Module émetteur-récepteur optique 100GBASE-SR BD - Caractéristiques et applications

Avec l'essor du cloud computing et des réseaux 5G, les centres de données ont tendance à se développer à des taux plus élevés, et la demande de modules émetteurs-récepteurs optiques 100G augmente. De nos jours, les modules optiques 100G occupent une grande partie du coût de construction du réseau. Dans l'environnement applicatif des centres de données, plus de 90 % des liaisons fibre dans les centres de données de petite et moyenne taille mesurent moins de 100 mètres de long. Dans les grands centres de données, plus de 70 % des liaisons en fibre ont une longueur inférieure à 100 mètres et plus de 80 % ont une longueur inférieure à 125 mètres. La fibre multimode peut répondre aux besoins de la plupart des liaisons, de sorte que le module multimode 100G est le plus demandé. Le module multimode QSFP28 100G dispose de trois solutions principales : 100GBASE-SR BD, 100GBASE-SR4, 100GBASE-SWDM4 et 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

1. Spécifications du produit

Parmi les trois modules multimodes 100G, 100GBASE-SR4 est le plus largement utilisé. Le 100G QSFP28 SR4 est un module optique duplex intégral enfichable à chaud avec une longueur d'onde centrale de 850 nm et est conforme aux normes IEEE 802.3BA. Il est spécialement utilisé pour la transmission à courte distance en Ethernet 100G. Le module optique 100G QSFP28 SR4 peut fournir quatre canaux d'envoi et de réception indépendants, chacun pouvant fonctionner à un débit de 25 Gbit/s. En utilisant l'interface MPO ou MTP (8 cœurs), la distance de transmission est de 70 m lorsqu'elle est utilisée avec la fibre multimode OM3 et de 100 m lorsqu'elle est utilisée avec la fibre multimode OM4. Son principe de fonctionnement est illustré ci-dessous :

principe de fonctionnement de 100G QSFP28 SR4

Différent du 100G QSFP28 SR4, qui nécessite huit fibres optiques pour la transmission, le module 100G QSFP28 SR BiDi (bidirectionnel) utilise la technologie WDM pour permettre à chaque port LC de transmettre et de recevoir simultanément des signaux optiques de différentes longueurs d'onde à partir d'une fibre multimode. Les deux interfaces LC peuvent transmettre et recevoir des signaux 100G au total. Interface optique bidirectionnelle VCSEL à double longueur d'onde, PAM4 2 × 50 Gb/s 850 nm/900 nm. Ces modules sont conçus pour fonctionner sur des systèmes à fibre multimode utilisant des longueurs d'onde de 850 nm à une extrémité et de 900 nm à l'autre. Ils peuvent transmettre jusqu'à 70 mètres lorsqu'ils sont utilisés avec un câble de raccordement à fibre OM3, jusqu'à 100 mètres lorsqu'ils sont utilisés avec un câble de raccordement à fibre OM4 et jusqu'à 150 mètres lorsqu'ils sont utilisés avec un câble de raccordement à fibre OM5. Le principe de fonctionnement est le suivant.

principe de fonctionnement de 100G QSFP28 SRBD

Le 100GBASE-SWDM4 est similaire au BiDi 100G QSFP28 SR en ce que les deux ont des interfaces LC duplex. SWDM fait référence à la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde à ondes courtes, similaire aux schémas monomodes CWDM4 et LWDM4, via MUX/DMUX pour réaliser la division combinée des ondes et transmettre des signaux optiques de quatre bandes sur une fibre multimode centrale. Les fenêtres des quatre bandes sont 850nm, 880nm, 910nm et 940nm ; la distance de transmission maximale est de 70 mètres lorsqu'il est utilisé avec un câble de raccordement à fibre OM3 et jusqu'à 100 mètres lorsqu'il est utilisé avec un câble de raccordement à fibre OM4. Le principe de fonctionnement est le suivant.

principe de fonctionnement de 100G QSFP28 SWDM4

Les charges de travail critiques telles que l'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique augmentent les demandes de calcul et de trafic au sein des structures, entraînant une transition vers des connexions plus denses et plus rapides au sein des crêtes et des dorsales des centres de données et entre les commutateurs et les serveurs ridge/rack top. Lors de la mise à niveau d'un centre de données traditionnel de 10G à 40G ou 100G, le câblage duplex LC se connectant au module optique SFP doit être converti en câblage MPO se connectant au module optique QSFP, ce qui augmente les coûts d'exploitation. Comment simplifier le câblage et réduire les investissements ? Le module optique utilisant la solution BiDi peut le faire, 100G QSFP28 BiDi SR1.2 est un tel produit.

FiberMall 100G QSFP28 BiDi SR1.2

Très similaire au module optique 40G QSFP+ SR BiDi, le 100G QSFP28 BiDi SR1.2 permet aux opérateurs de centres de données de réutiliser leur infrastructure de cavalier LC duplex existante lors de la mise à niveau de 10G SR ou 40Gb BiDi vers 100G. En mettant à niveau les périphériques réseau d'un terminal à la fois, l'opérateur peut mettre à niveau le centre de données de manière flexible.

100G QSF28 SR1.2 est un module optique BiDi Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP28). Il prend en charge 100 Gbps et est conforme à IEEE802.3bm 100GBASE-SR4. Le module adopte une fibre optique multimode LC duplex à double cœur. Il adopte une modulation 4 × 25G NRZ à l'extrémité électrique et se convertit en modulation PAM2 50x4 Gbps à l'extrémité optique. La bande passante totale est de 100 Go. La technologie PAM4 prend en charge la transmission du signal à des débits de données de 50 Go et des débits de 25 Go.

Le 100G QSFP28 SR BiDi est utilisé par paires pour une connectivité 100G et peut également être connecté au 400G QSFP+ SR BiDi en mode branche 4 x 100G.

On voit que bien que les quatre modules doivent être utilisés avec des fibres optiques multimodes, les principes techniques des modules ne sont pas les mêmes. 100G QSFP28 SR4 adopte une transmission parallèle à quatre canaux, donc au moins 8 fibres optiques sont nécessaires pour compléter la transmission (quatre de réception et quatre de transmission). 100GBASE-SR BD utilise une seule fibre optique pour transmettre et recevoir des données 50G, et les deux interfaces transmettent conjointement des données 100G. 100GBASE-SWDM4 utilise la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) pour multiplexer les signaux de quatre bandes en une seule fibre optique pour la transmission. Deux fibres optiques sont nécessaires pour la réception et la transmission.

2. Sélection de l'application du produit

Les trois modules sont compatibles avec le port QSFP100 28G grand public, et bien qu'il y ait une grande différence dans les spécifications techniques, il y a peu de différence dans l'application : 100GBASE-SR4 doit être utilisé avec le cavalier multimode MPO 8/12 cœurs, 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SWDM4 doivent être utilisés avec la fibre multimode LC duplex. Du point de vue des ressources en fibre et du coût du câblage, les ressources en fibre du câblage 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SWDM4 ne nécessitent que 1/4 de celles du 100GBASE-SR4, ce qui peut réduire considérablement les dépenses d'investissement de l'infrastructure fibre. Cependant, le coût de 100GBASE-SR BD et Modules 100GBASE-SWDM4 est bien supérieur à celui de 100GBASE-SR4. Par conséquent, du point de vue du coût global du module optique + fibre, l'utilisation de 100GBASE-SR BD ou 100GBASE-SWDM4 n'est pas nécessairement inférieure à l'utilisation de 100GBASE-SR4.

Câblage multimode duplex dans les centres de données

Pourquoi certains clients choisissent-ils 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SWDM4 alors que le coût global de l'application est supérieur à 100GBASE-SR4 ? Après avoir communiqué avec le client, le personnel technique de FiberMall a constaté que 100GBASE-SR BD ou 100GBASE-SWDM4 avait été sélectionné car la demande de réseau avait été mise à niveau du 10G/25G d'origine à 100G, et le câblage réseau de 10G/25G était principalement LC duplex Fibre multimode. Si la Module QSFP28 100G SR4 est utilisé, le câblage d'origine doit être fortement ajusté et le coût serait extrêmement élevé. Par conséquent, 100GBASE-SR BD ou 100GBASE-SWDM4 avec interface LC seront choisis.

Bien que 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SWDM4 soient toutes deux des interfaces LC duplex, il existe une énorme différence de technologie. On sait que peu de fabricants dans le monde produisent actuellement 100GBASE-SWDM4. FiberMall est l'un des fabricants de modules optiques capables de produire 100G QSFP28 SWMD4, qui est utilisé par moins de clients et présente une certaine instabilité dans l'approvisionnement en puces. 100GBASE-SR BD a un seuil technique élevé. FiberMall a commencé l'expédition de masse à partir de 2020, et le développement écologique des produits est bon. FiberMall recommande les modules optiques 100G QSFP28 SR BD pour les réseaux 100G dans les environnements de câblage multimode duplex des centres de données.

Les avantages du 100G QSFP28 BiDi SR1.2

• Réduisez les dépenses d'investissement en réutilisant l'infrastructure fibre multimode duplex LC
• Réduisez les dépenses d'exploitation en passant en toute transparence de 10 Gbps SR ou 40 Gbps BiDi à des débits de 100 Gbps
• Préparez-vous aux futures mises à niveau du réseau en fournissant des connexions à un débit de 400 Gbit/s
• Utilisez la correction d'erreur directe (FEC) KP4 pour réduire les erreurs de transmission à des débits de données de 100 Gbit/s

Câblage de centre de données avec 100G QSFP28 BiDi SR1.2

Comme indiqué ci-dessous, le 400G QSFP-DD BiDi SR4.2 peut être déployé dans la couche dorsale, qui agit comme l'épine dorsale du réseau, avec des branches connectées aux nœuds terminaux. Déployer 100G QSFP28 BiDi SR1.2 dans les nœuds backbone et leaf et mettre à niveau le backbone à 400G à mesure que les demandes de bande passante augmentent.

Topologie du centre de données de l'architecture de crête de feuille

Comme indiqué ci-dessous, les modules optiques enfichables offplus grande portée et flexibilité opérationnelle que les câbles pré-assemblés (DAC/AOC). Les opérateurs peuvent utiliser 100G QSFP28 BiDi SR1.2 pour une connectivité haut de gamme aux serveurs ou déployer 400G en TOR avec une connectivité de succursale en aval. Connectez 1 × 400G QSFP-DD BiDi SR4.2 avec 4 × 100G QSFP28 BiDi SR1.2 au serveur.

Topologie de centre de données pour la connectivité commutateur-serveur

Dans la connexion à courte distance du centre de données, FiberMall peut non seulement fournir 100G QSFP28 BiDi SR1.2, mais également 40G QSFP+ SR BiDi et 100G QSFP28 SWDM4 peuvent également continuer à utiliser un cavalier multimode LC duplex. Il peut remplacer les modules optiques 40G QSFP+ SR4 et 100GE QSFP28 SR4, ce qui permet d'économiser considérablement les ressources en fibre optique et de simplifier la gestion de la fibre optique dans le centre de données.