Cómo recoger correctamente su solicitud 100G QSFP28 para IDC

Las interfaces y tecnologías de aplicación que admiten la red de datos 100G son muy diversas y únicas, lo que probablemente confunda a los usuarios sobre la implementación de la aplicación 100G en el centro de datos. Es posible que tenga preguntas como cuál es el mejor cuando se tienen en cuenta la tecnología, la actualización y el retorno de la inversión. Este artículo se centra en el estado actual de las aplicaciones de red 100G y cuáles son las principales aplicaciones de red óptica 100G QSFP28, así como la perspectiva de mercado de los puertos QSFP28. 

 

 

Δ Soluciones de conexión 10G / 40G / 100G entre conmutadores TOR, enrutadores, servidores y conmutadores centrales

1. ¿Qué es QSFP28?

QSFP28 es aabreviard de Quad Small Form-Factor Pluggable 28. Es la tercera generación de sistemas de interconexión QSFP diseñados para aplicaciones 25 / 100G según la especificación IEEE 802.3bj. “28” en QSFP28 significa que cada línea de señal admite una velocidad de datos de hasta 28 Gbps / s, cumpliendo con los estándares Ethernet de 100 Gbps (4x25G) y 4x InfiniBand Enhanced Data Rate (EDR).

 

 

2. ¿QSFP28 es compatible con QSFP +?

El Quad Small Form-Factor Pluggable (QSFP) se desarrolló después de SFP para satisfacer la creciente demanda de mayor ancho de banda en el centro de datos. Similar a QSFP + en el factor de forma y tamaño, QSFP28 es capaz de soportar una velocidad de datos de 25 Gbps por canal, mientras que QSFP + solo tiene una velocidad de 10G. Por lo tanto, el puerto QSFP28 puede ser compatible con versiones anteriores de la interfaz óptica QSFP +.

3. Situación actual de la aplicación 100G

Desde el lanzamiento del estándar IEEE802.3ba en 2010, la aplicación de 100G ha sido técnicamente factible total. Al mismo tiempo, las discusiones sobre la aplicación y la tecnología de 100G han también atrajo mucha atención.  Sin embargo, la red 100G compatible con tecnología de fibra monomodo o multimodo en IEEE802.3ba no se ha convertido en un mundo de aplicaciones a gran escala. Esto tiene algo que ver con la forma en que las primeras aplicaciones estándar de fibra multimodo transitan 100G a través de canales paralelos 10G * 10, y la forma en que la fibra monomodo basada en la tecnología WDM admite larga distancia.

 

Además, también es causado por el alto costo de la combinación de Transceptor óptico 100G y enlace de fibra, el gran consumo de energía en el puerto, y especialmente la disparidad entre interfaces y canales de fibra en 100G y 40G basados ​​en fibra multimodo. Por lo tanto, la demanda real del mercado de 100G no se ha estimulado hasta ahora.

 

Sin embargo, durante los 2-3 años de desarrollo, las aplicaciones 100G han sido respaldadas por una variedad de tecnologías y alianzas, sin importar el IEEE802.3bm estandarizado u organizaciones como SWDM o MSA, que anuncian sus modelos de aplicación 100G.

 

4. ¿Cuáles son las aplicaciones QSFP28 para la conectividad del centro de datos 100G?

Hay varias tecnologías de interfaz 100G disponibles en el mercado. Sin embargo, las distancias entre los puntos de unión son de menos de 500 metros en la mayoría de los centros de datos, a menos que haya partes en la columna vertebral del campus de los súper centros de datos. Como la solución más sencilla para redes 100G, los transceptores ópticos 100G QSFP28 y los conjuntos de cables QSFP28 son la aplicación principal para 100G IDC. En las siguientes partes, se presentarán algunos tipos comunes de módulos de fibra óptica 100G y cable de alta velocidad 100G, como 100G AOC.

 

 Tipo 1: 100G QSFP28 SR4

Cumple con el nuevo estándar IEEE802.3bm offlanzado inicialmente en 2015, el 100G QSFP28 SR4 utiliza cuatro canales compuestos por un MMF de 8 fibras para transmisión en paralelo y cada canal cuenta con 25 Gbps. Como MMF, tanto OM3 como OM4 admiten 100 aplicaciones con un conector MPO of 12 fibras, Entre qué cuatro fibras en el medio no se requieren para ser utilizadas. Además, su modelo de transmisión cumple totalmente con las especificaciones 40GBase-SR4 en IEEE802.3ba y se necesita un transceptor QSFP28. Los canales y las interfaces se muestran a continuación:

En la actualidad, algunos de los principales fabricantes de transceptores ópticos Promoción 100GBase-eSR4 en términos del aumento de la potencia luminosa para mejorar la distancia de transmisión. Se espera que 100GBase-eSR4 logre una distancia de transmisión de 200 metros basada en fibra OM4 para alcanzar la cobertura de la mayoría de las aplicaciones de la red troncal del centro de datos. Mientras tanto, este 100GBase eSR4 El módulo eliminará el cuello de botella de la transmisión sobre la fibra multimodo paralela y mejorará significativamente la viabilidad de QSFP28 SR4 conectores ópticos.

 

Tipo 2: 100G QSFP28 CWDM4

Bbasado en la multiplexación por división de longitud de onda gruesa, la 100Gbase-CWDM4 La interfaz adopta una fuente láser sobre SMF con un cable y un conector LC dúplex. En segundo lugar, cada fibra admite cuatro rangos de longitud de onda, de los cuales las longitudes de onda centrales son 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm y 1331 nm. En tercer lugar, cada longitud de onda admite 25 Gbps para que se pueda obtener un ancho de banda agregado de 100 Gbps.

 

 

 

ITambién adopta transceptores QSFP28. Por último, a diferencia de un transceptor tradicional y de alto costo para 10 km sobre SMF, el costo de sus transceptores para 2 km es más competitivo. El modelo de interfaz se ilustra a continuación:

 

 

Δ Diagrama de 100GBase CWDM4 en longitud de ondas of 1271nm, 1291nm, 1311nm y 1331nm

 

Tipo 3: 100G QSFP28 SWDM4

El SWDM, también conocido como multiplexación por división de longitud de onda corta, es una tecnología que adopta MMF de 1 núcleo para transmitir señales ópticas en cuatro rangos de longitud de onda, de los cuales la longitud de onda central es 850nm, 880nm, 910nm y 940nm. Similar al CWDM aplicado a una fibra monomodo (SMF), aplica la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda al rango de longitud de onda corta en MMF. La siguiente figura ilustra cómo se transmite la señal basada en 100G QSFP28-SWDM4.

 

 

Δ Principio de transmisión del transceptor óptico 100G QSFP28 SWDM4

 

El OM3 y OM4 MMF (fibra multimodo) convencional está diseñado para funcionar a una longitud de onda de 850 nm, pero la tecnología SWDM exige cuatro ventanas. Significa que se utilizarán cuatro rangos de longitud de onda para la transmisión de señales, lo que sugiere que todavía se utiliza un láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL) con su alto rendimiento. Para mejorar el ancho de banda general, el WBMMF de nueva generación, también conocido como fibra multimodo de banda ancha, mejoraría el rendimiento del ancho de banda con un pico de hasta alrededor de 880 nm de longitud de onda, que es más alto que el del MMF OM4 convencional. La siguiente figura es una comparación entre estas dos fibras:

 

                                                                                                                     Fuente de OFS

 

 

Δ Cuadro comparativo de ancho de banda de fibra OM4 multimodo convencional y WBMMF

 

In complalianza con 50 / 125um y estándar TIA-492AAAE y WBMMF puede ser retrocompatible con fibras convencionales OM3 y OM4. Este último también se puede utilizar como medio de transmisión para SWDM, pero su distancia de transmisión es más corta que la del WBMMF. SWDM La tecnología aún no se ha divulgado por completo y está siendo promovida por un par de empresas afiliadas de Alianza SWDM, que se compone principalmente de fabricantes de equipos de red y fabricantes de equipos de módulos ópticos. Base 100G-SWDM4 Los módulos ópticos están diseñados con conectores QSFP28 de tamaño pequeño para admitir los ancho de banda densidad para paneles de interruptores.

 

 

Tipo 4: 100G QSFP28 PSM4

100G QSFP28-PSM4 utiliza un paralelo SMF para transmisión. Su SMF de 8 núcleos construye cuatro canales independientes para Interconexiones ópticas de 100 Gbps, y cada canal tiene una capacidad de 25 Gbps. Admite conector MTP / MPO (APC) de 12 fibras, entre las cuales tampoco se utilizan las cuatro fibras del medio. El modo de transmisión de 100G QSFP28-PSM4 es similar a la de 100GBase-SR4, pero la mayor diferencia es que PSM4 usa SMF como medio y un láser para la fuente de luz a una longitud de onda de 1310 nm. También es compatible con un transceptor QSFP28. Consulte la siguiente figura para saber cómo transmite señales:

 

 

 

Δ Principio de transmisión del módulo transceptor de fibra óptica de 100G QSFP28-PSM4

 

Tipo 5: 100G AOC

En el mercado de las comunicaciones ópticas, los usuarios demandan con urgencia un nuevo tipo de producto con alta densidad y gran ancho de banda como principal medio de transmisión para los centros de datos e informática de alto rendimiento. En esta circunstancia, han surgido productos de cable óptico activo (AOC) para satisfacer la demanda del mercado. El cable óptico activo AOC tiene una amplia variedad de paquetes y velocidades. Los cables de alta velocidad AOC pasivos QSFP28 incluyen QSFP28 a QSFP28 AOC y QSFP28 a 4xSFP28 AOC, y su rango de uso ideal es de 5 m.

Δ FiberMall 100G QSFP28 a QSFP28 AOC Cable 1m

 

La fibra óptica QSFP28 AOC para 100 Gigabit Ethernet es un conjunto de cables rentable y de alto rendimiento para aplicaciones de comunicación de datos de varios carriles de corto alcance e interconexión Infiniband EDR. Integra cuatro líneas de datos en cada dirección con un ancho de banda de 100 Gbps. Cada carril puede operar a 25.78125Gbps hasta 70 m usando fibra OM3 o 100 m usando fibra OM4. Estos módulos están diseñados para funcionar en sistemas de fibra multimodo con una longitud de onda nominal de 850 nm. La interfaz eléctrica utiliza un conector de tipo borde de 38 contactos. La interfaz óptica utiliza un conector MTP (MPO) de 12 fibras. Este módulo incorpora un circuito probado HTD y tecnología VCSEL para proporcionar una vida útil prolongada, un alto rendimiento y un servicio constante.

 

Tipo 6: 100G DAC

Conjunto de cable de cobre pasivo 100G QSFP28, también conocido como DAC de 100G(Cable de conexión directa), cuenta con ocho pares de cobre diferenciales, que proporcionan cuatro canales de transmisión de datos a velocidades de hasta 28 Gbps por canal, y cumple con los requisitos de 100G Ethernet, 25G Ethernet e Infini Band Enhanced Data Rate (EDR). Disponible en una amplia gama de calibres de cables, desde 26AWG hasta 30AWG, este conjunto de cable de cobre de 100G presenta una baja pérdida de inserción. 

 

Δ FiberMall 100G QSFP28 a QSFP28 DAC pasivo 1m

 

5. Características de los módulos ópticos Mainstream 100G QSFP28

● 100G QSFP28 SR4: La interfaz es idéntica a la 40GBase-SR4, que está conectada a un transceptor óptico QSFP28 a través de un conector de fibra MTP / MPO. El enlace de fibra física MTP / MPO original se puede actualizar directamente para aplicaciones de 100G. OM3 y OM4 MMF normales cuentan con una transmisión de 70 my 100 m respectivamente para aplicaciones de 100G.  

 

 Δ Diagrama de transmisión 100G QSFP28 SR4 e interfaz QSFP28 SR4

 

● 100G QSFP28 SWDM4: Este módulo incluye tres características principales; En primer lugar, esta interfaz, que admite un transceptor óptico QSFP28, utiliza un conector LC dúplex de 2 2 fibras. En segundo lugar, permite una transmisión de 300 m sobre WBMMF y al menos 100 m de transmisión sobre OM4 para 100G. Por último, en comparación con el modelo SR4, el modelo SWDM4 exige solo el 25 por ciento de sus fibras.

 

● 100G QSFP28 CWDM4: También adopta transceptores QSFP28. A diferencia de un transceptor tradicional y de alto costo para 10 km sobre SMF, el costo de este transceptor para 2 km es más competitivo. Sin embargo, tampoco está reconocido por la organización IEEE y es popularizado por PSM4 MSA.

 

 

                                                                                      Δ Principio de transmisión del módulo transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4

 

● 100G QSFP28 PSM4: Este tipo de modelo transmite datos 100G con su conector de fibra óptica monomodo MTP / MPO. Diseñado con interfaces QSFP28 incorporadas, utiliza OS2 SM normal para lograr un alcance de transmisión de hasta 500 m, lo que hace que su precio general sea competitivo. Sin embargo, no está reconocido por la organización IEEE y es popularizado por PSM4 MSA. 

 

 

 

6. ¿Cómo es el precio 100G QSFP28? SR4 frente a PSM4 frente a CWDM4 frente a SWDM

● Diferencia tecnológica

Basado en las cuatro interfaces, el tecnológico diferencia entre los cuatro Modelos de aplicación 100G mencionado anteriormente se muestra en la siguiente tabla. Es obvio que 100G BASE-PSM4 y 100G QSFP28 CWDM4 comparten algunas similitudes en términos de estándar, tipo de fibra y transceptor, mientras que 100G QSFP28 SR4 y 100G BASE-SWDM4 se distinguen entre sí en lo que respecta a algunos aspectos como estándar, interfaz y máx. longitud del enlace.

 

  Δ Comparación general del módulo de interfaz QSFP28: SR4 frente a SWDM4 frente a PSM4 frente a CWDM4

 

 

 ● Diferencia de costo

Desde un punto de vista de la estructura del transceptor óptico, SR4 es el más rentable, aunque su el costo del diseño del cableado es relativamente alto.  And El costo de CWDM4 es más alto que el de los otros 3 tipos. PSM4 puede ser más rentable porque utiliza un solo láser CW no refrigerado que divide su potencia de salida en cuatro moduladores de silicio integrados. Sin embargo, desde el punto de vista de la infraestructura, este transceptor sería más caro cuando la distancia del enlace es larga, principalmente debido al hecho de que utiliza 8 SMF ópticos mientras que 100G QSFP28 CWDM4 utiliza solo 2 fibras ópticas monomodo.

 

 

Δ Comparación de precios del transceptor 100G QSFP28: SR4 vs PSM4 vs CWDM4 vs SWDM 

 

Al considerar los dos factores anteriores, la comparación del costo total se puede mostrar cualitativamente en la figura siguiente. PSM4 comienza con un costo menor debido a su menor costo de transceptor, pero a medida que aumenta la distancia del enlace, su costo total aumenta muy rápidamente debido al hecho de que utiliza 8 fibras ópticas.

 Δ La relación entre la distancia del enlace y el costo total

 

La diferencia de precio global entre QSFP28 PSM4 y SWDM no es significativo. Dado que la SWDM Alliance está compuesta por un pequeño número de fabricantes de transceptores ópticos, no es una tecnología abierta en la actualidad. El precio de mercado por el momento sigue siendo relativamente alto, pero en términos de tecnología y composición de costos, la tecnología de multiplexación por división de onda corta SWDM tiene un gran espacio de reducción de precios, este producto en el futuro tiene cierto potencial de mercado.

 

7. Las perspectivas del 100G QSFP28 para centros de datos

  ● 100G QSFP28 SR4

Con base en el análisis relevante anterior, se puede inferir fácilmente que  100G QSFP28 SR4 disfruta de un mercado prospectivo en el futuro. Esto se puede analizar en los siguientes aspectos: primero, desde la perspectiva de la organización estándar IEEE802.3, 100G Base-SR4 es actualmente una aplicación estandarizada, mientras que los otros tres productos aún no han sido aprobados por la organización estándar IEEE802.3.

 

En segundo lugar, SR4 puede admitir directamente aplicaciones de centro de datos de 100G a través de Cables de conexión MTP / MPO a LC compuesto por 8 fibras o 4 canales dúplex. Tiene cuatro canales independientes para interconexiones ópticas de 100 Gbps, y cada canal tiene capacidad para 25 Gbps, lo que puede unificar diferentes interfaces en conmutadores y reducir el costo de utilización del tráfico.

 

 

En tercer lugar, según la comparación entre los 4 modelos típicos, el precio total de 100G QSFP28–SR4 es actualmente una de las soluciones más rentables. Por último, pero no menos importante, en función de los 40GBase-SR4 sistema de cableado, el sistema de cableado de SR4 se puede actualizar directamente para satisfacer la demanda de 100G, lo que lo convierte en la solución preferida para la actualización del centro de datos de 40G.

● 100G QSFP28-SWDM4

100G Base-SWDM4 tiene potencial debido a su capacidad para alcanzar una velocidad regular de 100G gracias a la tecnología SWDM, que puede reducir la cantidad de fibras en un 75%. Esto es manejable cuando se trata de simplificar el sistema de cableado y es factible para aplicaciones con mayor densidad.     

 

Además, la tecnología SWDM admite distancias de transmisión más largas. Se espera que la fibra óptica que utiliza WBMMF alcance una distancia de 300 metros, que es adecuada para los requisitos de distancia de la red troncal de la mayoría de los centros de datos.

 

Además, el costo de los transceptores ópticos SWDM compatibles con la fuente de luz VCSEL tiene poca diferencia con el del SR4. Aunque puede encontrar que el precio es un 30-50% más alto que el SR4 en el mercado actual, tiene una ventaja en términos de tecnología.

 

La participación de mercado de SWDM no es tan grande como la del SR4 durante el inicio de 100G. Sin embargo, se prevé que la aplicación 100G BaseSWDM aumentará exponencialmente en la fase siguiente. En comparación con la situación actual en la que más usuarios eligen el SR4 para la actualización del centro de datos y la expansión de la capacidad, algunos usuarios del nuevo centro de datos preferirían los productos SWDM.

 

● 100G QSFP28-PSM4

En comparación con las aplicaciones basadas en MMF, 100GBase-PSM4 transmite datos a través de fibra óptica monomodo paralela con una distancia de enlace de al menos 500 metros, que puede cumplir con los requisitos del 98% de la red troncal del centro de datos. A diferencia de los costosos transceptores monomodo convencionales, los transceptores (tanto activos como pasivos) respaldados por la tecnología PSM4 son rentables en parte debido al menor costo de SMF que de MMF. Esto puede ejemplificarse mejor si la longitud media de los metros de troncales supera los 300 metros.

         

Se prevé que PSM4 obtendrá algunas acciones en el mercado de 100G, especialmente para usuarios de grandes centros de datos o algunos IDC de Internet. Sin embargo, su interfaz SMF basada en MTP / MPO es más susceptible al medio ambiente, lo que hace que su mantenimiento in situ sea más costoso. Además, rara vez se ve la reducción significativa de costos en PSM4. Por lo tanto, todos estos inconvenientes pueden impedir que se convierta en la corriente principal en el mercado de aplicaciones 100G.

 

● 100G QSFP28 CWDM4

100G QSFP28-CWDM4 se diferencia de los otros 3 tipos por su mayor distancia de enlace, que puede alcanzar hasta 2 km. Es adecuado para aplicaciones troncales de centros de datos a gran escala y conexiones 100G entre las redes troncales de los edificios del centro de datos en el parque industrial del centro de datos.

 

El hecho de que 100G QSFP28–CWDM4, también conocido como QSFP28-100G-IR4 no ha sido aprobado por la organización de estandarización IEEE se ha abstenido de ser la aplicación principal en el centro de datos 100G. Pero será parte del nicho de mercado en la aplicación de la red troncal del centro de datos 100G de gran escala.

 

8. Transceptores Lambda individuales 100G QSFP28

A diferencia de los módulos ópticos convencionales 100G QSFP28, la serie completa de transceptores ópticos 100G de una sola lambda, como QSFP28 DR1, FR1,LR1 integra el chip PAM y convierte la señal NRZ de 4 canales a 25 Gbps en el lado del circuito en una sola velocidad en baudios de 53G. En otras palabras, la señal PAM100 de tasa de bits de 4G se convierte en una señal óptica de 100G de onda única a través del controlador y el modulador y luego la transmite al canal óptico. Esta señal luego se propaga usando una sola longitud de onda (típicamente 1310 nm). Con su único carril PAM100 de 4 Gbps, el módulo requiere solo un láser, lo que reduciría significativamente los costos y, al mismo tiempo, sería compatible con las redes de generación futura. 

 

Conclusión

Hay varias tecnologías de interfaz sobre aplicaciones 100G en el mercado. Los transceptores ópticos 100G QSFP28 (Quad Small Form-Factor Pluggable 28) son utilizado globalmente por internet s pproveedores, mObiloso operadores, y dATA centra como el transceptor QSFP28 se ha convertido en el factor de forma dominante de 100G. Los transceptores de fibra óptica como QSFP28 SR4 LR4, ER4 Lite, ZR4 definidos por los módulos IEEE 802.3ba / 802.3bm y CWDM4 especificados por 100G CWDM4 MSA así como 100G AOC son todos la conectividad de datos principal para centros de datos. Primero debe aclarar cada tipo y luego elegir el que mejor se adapte a las demandas de su red.