Cómo distinguir claramente de los módulos 100G QSFP28 LR4, PSM4 y CWDM4

100G está en su ala completa para transitar hacia la corriente principal. Hay cuatro tipos más comunes de transceptores ópticos 100G QSFP28 para aplicaciones de centros de datos en la actualidad, es decir QSFP28SR4, QSFP28 LR4, QSFP28 PSM4y QSFP28 CWDM4. Las comparaciones entre los últimos tres se discutirán en este pasaje para ayudarlo a seleccionar sus 100G modo de aplicación correctamente.

1. General of 100G QSFP28 CWDM4 óptico Transceptor 

Los requisitos para las tasas de transmisión de datos son cada vez más altos y el mercado de transceptores ópticos QSFP100 de 28G se está expandiendo rápidamente. La organización IEEE ha desarrollado dos estándares de transceptores ópticos para redes 100G: 100G QSFP28 SR4 y 100G QSFP28 LR4. Pero en la práctica, debido a la variedad de longitudes de enlace de fibra, estos dos estándares no pueden implementar centros de datos de la manera más rentable. Por ello, la organización CWDM4 MSA ha desarrollado el estándar 100G QSFP28 CWDM4 con una distancia de transmisión de 2 km.

100G QSFP28 CWDM4 es un estándar publicado por la organización CWDM4 MSA en 2014. Es un modo de transmisión de 100G basado en la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM) monomodo. El transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 que cumple con este estándar adopta una interfaz LC dúplex. Las 4 longitudes de onda centrales de 1271nm, 1291nm, 1311nm y 1331nm se utilizan para la transmisión de señales ópticas (como se muestra en la siguiente tabla), y cada banda transmite 25G.

A través de la tecnología CWDM, el transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 puede multiplexar las cuatro longitudes de onda centrales anteriores en una fibra monomodo para la transmisión. Cabe señalar que para garantizar la estabilidad del sistema de transmisión de fibra óptica, se debe utilizar el transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 para el enlace de fibra óptica con la función de corrección de errores de reenvío (FEC).

Carril de longitud de onda	Longitud de onda central	Rango de onda
Lane1	1271 nm	1264.5 hasta 1277.5 nm	Tx0, Rx0
Lane2	1291 nm	1284.5 hasta 1297.5 nm	Tx1, Rx1
Lane3	1311 nm	1304.5 hasta 1317.5 nm	Tx2, Rx2
Lane4	1331 nm	1324.5 hasta 1337.5 nm	Tx3, Rx3

El UnAplicación of 100G QSFP28 CWDM4:

100G QSFP28 CWDM4 se puede aplicar al centro de datos 100G CWDM4 Ethernet, InfiniBand EDR computación de alto rendimiento y red de almacenamiento.

100G QSFP28 CWDM4 Factor de forma:

El transceptor óptico 100G CWDM4 utiliza el factor de forma QSFP28, que es un transceptor óptico que se puede utilizar para admitir transmisiones de 100G. Proporciona una solución ideal para la demanda actual de tasas de transmisión crecientes en centros de datos ultragrandes. El tamaño del factor de forma de QSFP28 es más pequeño que el de los transceptores ópticos CFP4, lo que significa que los transceptores ópticos QSFP28 tienen una mayor densidad de puertos en el conmutador.

La función de monitoreo de diagnóstico digital (DDM) de 100G QSFP28 CWDM4:

El transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 tiene una función DDM incorporada, que puede monitorear de manera efectiva los parámetros de rendimiento importantes del transceptor óptico, como la potencia óptica transmitida, la potencia óptica recibida, la temperatura y el voltaje de la fuente de alimentación, la corriente de polarización del láser y la información de advertencia. .

El Costo of 100G QSFP28 CWDM4:

El transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 se puede actualizar directamente de 25G a 100G sin pasar por 40G, lo que reduce en gran medida el costo del sistema de cableado.

Caracteristicas de 100G QSFP28 CWDM4:

Tome el transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 de FiberMall (QSFP28-100G-IR4) como ejemplo:

• 1 Gb / s, velocidad de bits de cada carril 25.78 Gb / s
• Transmisión de hasta 2 km en fibra monomodo (SMF) con FEC
• Láser LAN WDM DFB y receptor PIN
• Interfaz I2C con monitoreo de diagnóstico digital integrado
• Paquete MSA QSFP28 con conector LC dúplex
• Fuente de alimentación individual + 3.3V
• 4 CWDM carriles MUX / DEMUX diseño
• Especificaciones técnicas de 100G CWDM4 MSA Rev1.1
• Consumo maximo de energia 3.5W
• Temperatura de la caja de operación: 0 a + 70 ° C
• Cumple con la Directiva de la UE 2011/65 / UE (RoHS 6/6)

Solicitud:

• Interconexión del centro de datos
• 100G Ethernet
• Interconexión Infiniband QDR y DDR
• Redes empresariales

¿Cuáles son las ventajas de 100G CWDM4 QSFP28 en comparación con otras ópticas de 100G? Transceptors?

Los transceptores ópticos 100G QSFP28 CWDM4, en aplicaciones de centros de datos, tienen más ventajas de precio que los transceptores ópticos 100G QSFP28 PSM4 en transmisión de media y larga distancia; en comparación con los transceptores ópticos 100G QSFP28 LR4, con un campo de aplicación más amplio, por lo que la demanda también será mayor; la ventaja de precio es sobresaliente en comparación con los transceptores ópticos 100G QSFP28 LR4.

Con el crecimiento continuo del tráfico de datos, la tendencia de los centros de datos planos y a gran escala promueve el desarrollo de transceptores ópticos en dos aspectos: la actualización de los requisitos de velocidad de transmisión y el aumento de los requisitos de cantidad. Para una gran cantidad de transceptores ópticos utilizados en centros de datos, el bajo costo y la distancia de transmisión son, sin duda, el foco de atención. Por lo tanto, CWDM4 se ha convertido en la corriente principal de los centros de datos de computación en la nube de 100G.

2. Descripción general del transceptor óptico 100G QSFP28 LR4

Hace mucho tiempo, la cadena de la industria de los transceptores ópticos era muy caótica. Cada fabricante tenía su propia estructura de paquete con varias interfaces y diferentes tamaños. Para resolver este problema, surgió el acuerdo de múltiples fuentes (MSA). Todos los fabricantes siguen el estándar propuesto por MSA para unificar la estructura del paquete y las interfaces relacionadas de los transceptores ópticos, que es similar a la estandarización de los puertos de carga de teléfonos móviles. Para 100G, los estándares definidos por MSA incluyen 100G PSM4 MSA, 100G CWDM4 MSA y 100G Lambda MSA.

Además de los estándares de la serie 100GBASE propuestos en IEEE, ¿por qué MSA también propuso los estándares PSM4 y CWDM4? 100GBASE-SR4 y 100GBASE-LR4 son las especificaciones de interfaz 100G más utilizadas definidas por IEEE. Sin embargo, para escenarios de interconexión de centros de datos a gran escala, la distancia admitida por 100GBASE-SR4 es demasiado corta para cumplir con todos los requisitos de interconexión, y el costo de 100GBASE-LR4 es demasiado alto. Por lo tanto, MSA trae al mercado soluciones de interconexión de media distancia, y PSM4 y CWDM4 son los productos de esta revolución. Por supuesto, la capacidad de 100GBASE-LR4 cubre completamente la de CWDM4, pero en el escenario de transmisiones de 2 km, la solución CWDM4 tiene un costo menor y es más competitiva.

100G QSFP28 LR4 y 100G QSFP28 CWDM4 son similares en principio. Ambos utilizan dispositivos ópticos MUX y DEMUX para multiplexar por división de longitud de onda 4 canales paralelos de 25G a un enlace de fibra de 100G. Sin embargo, hay algunas diferencias entre los dos.

En el nombre de 100G QSFP28 LR4, LR significa largo alcance, es decir, 10Km; 4 significa cuatro canales, es decir, 4*25G, que se combinan para formar un transceptor óptico de 100G que puede transmitir 10Km.

2.1 Los dispositivos ópticos MUX/DEMUX utilizados por 100G QSFP28 LR4 son más costosos

CWDM4 define un intervalo CWDM de 20nm porque la variación de temperatura de la longitud de onda característica del láser es de aproximadamente 0.08nm/°C, el cambio de longitud de onda en el rango de trabajo de 0~70°C es de aproximadamente 5.6nm, y el canal en sí también necesita dejar algo bandas de aislamiento.

Canal 1: 1264.5~1277.5nm

Canal 2: 1284.5~1297.5nm

Canal 3: 1304.5~1317.5nm

Canal 4: 1324.5~1337.5nm

Y 100G QSFP28 LR4 define el intervalo LAN-WDM de 4.5 nm.

Canal 1: 1294.53~1296.59nm

Canal 2: 1299.02~1301.09nm

Canal 3: 1303.54~1305.63nm

Canal 4: 1308.09~1310.19nm

Cuanto mayor sea el espacio entre canales, menores serán los requisitos para el dispositivo óptico MUX/DEMUX, lo que puede ahorrar costos.

2.2 El láser utilizado por 100G QSFP28 LR4 es más costoso y consume más energía

100G QSFP28 CWDM4 usa DML (láser modulado directo), mientras que 100G QSFP28 LR4 usa EML (láser modulado por electroabsorción). DML es un solo láser, y EML se compone de dos dispositivos, uno es DML y el otro es el modulador EAM. El principio de DML es lograr la modulación de la señal modulando la corriente de inyección del láser. Dado que el tamaño de la corriente de inyección cambiará el índice de refracción de la región activa del láser, lo que provocará un cambio de longitud de onda (chirrido) y una dispersión, lo que hace que sea muy difícil lograr una modulación de señal de alta velocidad y una transmisión de larga distancia. 10 KM no es suficiente para DML, así que solo puedo ir a EML.

Nota: El chirrido se refiere a una señal cuya frecuencia cambia (aumenta o disminuye) con el tiempo, que suena similar al chirrido del canto de los pájaros.

2.3 100G QSFP28 LR4 ¿ Necesita ayudas TEC adicional (enfriador termoeléctrico)

Debido al único intervalo de 4.5 nm entre los canales adyacentes de 100G QSFP28 LR4, el láser debe colocarse en el TEC para controlar la temperatura. El chip del controlador TEC debe colocarse en el circuito y el láser también debe integrarse en el material TEC, lo que genera un costo más alto para LR4 que para CWDM4.

Según los tres puntos anteriores, los transceptores ópticos del estándar 100G QSFP28 LR4 cuestan más, por lo que el estándar 100G CWDM4 propuesto por MSA complementa bien la brecha causada por el alto costo de 100GBASE-LR4 dentro de los 2 km.

3. 100G QSFP28 CWDM4 VS LR4

● características

100G QSFP28 CWDM4 cumple con el estándar especialmente formulado para el despliegue de 100G enlaces de datos a 2 km del centro de datos. La interfaz del módulo óptico QSFP28 CWDM4 se ajusta a la especificación de interfaz óptica dúplex monomodo 2 km 100G, y la distancia de transmisión puede alcanzar los 2 km. Es el módulo óptico de la serie 100G QSFP28 más utilizado en centros de datos.

En comparación, 100G QSFP28 LR4 posee todas las características de QSFP28 CWDM y es más rentable y competitivo en la aplicación de transmisión de 2 km.

● Principio de operación

100G QSFP LR4 y CWDM4 son fundamentalmente similares in la forma en que funcionan. BOTH de ellos multiplexar 4 canales paralelos de 25G en un enlace de fibra de 100G a dispositivos ópticos MUX y DEMUX. QSFP LR4 transmite Señal Ethernet 100G en 4 longitudes de onda centrales, es decir 1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58 nm y 1309.14nm. El  dos modelo de interfazs en ilustrado de la siguiente manera:

◮QSFP28 LR4 Esquemático Diagrama

◮CWDM4 Esquemático Diagrama

● Diferencias de costos

Aunque ambos son las principales aplicaciones ópticas 100G QSFP28 para IDC, el costo entre los dos módulos es diferente, lo que se refleja en los siguientes aspectos:

◇ Los dispositivos ópticos MUX / DEMUX desplegado by QSFP CWDM4 en menos costoso que el 100G QSFP28 LR4.

◇ El laser in el LR4 módulo es más costoso y consume más energía.

◇ LR4 requiere TEC adicional (enfriador termoeléctrico semiconductor)

Basado en lo anterior comparación, módulo ópticos compatible con el estándar QSFP28 LR4 son más costosos, mientras las 100G QSFP28 CWDM4 estándar propuesto por MSA tiene bien complementado la brecha causada por el alto costo de QSFP28 LR4 en 2 km transmisión.

4G QSFP28 PSM4 VS QSFP28 CWDM4

● Features para 100G PSM4 y CWDM4

Además del transceptor QSFP28 CWDM4, 100G QSFP28 PSM4 es una de las soluciones alternativas en distancia de transmisión intermedia. Pero, ¿cuáles son los pros y los contras de PSM4 en comparación con CWDM4?

El transceptor óptico QSFP28 PSM4 es una solución de interconexión 100G de cuatro canales sobre un SMF paralelo y se utiliza principalmente para aplicaciones de enlace de 500 m. SMF de 8 núcleos construye cuatro canales independientes (4 para transmitir y 4 para recibir) para interconexiones ópticas de 100 Gbps, y la velocidad de transmisión de cada canal es de 25 Gbps.

Cada dirección de señal utiliza cuatro canales independientes de la misma longitud de onda de 1310 nm. Por lo tanto, los dos transceptores generalmente se comunican a través de 8 fibras MTP / MPO cable de fibra óptica monomodo. La distancia máxima de transmisión de PSM4 es 500 m..

● Principio de funcionamiento para 100G PSM4

Para la teoría funcional de 100G QSFP28 PSM4, consulte la siguiente figura para saber cómo transmite señales.

◮QSFP28 PSM4 Esquemático Diagrama

● Diferencias de costo y tecnología

En pocas palabras, el módulo óptico 100G QSFP28 CWDM4 está diseñado con un multiplexor de división de longitud de onda incorporado, lo que lo hace más costoso que QSFP28 PSM4 módulos ópticos. Sin embargo, los transceptores CWDM4 requieren solo dos fibras monomodo para la transmisión bidireccional, mucho menos que las 8 fibras monomodo de PSM4. Y QSFP28 CWDM4 transmite una señal Ethernet de 100G a través de 4 longitudes de onda de 1271nm, 1291nm, 1311 nm y 1331 nm respectivamente.

A medida que aumenta la distancia del enlace, el costo total de la solución PSM4 aumenta rápidamente. Por lo tanto, si seleccionar un PSM4 o la solución de interconexión CWDM4 debe decidirse en función de su necesidad real en la aplicación. El siguiente cuadro muestra algunas de las diferencias tecnológicas entre los dos módulos.

Módulo óptico	Transceptor CWDM4	Transceptor PSM4
Transmisor óptico	4 DML (20 nm de intervalo de longitud de onda)	4 moduladores de fotones de silicio integrados y 1 DFB
Multiplexor por división de longitud de onda	necesario	innecesario
Interfaz	Conector LC dúplex	Conector MPO / MTP (8 núcleos)
Longitud del enlace	<2 km

Conclusión

En cuanto a cómo elegir los transceptores ópticos interconectados en el centro de datos 25G/100G, se recomienda consultar los siguientes estándares:

∙Para escenarios de interconexión de corta distancia de 100G (TOR-LEAF) que no superen los 100 metros, use transceptores ópticos 100GBASE-SR4 QSFP28;

∙Para escenarios de interconexión de rango medio 100G (LEAF-SPINE) de 100 metros a 500 metros, use transceptores ópticos 100G PSM4 QSFP28;

∙Para escenarios de interconexión de media y larga distancia de 100G (LEAF-SPINE, SPINE-CORE) de 500 metros a 2 km, use transceptores ópticos 100G CWDM4 QSFP28;

∙Para escenarios de interconexión de larga distancia (CORE-MAN) que superen los 2 km, utilice transceptores ópticos 100GBASE-LR4 QSFP28.

Para los proveedores de transceptores ópticos, la alta velocidad, el bajo consumo de energía y el bajo costo son los criterios principales para los futuros requisitos de transceptores ópticos del centro de datos. Existen diferentes soluciones en términos de distancia de transmisión, modo de modulación, temperatura de funcionamiento y factor de forma, que deben seleccionarse en función de factores como los escenarios de aplicación y el costo.