Comment récupérer correctement votre application 100G QSFP28 pour IDC

Les interfaces et les technologies d'application qui prennent en charge le réseau de données 100G sont très diverses et uniques, ce qui est susceptible de dérouter les utilisateurs quant au déploiement de l'application 100G dans le centre de données. Vous pouvez vous demander lequel est le meilleur lorsque la technologie, la mise à jour, le retour sur investissement sont pris en compte. Cet article se concentre sur l'état actuel des applications de réseau 100G et sur les principales applications de réseau optique 100G QSFP28 ainsi que sur les perspectives de marché des ports QSFP28. 

 

 

Δ Solutions de connexion 10G/40G/100G parmi le commutateur TOR, le routeur, les serveurs et le commutateur principal

1. Qu'est-ce que QSFP28 ?

QSFP28 est aabrégerd de Quad Small Form-Factor Pluggable 28. Il s'agit de la troisième génération de systèmes d'interconnexion QSFP conçus pour les applications 25/100G selon la spécification IEEE 802.3bj. « 28 » dans le QSFP28 signifie que chaque voie de signal prend en charge un débit de données jusqu'à 28 Gbit/s, répondant aux normes 100 Gbit/s Ethernet (4x25G) et 4x InfiniBand Enhanced Data Rate (EDR).

 

 

2. QSFP28 est-il compatible avec QSFP+ ?

Le Quad Small Form-Factor Pluggable (QSFP) a été développé après SFP pour répondre à la demande croissante de bande passante plus élevée dans le centre de données. Semblable à QSFP+ en termes de facteur de forme et de taille, QSFP28 est capable de prendre en charge un débit de données de 25 Gbit/s par canal, tandis que QSFP+ ne supporte qu'un débit de 10 G. Par conséquent, le port QSFP28 peut être rétrocompatible avec l'interface optique QSFP+.

3. Situation actuelle de l'application 100G

Depuis la sortie de la norme IEEE802.3ba en 2010, l'application du 100G est techniquement réalisable global. À la fois, les discussions sur l'application et la technologie du 100G ont aussi attiré beaucoup d'attention.  Cependant, la mise en réseau 100G prise en charge par la technologie de fibre monomode ou multimode dans IEEE802.3ba n'a pas évolué vers un monde d'applications à grande échelle. Cela a quelque chose avec la façon dont les premières applications de fibre multimode standard transitent 100G via des canaux parallèles 10G * 10, et la façon dont la fibre monomode basée sur la technologie WDM prend en charge les longues distances.

 

En outre, il est également causé par le coût élevé de la combinaison de Émetteur-récepteur optique 100G et liaison fibre, la grande consommation électrique dans le port, et surtout la disparité entre les interfaces et les canaux fibre en 100G et 40G basés sur la fibre multimode. Par conséquent, la demande réelle du marché pour le 100G n'a pas été stimulée jusqu'à présent.

 

Cependant, au cours des 2-3 années de développement, les applications 100G ont été prises en charge par une variété de technologies et d'alliances, peu importe la norme IEEE802.3bm ou des organisations comme SWDM ou MSA, qui annoncent leurs modèles d'application 100G.

 

4. Quelles sont les applications QSFP28 pour la connectivité du centre de données 100G

Il existe différentes technologies d'interface 100G disponibles sur le marché. Cependant, les distances entre les points communs sont inférieures à 500 mètres dans la plupart des centres de données, à moins que des parties ne fassent partie de l'épine dorsale du campus des super centres de données. En tant que solution la plus simple à la mise en réseau 100G, les émetteurs-récepteurs optiques 100G QSFP28 et les assemblages de câbles QSFP28 sont l'application principale du 100G IDC. Dans les parties suivantes, quelques types courants de modules à fibre optique 100G et de câbles haute vitesse 100G tels que 100G AOC seront présentés.

 

 Type 1 : 100G QSFP28 SR4

Conforme à la nouvelle norme IEEE802.3bm offsorti en 2015, le 100G QSFP28 SR4 utilise quatre canaux composés d'un MMF à 8 fibres pour la transmission parallèle et chaque canal dispose de 25 Gbit/s. En tant que MMF, OM3 et OM4 prennent en charge 100 applications avec un connecteur MPO of 12 fibres, Entre dont quatre fibres au milieu ne doivent pas être utilisées. En outre, son modèle de transmission est entièrement conforme aux spécifications 40GBase-SR4 dans IEEE802.3ba et un émetteur-récepteur QSFP28 est nécessaire. Les canaux et interfaces sont représentés comme suit :

À l'heure actuelle, certains fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques grand public sont la promotion de 100GBase-eSR4 en termes de puissance lumineuse accrue pour améliorer la distance de transmission. 100GBase-eSR4 devrait atteindre une distance de transmission de 200 mètres sur la base de la fibre OM4 pour atteindre la couverture de la plupart des applications backbone des centres de données. Pendant ce temps, ce 100GBase eSR4 Le module éliminera le goulot d'étranglement de la transmission sur la fibre multimode parallèle et améliorera considérablement la faisabilité de QSFP28 SR4 connecteurs optiques.

 

Type 2 : 100G QSFP28 CWDM4

BAsed sur le multiplexage grossier de division de longueur d'onde, le 100Gbase-CWDM4 L'interface adopte une source laser sur SMF avec un connecteur LC duplex et un câble. Deuxièmement, chaque fibre prend en charge quatre plages de longueurs d'onde, dont la longueur d'onde centrale est de 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm et 1331 nm. Troisièmement, chaque longueur d'onde prend en charge 25 Gbit/s afin qu'une bande passante globale de 100 Gbit/s puisse être réalisée.

 

 

 

It adopte également des émetteurs-récepteurs QSFP28. Enfin, contrairement à un émetteur-récepteur traditionnel et coûteux pour 10 km sur SMF, le coût de ses émetteurs-récepteurs pour 2 km est plus compétitif. Le modèle d'interface est illustré comme suit :

 

 

Δ Diagramme de 100GBase CWDM4 à Longueur des ondess of 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm et 1331 nm

 

Type 3 : 100G QSFP28 SWDM4

Le SWDM, également connu sous le nom de multiplexage par répartition en longueur d'onde courte, est une technologie qui adopte un MMF à 1 cœur pour transmettre des signaux optiques dans quatre gammes de longueurs d'onde, dont la longueur d'onde centrale est de 850 nm, 880 nm, 910 nm et 940 nm. Semblable au CWDM appliqué à une fibre monomode (SMF), il applique la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde à la plage de longueur d'onde courte sur MMF. La figure suivante illustre la façon dont le signal est transmis sur la base du 100G QSFP28-SWDM4.

 

 

Δ Principe de transmission de l'émetteur-récepteur optique 100G QSFP28 SWDM4

 

Les MMF (fibre multimode) OM3 et OM4 conventionnelles sont conçues pour fonctionner à la longueur d'onde de 850 nm, mais la technologie SWDM exige quatre fenêtres. Cela signifie que quatre gammes de longueurs d'onde doivent être utilisées pour la transmission du signal, ce qui suggère qu'un laser à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) avec ses hautes performances est toujours déployé. Pour améliorer la bande passante globale, la WBMMF de nouvelle génération, également connue sous le nom de fibre multimode à large bande, améliorerait les performances de la bande passante avec un pic jusqu'à environ 880 nm de longueur d'onde, ce qui est supérieur à celui de la MMF OM4 conventionnelle. La figure suivante est une comparaison entre ces deux fibres :

 

                                                                                                                     Source OFS

 

 

Δ Tableau de comparaison de la bande passante des fibres multimodes conventionnelles OM4 et WBMMF

 

In complance avec 50/125um et norme TIA-492AAAE et, WBMMF peut être rétrocompatible avec les fibres OM3 et OM4 conventionnelles. Ce dernier peut également être utilisé comme support de transmission pour SWDM, mais sa distance de transmission est plus courte que celle du WBMMF. SWDM la technologie n'a pas encore été entièrement divulguée et est promue par quelques sociétés membres de Alliance SWDM, qui est principalement composée d'équipementiers de réseaux et d'équipementiers de modules optiques. Base 100G-SWDM4 les modules optiques sont conçus avec des connecteurs QSFP28 de petite taille pour prendre en charge les bande passante densité pour les panneaux de commutation.

 

 

Type 4 : 100G QSFP28 PSM4

100G QSFP28-PSM4 utilise un parallèle SMF pour la transmission. Son SMF à 8 cœurs construit quatre canaux indépendants pour Interconnexions optiques 100 Gbit/s, et chaque canal est capable de 25 Gbps. Il prend en charge le connecteur MTP/MPO (APC) à 12 fibres, parmi lesquelles les quatre fibres du milieu ne sont pas utilisées non plus. Le mode de transmission de 100G QSFP28-PSM4 est similaire à celui de 100GBase-SR4, mais la plus grande différence est que le PSM4 utilise SMF comme support et un laser pour la source lumineuse à une longueur d'onde de 1310 nm. Il prend également en charge un émetteur-récepteur QSFP28. Veuillez vous référer à la figure suivante pour savoir comment il transmet les signaux :

 

 

 

Δ principe de transmission de module d'émetteur-récepteur à fibre optique 100G QSFP28-PSM4

 

Type 5 : 100G AOC

Sur le marché des communications optiques, les utilisateurs exigent de toute urgence un nouveau type de produit à haute densité et bande passante élevée comme principal moyen de transmission pour le calcul haute performance et les centres de données. Dans ces circonstances, des produits de câbles optiques actifs (AOC) ont vu le jour pour répondre à la demande du marché. Le câble optique actif AOC a une grande variété de packages et de vitesses. Les câbles haut débit passifs AOC QSFP28 incluent QSFP28 à QSFP28 AOC et QSFP28 à 4xSFP28 AOC, et leur plage d'utilisation idéale est de moins de 5 m.

Δ Câble FiberMall 100G QSFP28 vers QSFP28 AOC 1m

 

Fibre optique QSFP28 AOC pour 100 Gigabit Ethernet est un ensemble de câbles hautes performances et économique pour la communication de données multivoies à courte portée et les applications d'interconnexion Infiniband EDR. Il intègre quatre voies de données dans chaque direction avec une bande passante de 100 Gbit/s. Chaque voie peut fonctionner à 25.78125 Gbit/s jusqu'à 70 m en utilisant la fibre OM3 ou 100 m en utilisant la fibre OM4. Ces modules sont conçus pour fonctionner sur des systèmes de fibre multimode utilisant une longueur d'onde nominale de 850 nm. L'interface électrique utilise un connecteur de type à 38 contacts. L'interface optique utilise un connecteur MTP (MPO) 12 fibres. Ce module intègre un circuit HTD éprouvé et la technologie VCSEL pour offrir une longue durée de vie fiable, des performances élevées et un service cohérent.

 

Type 6 : 100G DAC

Ensemble de câbles en cuivre passif 100G QSFP28, également connu sous le nom de DAC 100G(Câble à connexion directe), dispose de huit paires de cuivre différentielles, fournissant quatre canaux de transmission de données à des vitesses allant jusqu'à 28 Gbit/s par canal, et répond aux exigences 100G Ethernet, 25G Ethernet et Infini Band Enhanced Data Rate (EDR). Disponible dans une large gamme de calibres de fil - de 26 AWG à 30 AWG - cet ensemble de câbles en cuivre 100G présente une faible perte d'insertion. 

 

Δ FiberMall 100G QSFP28 vers QSFP28 DAC passif 1m

 

5. Caractéristiques des modules optiques Mainstream 100G QSFP28

● 100G QSFP28 SR4 : L'interface est identique au 40GBase-SR4, qui est connecté à un émetteur-récepteur optique QSFP28 via un connecteur fibre MTP/MPO. La liaison fibre physique MTP / MPO d'origine peut être directement mise à niveau pour les applications 100G. Les MMF OM3 et OM4 standard disposent d'une transmission de 70 m et 100 m respectivement pour les applications 100G.  

 

 Δ Diagramme de transmission 100G QSFP28 SR4 et interface QSFP28 SR4

 

● 100G QSFP28 SWDM4 : Ce module comprend trois caractéristiques principales ; Tout d'abord, cette interface, qui prend en charge un émetteur-récepteur optique QSFP28, utilise un connecteur LC duplex 2-fibres. Deuxièmement, il permet une transmission de 2 m sur WBMMF et d'au moins 300 m de transmission sur OM100 pour 4G. Enfin, comparé au modèle SR100, le modèle SWDM4 ne demande que 4 % de ses fibres.

 

● 100G QSFP28 CWDM4: Il adopte également des émetteurs-récepteurs QSFP28. Contrairement à un émetteur-récepteur traditionnel et coûteux pour 10 km sur SMF, le coût de cet émetteur-récepteur pour 2 km est plus compétitif. Cependant, il n'est pas non plus reconnu par l'organisation IEEE et est popularisé par le PSM4 MSA.

 

 

                                                                                      Δ Principe de transmission du module émetteur-récepteur optique 100G QSFP28 CWDM4

 

● 100G QSFP28 PSM4: Ce type de modèle transmet des données 100G avec son connecteur fibre optique MTP/MPO monomode. Conçu avec des interfaces QSFP28 intégrées, il utilise OS2 SM standard pour réaliser une portée de transmission jusqu'à 500 m, ce qui rend son prix global compétitif. Cependant, il n'est pas reconnu par l'organisation IEEE et est popularisé par le PSM4 MSA. 

 

 

 

6. Comment est le prix 100G QSFP28 : SR4 contre PSM4 contre CWDM4 contre SWDM

● Différence technologique

Sur la base des quatre interfaces, le technologique différence entre les quatre Modèles d'application 100G mentionné ci-dessus est illustré dans le tableau suivant. Il est évident que 100G BASE-PSM4 et 100G QSFP28 CWDM4 partagent certaines similitudes en termes de norme, de type de fibre et d'émetteur-récepteur, tandis que 100G QSFP28 SR4 et 100G BASE-SWDM4 se distinguent les uns des autres en ce qui concerne quelques aspects comme la norme, l'interface , et max. longueur du lien.

 

  Δ Comparaison globale du module d'interface QSFP28 : SR4 contre SWDM4 contre PSM4 contre CWDM4

 

 

 ● Différence de coût

Du un point de vue de structure d'émetteur-récepteur optique, SR4 est la plus rentable, cependant ces le coût de la disposition du câblage est relativement élevé.  And Le coût du CWDM4 est plus élevé que les 3 autres types. Le PSM4 peut être plus rentable car il utilise un seul laser CW non refroidi qui divise sa puissance de sortie en quatre modulateurs au silicium intégrés. Cependant, d'un point de vue infrastructure, cet émetteur-récepteur serait plus cher lorsque la distance de liaison est longue, principalement du fait qu'il utilise 8 SMF optiques alors que 100G QSFP28 Le CWDM4 utilise seulement 2 fibres optiques monomodes.

 

 

Δ Comparaison des prix de l'émetteur-récepteur 100G QSFP28 : SR4 vs PSM4 vs CWDM4 vs SWDM 

 

Lorsque l'on considère les deux facteurs ci-dessus, la comparaison des coûts totaux peut être montrée qualitativement dans la figure ci-dessous. Le PSM4 commence avec un coût inférieur en raison de son coût d'émetteur-récepteur inférieur, mais à mesure que la distance de liaison augmente, son coût total augmente très rapidement en raison du fait qu'il utilise 8 fibres optiques.

 Δ La relation entre la distance de liaison et le coût total

 

La différence de prix globale entre QSFP28PSM4 ainsi que  Le SWDM n'est pas significatif. Comme l'Alliance SWDM est composée d'un petit nombre de fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques, ce n'est pas une technologie ouverte à l'heure actuelle. Le prix du marché pour le moment reste relativement élevé, mais en termes de technologie et de composition des coûts, la technologie de multiplexage par division à ondes courtes SWDM a un grand espace de réduction des prix, ce produit à l'avenir a un certain potentiel de marché.

 

7. Les perspectives du 100G QSFP28 pour les Data Centers

  ● 100G QSFP28 SR4

Sur la base de l'analyse pertinente ci-dessus, on peut facilement déduire que  100G QSFP28 SR4 bénéficie d'un marché potentiel à l'avenir. Cela peut être analysé sous les aspects suivants : tout d'abord, du point de vue de l'organisation de normalisation IEEE802.3, 100G Base-SR4 est actuellement une application standardisée, tandis que les trois autres produits n'ont pas encore été approuvés par l'organisation de normalisation IEEE802.3.

 

En second lieu, SR4 peut directement prendre en charge les applications de centre de données 100G via Câbles de dérivation MTP/MPO vers LC composé de 8 fibres ou de 4 canaux duplex. Il dispose de quatre canaux indépendants pour des interconnexions optiques de 100 Gbit/s, et chaque canal est capable de 25 Gbit/s, ce qui peut unifier différentes interfaces dans les commutateurs et réduire le coût d'utilisation du trafic.

 

 

Troisièmement, sur la base de la comparaison entre les 4 modèles typiques, le prix global de 100G QSFP28-SR4 est actuellement l'une des solutions les plus rentables. Enfin et surtout, sur la base de l'existant 40GBase-SR4 système de câblage, le système de câblage de SR4 peut être directement mis à niveau pour répondre à la demande de 100G, ce qui en fait la solution préférée pour la mise à niveau du centre de données 40G.

● 100G QSFP28-SWDM4

100G Base-SWDM4 est potentiel en raison de sa capacité à atteindre une vitesse régulière de 100G grâce à la technologie SWDM, qui peut réduire le nombre de fibres de 75%. Ceci est gérable lorsqu'il s'agit de simplifier le système de câblage et est faisable pour les applications avec une densité plus élevée.     

 

En outre, la technologie SWDM prend en charge des distances de transmission plus longues. La fibre optique utilisant WBMMF devrait atteindre une distance de 300 mètres, ce qui convient aux exigences de distance de la dorsale de la plupart des centres de données.

 

De plus, le coût des émetteurs-récepteurs optiques SWDM pris en charge par la source lumineuse VCSEL diffère peu de celui du SR4. Bien que vous puissiez constater que le prix est 30 à 50 % plus élevé que le SR4 sur le marché actuel, il a un avantage en termes de technologie.

 

La part de marché de SWDM n'est pas aussi importante que celle du SR4 lors de la création du 100G. Cependant, il est prévu que l'application 100G BaseSWDM augmentera de façon exponentielle dans la phase suivante. Par rapport à la situation actuelle où davantage d'utilisateurs choisissent le SR4 pour la mise à jour et l'extension de capacité du centre de données, certains utilisateurs du tout nouveau centre de données préféreraient les produits SWDM.

 

● 100G QSFP28-PSM4

Par rapport aux applications basées sur MMF, 100GBase-PSM4 transmet des données sur une fibre optique monomode parallèle avec une distance de liaison d'au moins 500 mètres, ce qui peut répondre aux exigences de 98 % de la dorsale du centre de données. Contrairement aux coûteux émetteurs-récepteurs monomodes conventionnels, les émetteurs-récepteurs (à la fois actifs et passifs) soutenus par la technologie PSM4 sont compétitifs en partie en raison du coût inférieur du SMF à celui du MMF. Cela peut être mieux illustré si la longueur moyenne des mètres de tronc dépasse 300 mètres.

         

Il est prévu que PSM4 obtiendra des parts sur le marché 100G, en particulier pour les utilisateurs de grands centres de données ou de certains IDC Internet. Cependant, son interface SMF basée sur MTP/MPO est plus sensible à l'environnement, rendant sa maintenance sur site plus coûteuse. De plus, la réduction significative des coûts du PSM4 est rarement observée. Par conséquent, tous ces inconvénients peuvent l'empêcher de se généraliser sur le marché des applications 100G.

 

● 100G QSFP28 CWDM4

100G QSFP28-CWDM4 se distingue des 3 autres types par sa distance de liaison plus longue, qui peut atteindre jusqu'à 2 km. Il convient aux applications de backbone de datacenter à très grande échelle et aux connexions 100G entre les backbones des bâtiments du datacenter dans le parc industriel du datacenter.

 

Le fait que 100G QSFP28-CWDM4, également connu sous le nom de QSFP28-100G-IR4 n'a pas été approuvé par l'organisation de normalisation IEEE s'est abstenu d'être l'application principale dans le centre de données 100G. Mais il fera partie du marché de niche dans l'application dorsale du centre de données 100G à très grande échelle.

 

8. Émetteurs-récepteurs simples 100G QSFP28 Lambda

Contrairement aux modules optiques 100G QSFP28 conventionnels, la série complète d'émetteurs-récepteurs optiques 100G à un seul lambda, tels que QSFP28 DR1, FR1,LR1, intègre la puce PAM et convertit le signal NRZ à 4 canaux 25 Gbps côté circuit en un seul débit en bauds de 53 G. En d'autres termes, le signal PAM100 à débit binaire 4G devient un signal optique 100G à une seule onde via le pilote et le modulateur, puis le transmet au canal optique. Ce signal est ensuite propagé à l'aide d'une seule longueur d'onde (typiquement 1310 nm). Avec sa seule voie PAM100 4Gbps, le module ne nécessite qu'un seul laser, ce qui réduirait les coûts de manière significative et en même temps, serait compatible avec les réseaux de génération future. 

 

Conclusion

Il existe diverses technologies d'interface sur les applications 100G sur le marché. Les émetteurs-récepteurs optiques 100G QSFP28 (Quad Small Form-Factor Pluggable 28) sont mondialement utilisé par internet service pfournisseurs, mObile oopérateurs, et data centre car l'émetteur-récepteur QSFP28 est devenu le facteur de forme dominant de 100G. Les émetteurs-récepteurs à fibre optique tels que QSFP28 SR4 LR4, ER4 Lite, ZR4 définis par IEEE 802.3ba/802.3bm et les modules CWDM4 spécifiés par 100G CWDM4 MSA ainsi que 100G AOC sont tous la connectivité de données grand public pour les centres de données. Vous devez d'abord préciser chaque type, puis choisir celui qui convient le mieux aux exigences de votre réseau.