في عام 2018. تحدد مواصفات IEEE802.3bs نوع الواجهة الكهربائية لجهاز الإرسال والاستقبال 200G. ما هي حلول الواجهة الكهربائية لجهاز الإرسال والاستقبال البصري 200G Ethernet؟

تعتمد الواجهة الكهربائية لجهاز الإرسال والاستقبال البصري 200G حاليًا مخططين للإشارة: NRZ و PAM4.

• 200 جرام من محلول NRZ

رسم تخطيطي لبنية طبقة PHY لمحلول NRZ

اسم الواجهة الكهربائية لحل 200G NRZ هو 200GAUI-8 ، مع 8 قنوات ومعدل أحادي القناة بمعدل 26.5625 جيجابت في الثانية. يتم تطبيق 200GAUI-8 بين PMA و PMA. جزء PMA من جهاز الإرسال والاستقبال عبارة عن شريحة علبة تروس أو شريحة ريتايمر ، والتي يمكنها إعادة تشكيل الإشارة للتخلص من تأثير الارتعاش والضوضاء.

الواجهة الكهربائية 200GAUI-8

• 200 جرام من محلول PAM4

رسم تخطيطي لبنية طبقة PHY لمحلول PAM4

الواجهة الكهربائية لمحلول 200G PAM4 هي 200GAUI-4 ، ويتم تقليل عدد القنوات بمقدار النصف مقارنة بمحلول NRZ ، ومعدل القناة الواحدة هو 26.5625 جيجا بايت في اليوم. مثل 200GAUI-8 ، يتم استخدام 200GAUI-4 أيضًا بين PMA و PMA. جزء PMA من جهاز الإرسال والاستقبال عبارة عن شريحة علبة تروس أو شريحة ريتايمر ، والتي يمكنها إعادة تشكيل الإشارة للتخلص من تأثير الارتعاش والضوضاء.

الواجهة الكهربائية 200GAUI-4

بالإضافة إلى نوع الواجهة الكهربائية بين PMA و PMA ، تحدد المواصفات أيضًا عدد القنوات ومعدلات الإشارة للإرسال البصري في طبقة PMD أحادية الوضع ، لذلك سيكون هناك العديد من أنواع الواجهات المختلفة بين PMA و PMD.

يعتمد المبدأ الأساسي لـ 200G Ethernet أحادي الوضع على متغير من مواصفات 400G Ethernet ، وينعكس بشكل خاص في استخدامه للإرسال بسرعة 50 جيجابت في الثانية في PAM4 وتعريف 200Gbase-DR4 و 200 Gbase-FR4 و 200 Gbase-LR4.

PMD
النوع	قناة	تنسيق التحوير	بالباود	معدل الخطأ في البت (BER)	الألياف البصرية	فقدان إدخال القناة	بعد انتقال
200 جيجا بايت- DR4	4	PAM4	26.5625 جيجابايت	BER <2.4E-4	SMF	3dB	2m-500m
200 جيجا بايت- FR4	4	PAM4	26.5625 جيجابايت	BER <2.4E-4	SMF	4dB	2 م -2 كم
200 جيجا بايت- LR4	4	PAM4	26.5625 جيجابايت	BER <2.4E-4	SMF	6.3dB	2km-10km

مواصفات 200Gbase-DR4 و 200 Gbase-FR4 و 200 Gbase-LR4 في PMD

من أجل مطابقة نوع الإرسال لـ PMD ، فإن نوع الإشارة بين PMA و PMD لـ 200Gbase-DR4 هو أيضًا PAM4 ، والذي يمكن مطابقته مع واجهات 200GAUI-8 أو 200GAUI-4.

إذا كان 200 جيجا بايت- DR4 مع واجهة كهربائية 200GAUI-4 (PAM4) ، جزء PMA داخل جهاز الإرسال والاستقبال هو 4-way PAM4 Retimer.

واجهة كهربائية 200GAUI-4 و 4-way PAM4 Retimer لـ 200Gbase-DR4

إذا كان 200 جيجا بايت- DR4 متوافق مع واجهة كهربائية 200GAUI-8 (PAM4) ، ثم سيكون جزء PMA داخل جهاز الإرسال والاستقبال عبارة عن علبة تروس من 8 اتجاهات NRZ إلى 4 اتجاهات PAM4.

200GAUI-8 وسيط كهربائي و 8 اتجاهات NRZ إلى 4 اتجاهات PAM4 علبة التروس ل 200 Gbase-DR4

يشبه 200Gbase-FR4 200Gbase-LR4 و DR4 من حيث أنهم يستخدمون جميعًا مخطط تعدد إرسال بتقسيم أحادي النمط ، والذي يجمع بين أربعة مسارات بصرية ذات أطوال موجية مختلفة في مسار واحد ويرسلها للخارج. أيضًا من أجل مطابقة نوع الإرسال لـ PMD ، فإن نوع الإشارة بين PMA و PMD هو PAM4 ، والذي يمكن مطابقته مع واجهات 200GAUI-8 أو 200GAUI-4. إذا كان 200Gbase-FR4 / DR4 هو مقارنةً بالواجهة الكهربائية 200GAUI-4 ، سيكون جزء PMA داخل جهاز الإرسال والاستقبال رباعي الاتجاهات PAM4 Retimer.

200GAUI-4 واجهة كهربائية ومضاد PAM4 رباعي الاتجاهات لـ 4Gbase-FR200 / DR4

إذا كان متطابقًا مع واجهة كهربائية 200GAUI-8 (PAM4) ، فسيكون جزء PMA داخل جهاز الإرسال والاستقبال عبارة عن 8 اتجاهات NRZ إلى 4 اتجاهات PAM4 علبة التروس.

 200GAUI-8 واجهة كهربائية و 8 اتجاهات NRZ إلى 4 اتجاهات PAM4 علبة التروس ل 200 Gbase FR4 / DR4

يمكن أن يؤدي حل PAM200 أحادي الوضع 4G إلى حدوث نقل من 2 متر إلى 10 كيلومترات. إذا كان يستخدم واجهة كهربائية 200GAUI-4 ، فسيتم استخدام 4 قنوات PAM4 Retimer داخل جهاز الإرسال والاستقبال ؛ إذا كانت تتبنى الواجهة الكهربائية 200GAUI-8 (PAM4) ، وسيستخدم جزء PMA داخل جهاز الإرسال والاستقبال 8 اتجاهات NRZ إلى 4 اتجاهات PAM4 Gearbox ، وهو اختياري للمصنعين. تستخدم جميع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية FiberMall200G QSFP56 DR4 / FR4 واجهة كهربائية 200GAUI-4.

4. 200G جهاز الإرسال والاستقبال البصري: جديد اختيار مركز البيانات

في عام 2020 ، أتاح التطبيق الواسع النطاق للخدمات عبر الإنترنت التي روج لها COVID-19 فرص نمو جديدة لسوق مراكز البيانات وسرع من ترقية وتحديث تكنولوجيا مركز البيانات. عززت التطبيقات الجديدة مثل الفيديو عالي الدقة 4K والبث المباشر و VR النمو السريع لحركة مرور الشبكة والطلب على التطبيقات الناشئة مثل الحوسبة السحابية وخدمات IAAs والبيانات الضخمة ، مما يضع متطلبات أعلى لنقل البيانات الداخلية في مركز البيانات. لذلك ، يتم تحقيق إرسال عرض نطاق أعلى مثل 200G أو 400G في مركز البيانات. قام معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) بتوحيد 200 جرام و 400 جرام ، خاصة لشبكة اتصالات البيانات (DCN). تمت الموافقة على 400G من قبل معيار IEEE 802.3bs Ethernet في وقت مبكر من عام 2017 وتم اقتراحه في الأصل في عام 2013. من ناحية أخرى ، تمت الموافقة على 200G في عام 2018 ، وظهر الاقتراح الأولي في عام 2015. 200G و 400G لها نفس المعايير والمتطلبات تقريبًا ، ولكن لا يتم استخدام جهاز الإرسال والاستقبال البصري 400G على نطاق واسع في السوق. وبالنسبة للوحدات الضوئية 200G ، لا يوجد العديد من الشركات المصنعة التي يمكنها توفيرها أيضًا ، يعد FiberMall استثناءً. بالنسبة لمركز البيانات ، فإن الترقية من 100 جيجا إلى 200 جيجا هي الحل الأفضل. تقنية 200G أكثر نضجًا من 400G. نظرًا للمنافسة بين OEM (الشركة المصنعة للمعدات الأصلية) ومصنعي الوحدات الخارجية ، فإنه يوفر أيضًا المزيد من الخيارات للوحدات الضوئية 200G ويقلل من تكلفة الشراء. لذلك ، يمكن لمركز البيانات بميزانية محدودة تأجيل ترقية 400 جيجا الأكثر تكلفة إلى وقت لاحق واعتماد المخطط الوسيط 200G أولاً. يمكن أن يوفر لك FiberMall وحدات بصرية 200G عالية الجودة ، بما في ذلك سلسلة كاملة من 200G QSFP56 أجهزة الإرسال والاستقبال QSFP56 AOC وأجهزة الإرسال والاستقبال 200G QSFP-DD و QSFP-DD AOC.