QSFP28 ZR4 – Die beste Wahl für 100G-Langstreckenübertragung

Da die Nachfrage der Menschen nach Bandbreite gestiegen ist, haben sich 100G-Netzwerke schnell entwickelt. Um die 100G-Fernübertragungsanforderungen zu erfüllen, wurden verschiedene Lösungen entwickelt: 4x25G NRZ-Serie, 100G PAM4-Serie und kohärente Serien.

Die 4*25G NRZ-Technologie ist derzeit die beliebteste optische 100G-Transceiver-Lösung und besteht aus vier Gruppen von Sendern und Empfängern. Um den Anforderungen der Langstreckenübertragung gerecht zu werden und Glasfaserressourcen zu sparen, wird üblicherweise die Wellenlängenmultiplextechnologie verwendet, um vier optische Signale zur Übertragung im Wellenlängenmultiplex in eine Glasfaser zu übertragen. Es gibt viele Arten von optischen 4x25G-NRZ-Modulen, und zu den Langstreckenmodulen gehören LR4 (10 km)/ER4 (40 km)/ZR4 (80 km).

Nach Jahren der Forschung und Entwicklung und Optimierung kann FiberMall Optionen für größere Entfernungen und vielfältigere Optionen als der Standard anbieten, einschließlich 100G QSFP28 LR4 / ER4 Lite / ER4 / eER4 und 100G QSFP28 ZR4 (weit verbreitet in Rechenzentren) und 100G CFP LR4, 100G CFP2 LR4/ER4 und 100G CFP4 LR4 (weit verbreitet in optischen Transportnetzen).

Darunter wird das optische 100G QSFP28 ZR4-Modul hauptsächlich für Switches, Router und Fernübertragungsverbindungen in Rechenzentren verwendet. Es nutzt die 4-Kanal-28G-NRZ-Wellenlängenmultiplex-Technologie (LWDM4) und ist ein 4-Kanal-Vollduplex-Transceiver. Es wird hauptsächlich in 100G-Ethernet, Rechenzentren, Telekommunikation und anderen Szenarien eingesetzt.

Was die Produktmerkmale betrifft, so verfügt das optische 100G QSFP28 ZR4-Modul über einen Hot-Plug-fähigen QSFP28-Formfaktor, die Betriebstemperatur beträgt 0 °C bis 70 °C und die maximale Geschwindigkeit kann bis zu 103.125 Gbit/s (4x25G NRZ) betragen. Wenn FEC im System aktiviert ist, kann die Übertragungsentfernung über ein Paar Singlemode-Fasern bis zu 90 km betragen.

Was die Struktur betrifft, werden am Sender die vierkanaligen seriellen Daten (NRZ) durch CDR wiederhergestellt und an vier Lasertreiber geliefert, die vier Laser mit Zentralwellenlängen von 1296 nm, 1300 nm, 1305 nm und 1309 nm steuern. Optische Signale werden über Standard-LC-Anschlüsse auf Singlemode-Faser gemultiplext. Auf der Empfangsseite werden die optischen Signale der vier Kanäle durch SOA verstärkt und anschließend durch den integrierten optischen Demultiplexer demultiplext. Jedes optische Signal wird von einem PIN-Detektor wiederhergestellt und dann über einen TIA und CDR an einen CAUI-4-kompatiblen Ausgangstreiber weitergeleitet, wie gezeigt:

In der Zwischenzeit überwindet FiberMall weiterhin Schwierigkeiten, führt eingehende Forschungen zur PAM4-Technologie durch und entwickelt eine Vielzahl von optischen 100G-Modulen mit einer Wellenlänge. Kürzlich wurden die Langstrecken-100G-QSFP28-LR1 und 100G-QSFP28-ER1 eingeführt, die die technische Lücke von FiberMall im Bereich der 100G-Einzelwelle schließen. Die neu eingeführten drei Einzelwellenlängenprodukte können 100GBASE-LR4/ER4 Lite ersetzen und zu einer neuartigen Option für die 100G-Langstreckenübertragung in Rechenzentren werden.

Die kohärente Technologie ist die Schlüsseltechnologie im Bereich der optischen Hochgeschwindigkeitskommunikation für Ultralangstrecken, die im Bereich der Ultralangstreckenübertragung von mehr als 90 km vorübergehend unersetzlich ist. FiberMall hat seit 2018 Durchbrüche auf dem Gebiet der kohärenten optischen Kommunikation erzielt und sowohl 100G CFP DCO als auch 100G CFP2 DCO Optische Module wurden in Massenproduktion hergestellt.

Wie werden diese optischen 100G-Langstreckenmodule verwendet? Alle oben erwähnten optischen 100G-Langstreckenübertragungsmodule von FiberMall können auf Metro-DCI angewendet werden, die miteinander kommunizieren, Daten und Inhalte gemeinsam nutzen und redundante Sicherungen für zwei oder mehr Rechenzentren bereitstellen können. Aufgrund der Verbindungsanforderungen von Rechenzentren mit hoher Dichte und geringem Stromverbrauch QSFP28 In Rechenzentren werden häufig optische Module mit kleinerem Gehäuse und geringerem Stromverbrauch verwendet, und die spezifische Auswahl erfolgt dann entsprechend den Anforderungen an die Übertragungsentfernung.

100G QSFP28	Übertragungsreichweite	Service-Rate	Optische Portrate	Stromanschlusstarif	Energieverbrauch
LR4	10/20 km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
ER4 Lite	30/40 km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<3.8W
ER4	40km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
eER4	60km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
ZR4	80km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
LR1	10/20 km	100GE	1x100G PAM4	4x25G-NRZ	<4W
ER1	30/40 km	100GE	1x100G PAM4	4x25G-NRZ	<4W

Parametertabelle des optischen 100G-QSFP28-Moduls von FiberMall

4x25G übernimmt die NRZ-Lösung mit ausgereifterer Technologie und geringeren Einzelgerätkosten und kann direkt mit optischen 25G-Modulen verbunden werden. Das optische 100G-Single-Wave-Modul nutzt die 100G-PAM4-Modulation, was die optische Komplexität und die Kosten reduziert, indem die Anzahl der optischen Sender und Empfänger im Vergleich zur 4x25G-Lösung von vier auf eins reduziert wird. Gleichzeitig wurde mit dem Aufkommen der Single-Wave-100G-Übertragungstechnologie der Grundstein für die Entwicklung des 400G-Ethernets (4x100G) gelegt. Was die Auswahl angeht: Wenn es sich um ein 25G/100G-Rechenzentrum handelt, wählen Sie die 4x25G-Lösung; Wenn es sich um ein 100G/400G-Rechenzentrum handelt, wählen Sie die 100G PAM4-Lösung.

Die optischen 4G-Module der 25x100G-Serie von FiberMall erfüllen alle die Dual-Rate-Anforderungen von Ethernet und optischen Transportnetzen und erfüllen die Anforderungen strengerer Telekommunikationsanwendungsumgebungen. Wenn 100G an OTU angepasst wird, kann es auf OTU4 abgebildet oder in OTU2/3 umgekehrt gemultiplext werden. Gemäß der spezifischen Implementierungsform der 100G-Schnittstelle gibt es mehrere Paare von Kapselungs- und Abbildungspfaden.

• Das serielle 100G-Signal wird ODU4 zugeordnet (die Rate beträgt 112 Gbit/s).
• Das serielle 100G-Signal wird invers zu ODU2e, ODU2 und ODU3 gemultiplext
• Das 100G-Signal wird invers zu 10*10G oder 4×25G gemultiplext

100G	Übertragungsreichweite	Service-Rate	Optische Portrate	Stromanschlusstarif	Energieverbrauch
CFP LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	10x10G/11G NRZ	<9W
CFP2 LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
CFP2 ER4	40km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<9W
CFP4 LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ

Parametertabelle für optische 100G-CFP/CFP/CFP4-Transceiver von FiberMall

Die Formfaktoren von CFP/CFP2/CFP4/QSFP28 werden wiederum kleiner und der Stromverbrauch wird bei gleicher Übertragungsentfernung immer geringer. Kunden können entsprechend den erforderlichen Formfaktoren und der Übertragungsentfernung der Geräte die Produkte mit dem niedrigsten Stromverbrauch auswählen.

100G-kohärente optische Module werden hauptsächlich für die leitungsseitige optische Übertragung in 100G-Wellenlängenteilungssystemen verwendet. Im Vergleich zu anderen leitungsseitigen optischen Modulen weisen sie eine gute OSNR-Leistung, Empfindlichkeit, Dispersionstoleranz und DGD-Toleranz auf. Die DWDM-Technologie mit kohärenten Modulen wird häufig in 100G-Metropolnetzen eingesetzt, um hohe Kapazitäts- und Langstreckenanforderungen zu erfüllen.

Kohärente Serie	Kategorie	100G CFP DCO	100G CFP2 DCO
Linienmodulation		32G Baud DP-QPSK	32G Baud DP-QPSK
ZR 80km / 120km	OSNR-Toleranz	17.0 dB/ BER 4E-3	17.0 dB/ BER 4E-3
	Typischer Stromverbrauch	23W	18W
	FEC-Konfiguration	HD-FEC	HD-FEC
MR 600km	OSNR-Toleranz	15.5 dB/ BER 3E-3	15.5 dB/ BER 3E-3
	Typischer Stromverbrauch	24W	19W
	FEC-Konfiguration	HD-FEC	HD-FEC
LH 1200km	OSNR-Toleranz	13.0 dB/ BER 2E-2	13.0 dB/ BER 2E-2
	Typischer Stromverbrauch	31W	24W
	FEC-Konfiguration	SD-FEC	SD-FEC

Parametertabelle des kohärenten optischen 100G-Moduls von FiberMall

Das CFP2-Gehäuse ist fast halb so groß wie das CFP-Gehäuse, bei geringerem Stromverbrauch und höheren Kosten. Kunden können nach dem für das Gerät erforderlichen Formfaktor und ihrem eigenen Budget wählen. Gleichzeitig ist FiberMall auch mit einem vollwertigen wirtschaftlich zusammenhängenden Subsystem ausgestattet. Das System zeichnet sich durch herausragende Eigenschaften wie große Kapazität, geringe Größe, geringen Energieverbrauch und einfache Bedienung und Wartung aus. Es wird angenommen, dass es kleinen und mittelgroßen Rechenzentren auf der ganzen Welt mehr Auswahlmöglichkeiten bieten kann.

Vergleiche von 100G-Lösungen:

• 100G kohärente Lösung:

Traditionell haben Switch-Anbieter kohärente CFP/CFP2-Transceiver in ihren DCI-Geräten verwendet. Für die optische Fernübertragung in Metropolen werden typischerweise kohärente Techniken verwendet, bei denen fortschrittlichere Modulationstechniken wie QPSK, 8QAM oder 16QAM zum Einsatz kommen, mit denen die Bitrate verdoppelt, verdreifacht oder vervierfacht werden kann. Diese Modulation erfordert jedoch eine fortschrittliche Technik der kohärenten Erkennung und DSP auf der Empfängerseite, um die chromatische Dispersion zu korrigieren. Darüber hinaus sind die Komponentenkosten hoch, optische Module benötigen Platz und ein ausreichendes Leistungsbudget und sind nur in steckbaren CFP- und CFP2-Gehäusen verfügbar. Selbstverständlich kann das kohärente Modul auch im IPoDWDM-Szenario in das Switch- oder Router-Board eingefügt werden. Aufgrund des hohen Stromverbrauchs und der großen Größe von CFP/CFP2-Modulen sind jedoch dedizierte Leitungskarten erforderlich.

• 100G PAM4 DWDM

Die neueste Entwicklung von 100G QSFP28 PAM4 DWDM bietet eine weitere Option. Wenn die Übertragungsentfernung jedoch mehr als 5 km beträgt, muss PAM4 ein Verstärkungs- und Dispersionskompensationssystem auf der optischen Verbindung verwenden, was zu höheren End-to-End-Kosten führt. DCI-Betreiber müssen Mux/Demux, EDFA und DCM bereitstellen, die im aktuellen Netzwerk möglicherweise nicht vorhanden sind. Darüber hinaus ist diese Lösung nicht mit 50 GHz Mux/Demux kompatibel.

QSFP28 PAM4 DWDM-Transceiver-Lösungen

• 100G QSFP28 ZR4

100G QSFP28 ZR4 überwindet die Mängel der beiden oben genannten Lösungen. Es ist kostenoptimiert, unterstützt 100G-Ethernet und kann eine Übertragung von bis zu 80 km erreichen. Der QSFP28 ZR4 ist im QSFP28-Gehäuse untergebracht und zeichnet sich durch geringe Größe und geringen Stromverbrauch aus. Er bietet eine Punkt-zu-Punkt-Lösung in Rechenzentren ohne den Einsatz älterer CFP/CFP2-Schnittstellen und kann auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bis zu 80 km ohne Glasfaser betrieben werden Verstärkung und Dispersionskompensation. Es handelt sich um eine echte Plug-and-Play-Lösung.

QSFP28 ZR4-Lösung

CEinschluss:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 100G QSFP100 ZR28 bei der 4G-Langstreckenübertragung im Vergleich zu kohärenten Lösungen erhebliche Kosten- und Stromverbrauchsvorteile bietet. Im Vergleich zur 100G PAM4 DWDM-Lösung besteht keine Notwendigkeit, redundante und komplexe Geräte einzusetzen, um eine optische Punkt-zu-Punkt-Übertragung zu erreichen. Daher wird 100G QSFP28 ZR4 bei der Übertragung über große Entfernungen am meisten bevorzugt.