QSFP28 ZR4: la mejor opción para transmisión de larga distancia de 100 G

Con la mayor demanda de ancho de banda de las personas, las redes 100G se han desarrollado rápidamente. Para cumplir con los requisitos de transmisión de larga distancia de 100G, se han producido una variedad de soluciones: serie 4x25G NRZ, serie 100G PAM4 y serie coherente.

La tecnología 4*25G NRZ es la solución de transceptor óptico de 100G más popular en la actualidad y consta de cuatro grupos de transmisores y receptores. Para cumplir con el requisito de transmisión de larga distancia y ahorrar recursos de fibra óptica, la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda se utiliza generalmente para multiplexar por división de longitud de onda cuatro señales ópticas en una fibra óptica para la transmisión. Hay muchos tipos de módulos ópticos 4x25G NRZ, y los de larga distancia incluyen LR4 (10 km)/ER4 (40 km)/ZR4 (80 km).

Después de años de I+D y optimización, FiberMall puede proporcionar opciones más diversas y de mayor distancia que el estándar, incluidos 100G QSFP28 LR4 / ER4 Lite / ER4 / eER4 y 100G QSFP28 ZR4 (ampliamente utilizado en centros de datos) y 100G CFP LR4, 100G CFP2 LR4/ER4 y 100G CFP4 LR4 (ampliamente utilizado en redes de transporte óptico).

Entre ellos, el módulo óptico 100G QSFP28 ZR4 se utiliza principalmente para conmutadores, enrutadores y conexiones de transmisión de larga distancia en centros de datos. Adopta la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (LWDM4) de 28 canales 4G NRZ y es un transceptor dúplex completo de 4 canales. Se utiliza principalmente en Ethernet 100G, centros de datos, telecomunicaciones y otros escenarios.

En cuanto a las características del producto, el módulo óptico 100G QSFP28 ZR4 adopta un factor de forma QSFP28 conectable en caliente, la temperatura de funcionamiento es de 0 °C a 70 °C y la velocidad máxima puede llegar a 103.125 Gbps (4x25G NRZ). Cuando se enciende el FEC en el sistema, la distancia de transmisión a través de un par de fibras monomodo puede alcanzar hasta 90 km.

En términos de estructura, en el transmisor, los datos seriales de cuatro canales (NRZ) son recuperados por CDR y entregados a cuatro controladores de láser que controlan cuatro láseres con longitudes de onda centrales de 1296nm, 1300nm, 1305nm y 1309nm. Las señales ópticas se multiplexan a fibra monomodo a través de conectores LC estándar. En el extremo receptor, las señales ópticas de los cuatro canales son amplificadas por SOA, y luego las señales ópticas son demultiplexadas por el demultiplexor óptico integrado. Cada señal óptica es recuperada por un detector PIN y luego pasa a través de un TIA y CDR a un controlador de salida compatible con CAUI-4 como se muestra:

Mientras tanto, FiberMall continúa superando las dificultades, realizando una investigación profunda sobre la tecnología PAM4 y desarrollando una variedad de módulos ópticos 100G de longitud de onda única. Recientemente, se lanzaron 100G QSFP28 LR1 y 100G QSFP28 ER1 de larga distancia, llenando el vacío técnico de FiberMall en el campo de 100G de onda única. Los tres productos de longitud de onda única lanzados recientemente pueden reemplazar a 100GBASE-LR4/ER4 Lite y convertirse en una opción novedosa para la transmisión de larga distancia de 100G en centros de datos.

La tecnología coherente es la tecnología clave en el campo de la comunicación óptica de alta velocidad de ultra larga distancia, temporalmente insustituible en el campo de la transmisión de ultra larga distancia que supera los 90 km. FiberMall ha logrado avances en el campo de la comunicación óptica coherente desde 2018, y tanto 100G CFP DCO como 100G CFP2 DCO Los módulos ópticos se han producido en masa.

¿Cómo se utilizan estos módulos ópticos de larga distancia de 100G? Todos los módulos ópticos de transmisión de larga distancia 100G de FiberMall mencionados anteriormente se pueden aplicar a metro DCI, que puede comunicarse entre sí, compartir datos y contenidos y proporcionar respaldo redundante para dos o más centros de datos. Debido a los requisitos de conexión de alta densidad y baja potencia de los centros de datos, QSFP28 Los módulos ópticos con empaque más pequeño y menor consumo de energía se usan con frecuencia en los centros de datos, y luego se realiza la selección específica de acuerdo con las necesidades de distancia de transmisión.

100G QSFP28	Distancia de transmisión	Tasa de servicio	Tasa de puerto óptico	Tarifa de puerto eléctrico	Consumo de energía
LR4	10/20 kilómetros	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
ER4 Lite	30/40 kilómetros	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 kilómetros	100GE	1x100G PAM4	4x25G NRZ	<4W
ER1	30/40 kilómetros	100GE	1x100G PAM4	4x25G NRZ	<4W

Tabla de parámetros del módulo óptico 100G QSFP28 de FiberMall

4x25G adopta la solución NRZ, con tecnología más madura y menor costo de dispositivo único, y se puede interconectar directamente con módulos ópticos de 25G. El módulo óptico de onda única de 100G utiliza modulación PAM100 de 4G, lo que reduce la complejidad y el costo óptico al reducir la cantidad de transmisores y receptores ópticos de cuatro a uno, en comparación con la solución 4x25G. Al mismo tiempo, la aparición de la tecnología de transmisión 100G de onda única ha sentado las bases para el desarrollo de Ethernet 400G (4x100G). En cuanto a la selección, si es un centro de datos 25G/100G, elija la solución 4x25G; si es un centro de datos 100G/400G, elija la solución 100G PAM4.

Todos los módulos ópticos de 4G de la serie 25x100G de FiberMall cumplen con los requisitos de velocidad dual de las redes de transporte óptico y Ethernet y satisfacen las necesidades de los entornos de aplicaciones de telecomunicaciones más estrictos. Cuando 100G se adapta a OTU, se puede asignar a OTU4 o se puede multiplexar inversamente en OTU2/3. De acuerdo con la forma de implementación específica de la interfaz 100G, existen múltiples pares de rutas de encapsulación y mapeo.

• La señal serial de 100G se asigna a ODU4 (la tasa es de 112 Gbps)
• La señal serial de 100G se multiplexa inversamente a ODU2e, ODU2 y ODU3
• La señal de 100G se multiplexa inversamente a 10*10G o 4×25G

100G	Distancia de transmisión	Tasa de servicio	Tasa de puerto óptico	Tarifa de puerto eléctrico	Consumo de energía
PPC 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

Tabla de parámetros del transceptor óptico 100G CFP/CFP/CFP4 de FiberMall

Los factores de forma de CFP/CFP2/CFP4/QSFP28 se reducen a su vez, y el consumo de energía es cada vez menor a la misma distancia de transmisión. Los clientes pueden elegir los productos con el menor consumo de energía de acuerdo con los factores de forma requeridos y la distancia de transmisión del equipo.

Los módulos ópticos coherentes de 100G se utilizan principalmente para la transmisión óptica del lado de la línea en sistemas de división de longitud de onda de 100G. En comparación con otros módulos ópticos del lado de la línea, tienen un buen rendimiento OSNR, sensibilidad, tolerancia a la dispersión y tolerancia DGD. La tecnología DWDM que utiliza módulos coherentes se usa ampliamente en redes de área metropolitana de 100G para cumplir con los requisitos de alta capacidad y larga distancia.

serie coherente	Categoría	100G CFP DCO	100G CFP2 DCO
Modulación de línea		32G Baudios DP-QPSK	32G Baudios DP-QPSK
ZR 80km / 120km	Tolerancia OSNR	17.0dB/ BER 4E-3	17.0dB/ BER 4E-3
	Consumo de energía típico	23W	18W
	configuración FEC	HD-FEC	HD-FEC
MR 600km	Tolerancia OSNR	15.5dB/ BER 3E-3	15.5dB/ BER 3E-3
	Consumo de energía típico	24W	19W
	configuración FEC	HD-FEC	HD-FEC
LH 1200km	Tolerancia OSNR	13.0dB/ BER 2E-2	13.0dB/ BER 2E-2
	Consumo de energía típico	31W	24W
	configuración FEC	SD-FEC	SD-FEC

Tabla de parámetros del módulo óptico coherente 100G de FiberMall

El paquete CFP2 tiene casi la mitad del tamaño del paquete CFP, con menor consumo de energía y mayor costo. Los clientes pueden elegir según el factor de forma requerido para el dispositivo y su propio presupuesto. Al mismo tiempo, FiberMall también está equipado con un subsistema coherente económico completo. El sistema cuenta con características sobresalientes como gran capacidad, tamaño pequeño, bajo consumo de energía y operación y mantenimiento simples. Se cree que puede brindar más opciones a los centros de datos pequeños y medianos de todo el mundo.

Comparaciones de soluciones 100G:

• Solución coherente 100G:

Tradicionalmente, los proveedores de conmutadores han utilizado transceptores coherentes CFP/CFP2 en sus equipos DCI. Las técnicas coherentes se utilizan normalmente para la transmisión óptica metropolitana de larga distancia, empleando técnicas de modulación más avanzadas como QPSK, 8QAM o 16QAM, que pueden duplicar, triplicar o cuadriplicar la tasa de bits. Sin embargo, esta modulación requiere una técnica avanzada de detección coherente y DSP en el lado del receptor para corregir la dispersión cromática. Además, los costos de los componentes son altos y los módulos ópticos requieren espacio y un presupuesto de energía suficiente y solo están disponibles en paquetes conectables CFP y CFP2. Por supuesto, el módulo coherente también se puede insertar en la placa del conmutador o enrutador en el escenario IPoDWDM. Sin embargo, debido al alto consumo de energía y al gran tamaño de los módulos CFP/CFP2, se requieren tarjetas de línea dedicadas.

• 100G PAM4 DWDM

El último desarrollo de 100G QSFP28 PAM4 DWDM ofrece otra opción. Sin embargo, cuando la distancia de transmisión supera los 5 km, PAM4 necesita usar un sistema de compensación de dispersión y amplificación en el enlace óptico, lo que genera un mayor costo de extremo a extremo. Los operadores de DCI deben implementar Mux/Demux, EDFA y DCM que pueden no existir en la red actual. Además, esta solución no es compatible con Mux/Demux de 50 GHz.

Soluciones de transceptor QSFP28 PAM4 DWDM

• 100G QSFP28 ZR4

100G QSFP28 ZR4 supera las deficiencias de las dos soluciones anteriores. Tiene un costo optimizado, es compatible con Ethernet 100G y puede lograr una transmisión de hasta 80 km. El QSFP28 ZR4 está empaquetado en QSFP28 con tamaño pequeño y bajo consumo de energía, proporcionando una solución punto a punto en centros de datos sin implementar interfaces CFP/CFP2 heredadas y capaz de operar en enlaces punto a punto de hasta 80 km sin fibra óptica. Amplificación y compensación de dispersión. Es una verdadera solución plug-and-play.

Solución QSFP28 ZR4

Conclusión:

En resumen, en la transmisión de larga distancia de 100G, 100G QSFP28 ZR4 tiene ventajas significativas de costo y consumo de energía en comparación con una solución coherente. En comparación con la solución 100G PAM4 DWDM, no es necesario implementar equipos complejos y redundantes para lograr la transmisión óptica punto a punto. Por lo tanto, 100G QSFP28 ZR4 es el más favorecido en la transmisión de larga distancia.