IDC用の100GQSFP28アプリケーションを適切に取得する方法

100Gデータネットワークをサポートするインターフェイスとアプリケーションテクノロジーは非常に多様でユニークであるため、データセンターでの100Gアプリケーションの展開についてユーザーを混乱させる可能性があります。 テクノロジー、アップデート、投資収益率を考慮に入れると、どれが最適かなどの質問があるかもしれません。 この記事では、100Gネットワ​​ークアプリケーションの現在の状況と、主要な100G QSFP28光ネットワークアプリケーションとは何か、およびQSFP28ポートの市場の見通しに焦点を当てています。 

 

 

Δ TORスイッチ、ルーター、サーバー、コアスイッチ間の10G / 40G / 100G接続ソリューション

1. QSFP28とは何ですか？

QSFP28は a略語d Quad Small Form-Factor Pluggable 28から。これは、IEEE25bj仕様に従って100 / 802.3Gアプリケーション用に設計された第28世代のQSFP相互接続システムです。 QSFP28の「28」は、各信号レーンが最大100Gbps / sのデータレートをサポートし、4Gbpsイーサネット（25x4G）およびXNUMXx InfiniBand Enhanced Data Rate（EDR）標準に適合していることを意味します。

 

 

2. QSFP28はQSFP +と互換性がありますか？

Quad Small Form-Factor Pluggable（QSFP）は、データセンターでのより高い帯域幅に対する需要の高まりに対応するためにSFPの後に開発されました。 フォームファクターとサイズがQSFP +と同様に、QSFP28はチャネルあたり25Gbpsのデータレートをサポートできますが、QSFP +は10Gレートしか伝送しません。 したがって、QSFP28ポートはQSFP +光インターフェイスと下位互換性があります。

3. 100Gアプリケーションの現状

802.3年にIEEE2010ba規格がリリースされて以来、100Gの適用は技術的に実現可能でした。 全体. 同時に、100Gのアプリケーションとテクノロジーに関する議論は また 多くの注目を集めました。  ただし、IEEE100baのシングルモードまたはマルチモードファイバーテクノロジーでサポートされている802.3Gネットワ​​ーキングは、大規模なアプリケーションの世界に進化していません。 これは、初期の標準マルチモードファイバーアプリケーションが100Gをパラレル10G * 10チャネルで伝送する方法、およびWDMテクノロジーに基づくシングルモードファイバーが長距離をサポートする方法と関係があります。

 

さらに、それはまた、組み合わせの高コストによって引き起こされます 100G光トランシーバ ファイバーリンク、ポートでの大きな消費電力、特にマルチモードファイバーに基づく100Gと40Gのインターフェイスとファイバーチャネル間の不一致。 したがって、100Gに対する実際の市場需要はこれまで刺激されていません。

 

ただし、2Gアプリケーションは、標準化されたIEEE3bmや、100Gアプリケーションモデルを発表するSWDMやMSAなどの組織に関係なく、802.3〜100年の開発を通じて、さまざまなテクノロジーやアライアンスによってサポートされてきました。

 

4Gデータセンター接続用のQSFP28アプリケーションとは

市場にはさまざまな100Gインターフェース技術があります。 ただし、スーパーデータセンターのキャンパスバックボーンのパーツを除いて、ほとんどのデータセンターではジョイントポイント間の距離は500メートル未満です。 100Gネットワ​​ーキングの最も簡単なソリューションとして、100GQSFP28光トランシーバーとQSFP28ケーブルアセンブリが100GIDCの主流のアプリケーションです。 以下のパートでは、いくつかの一般的なタイプの100G光ファイバーモジュールと100GAOCなどの100G高速ケーブルを紹介します。

 

 タイプ1：100G QSFP28 SR4

新規格IEEE802.3bmに準拠 off2015年に正式にリリースされた 100G QSFP28 SR4 パラレル伝送用に8ファイバMMFで構成される25つのチャネルを利用し、各チャネルは3Gbpsを備えています。 MMFとして、OM4とOM100の両方がMPOコネクタを備えたXNUMXのアプリケーションをサポートします of 12 繊維s、の間で 真ん中の40本のファイバーを使用する必要はありません。 さらに、その伝送モデルはIEEE4baの802.3GBase-SR28仕様に完全に準拠しており、QSFPXNUMXトランシーバーが必要です。 チャネルとインターフェイスは次のように表示されます。

現在、いくつかの主流の光トランシーバーメーカーは 推進 100GBase-eSR4 伝送距離を伸ばすための発光パワーの増加という点で。 100GBase-eSR4は、OM200ファイバーに基づいて4メートルの伝送距離を達成し、ほとんどのデータセンターバックボーンアプリケーションのカバレッジに到達することが期待されています。 一方、この100GBase eSR4 モジュールは、パラレルマルチモードファイバの伝送ボトルネックを解消し、の実現可能性を大幅に向上させます。 QSFP28 SR4 光コネクタ。

 

タイプ2：100G QSFP28 CWDM4

B粗波長分割多重に基づいて、 100Gbase-CWDM4 インターフェイスは、デュプレックスLCコネクタとケーブルを備えたSMFを介したレーザー光源を採用しています。 次に、各ファイバは1271つの波長範囲をサポートし、その中心波長は1291 nm、1311 nm、1331 nm、および25nmです。 第三に、すべての波長が100Gbpsをサポートしているため、XNUMXGbpsの総帯域幅を実現できます。

 

 

 

ItはQSFP28トランシーバーも採用しています。 最後に、SMFを超える10kmの従来の高コストトランシーバーとは異なり、2kmのトランシーバーのコストはより競争力があります。 インターフェイスモデルは次のように示されます。

 

 

Δ 100GBaseCWDM4の図 s of 1271 nm、1291 nm、1311 nm、および1331 nm

 

タイプ3：100G QSFP28 SWDM4

SWDMは、短波長分割多重とも呼ばれ、1コアMMFを採用して、中心波長が850 nm、880 nm、910 nm、940nmの100つの波長範囲で光信号を送信する技術です。 シングルモードファイバ（SMF）に適用されるCWDMと同様に、MMFの短波長範囲に波長分割多重技術を適用します。 次の図は、28GQSFP4-SWDMXNUMXに基づいて信号がどのように送信されるかを示しています。

 

 

Δ 100G QSFP28SWDM4光トランシーバーの伝送原理

 

従来のOM3およびOM4MMF（マルチモードファイバー）は、850 nmの波長で動作するように設計されていますが、SWDMテクノロジーには880つのウィンドウが必要です。 これは、信号伝送に4つの波長範囲を使用することを意味します。これは、高性能の垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）がまだ展開されていることを示しています。 全体的な帯域幅を改善するために、ワイドバンドマルチモードファイバーとしても知られる新世代のWBMMFは、従来のOMXNUMXMMFよりも高い波長約XNUMXnmまでのピークで帯域幅のパフォーマンスを改善します。 次の図は、これらXNUMXつのファイバーの比較です。

 

                                                                                                                     OFSからのソース

 

 

Δ 従来のマルチモードOM4とWBMMFファイバの帯域幅比較チャート

 

In 完了イアンス 50 / 125umおよびTIA-492AAAE標準 また、WBMMFは、従来のOM3およびOM4ファイバーと下位互換性があります。 後者は、次の伝送媒体としても使用できます。 SWDM、ただし、その伝送距離はWBMMFよりも短い。 SWDM テクノロジーはまだ完全には開示されておらず、 SWDMアライアンス、主にネットワーク機器メーカーと光モジュール機器メーカーで構成されています。 100Gベース-SWDM4 光モジュールは、小型のQSFP28コネクタを使用して設計されており、より高いレベルをサポートします。 帯域幅 スイッチパネルの密度。

 

 

タイプ4：100G QSFP28 PSM4

100G QSFP28-PSM4 パラレルを利用 送信用のSMF。 その8コアSMFは、XNUMXつの独立したチャネルを構築します。 100Gbps光インターコネクト、および各チャネルは25Gbpsに対応しています。 12ファイバMTP / MPO（APC）コネクタをサポートします。 その中で真ん中のXNUMX本の繊維も使われていません。 の送信モード 100G QSFP28-PSM4 は100GBase-SR4と似ていますが、最大の違いは、PSM4がSMFをメディアとして使用し、1310nmの波長の光源にレーザーを使用することです。 また、QSFP28トランシーバーもサポートしています。 信号の送信方法については、次の図を参照してください。

 

 

 

Δ 100GQSFP28-PSM4光ファイバートランシーバーモジュールの伝送原理

 

タイプ5：100G AOC

光通信市場において、ユーザーは、高性能コンピューティングおよびデータセンターの主要な伝送媒体として、高密度および高帯域幅を備えた新しいタイプの製品を緊急に求めています。 このような状況下で、市場の需要を満たすためにアクティブ光ケーブル（AOC）製品が登場しました。 AOCアクティブ光ケーブルには、さまざまなパッケージと速度があります。 QSFP28パッシブAOC高速ケーブルには、QSFP28〜QSFP28 AOCおよびQSFP28〜4xSFP28 AOCが含まれ、理想的な使用範囲は5m以内です。

Δ FiberMall 100G QSFP28 から QSFP28 AOC ケーブル 1m

 

28ギガビットイーサネット用の光ファイバーQSFP100AOCは、短距離マルチレーンデータ通信および相互接続InfinibandEDRアプリケーション向けの高性能で費用効果の高いケーブルアセンブリです。 100Gbps帯域幅で各方向の25.78125つのデータレーンを統合します。 各レーンは、OM70ファイバーを使用して最大3mまたはOM100ファイバーを使用して4mまで850Gbpsで動作できます。 これらのモジュールは、38nmの公称波長を使用するマルチモードファイバーシステムで動作するように設計されています。 電気的インターフェースは、12接点エッジタイプのコネクタを使用します。 光インターフェイスは、XNUMXファイバMTP（MPO）コネクタを使用します。 このモジュールには、HTDで実証済みの回路とVCSELテクノロジーが組み込まれており、信頼性の高い長寿命、高性能、および一貫したサービスを提供します。

 

タイプ6：100G DAC

100G QSFP28パッシブ銅ケーブルアセンブリ、別名 100G DAC（直接接続ケーブル）は、28つの差動銅ペアを備え、チャネルあたり最大100Gbpsの速度で25つのデータ伝送チャネルを提供し、26Gイーサネット、30Gイーサネット、およびInfini Band Enhanced Data Rate（EDR）の要件を満たします。 100AWGからXNUMXAWGまでの幅広いワイヤゲージで利用できるこのXNUMXG銅ケーブルアセンブリは、挿入損失が低いのが特徴です。 

 

Δ FiberMall 100G QSFP28 から QSFP28 パッシブ DAC 1m

 

5.主流の100GQSFP28光モジュールの機能

● 100G QSFP28 SR4： インターフェイスは、MTP / MPOファイバコネクタを介してQSFP40光トランシーバに接続されている4GBase-SR28と同じです。 元のMTP / MPO物理ファイバーリンクは、100Gアプリケーション用に直接アップグレードできます。 通常のOM3およびOM4MMFは、70Gアプリケーション用にそれぞれ100mおよび100mの伝送を特長としています。  

 

 Δ 100G QSFP28SR4伝送図とQSFP28SR4インターフェース

 

●100GQSFP28 SWDM4： このモジュールには、28つの主要な特性が含まれています。 まず、QSFP2光トランシーバーをサポートするこのインターフェイスは、2-300ファイバーデュプレックスLCコネクタを使用します。 次に、100Gの場合、WBMMFで4mの伝送が可能になり、OM100で少なくとも4mの伝送が可能になります。 最後に、SR4モデルと比較して、SWDM25モデルはファイバーのXNUMX％しか必要としません。

 

●100GQSFP28 CWDM4: また、QSFP28トランシーバーを採用しています。 SMFを超える10kmの従来の高コストトランシーバーとは異なり、2kmのこのトランシーバーのコストはより競争力があります。 ただし、IEEE組織によっても承認されておらず、PSM4MSAによって普及しています。

 

 

                                                                                      Δ 100G QSFP28CWDM4光トランシーバモジュールの伝送原理

 

●100GQSFP28 PSM4: このタイプのモデルは、シングルモードMTP / MPO光ファイバーコネクタを使用して100Gデータを送信します。 QSFP28インターフェースを内蔵して設計されており、通常のOS2 SMを利用して、最大500mの伝送範囲を実現し、全体的な価格競争力を高めています。 ただし、IEEE組織によって承認されておらず、PSM4MSAによって普及しています。 

 

 

 

6. 100G QSFP28の価格はどうですか： SR4 対 PSM4 対 CWDM4 対 SWDM

●技術的な違い

XNUMXつのインターフェースに基づいて、 技術の XNUMXつの違い 100Gアプリケーションモデル 上記は次のチャートに示されています. 100GBASE-PSM4と100GQSFP28 CWDM4は、標準、ファイバータイプ、およびトランシーバーに関していくつかの類似点を共有しているのに対し、100G QSFP28SR4と100GBASE-SWDM4は、標準、インターフェイスなどのいくつかの点で互いに区別されていることは明らかです。 、および最大。 リンクの長さ。

 

  Δ QSFP28インターフェースモジュールの全体的な比較：SR4対SWDM4対PSM4対CWDM4

 

 

 ● コスト差

 光トランシーバー構造の視点、SR4 最も ただし、費用対効果が高い その 配線レイアウトコストは比較的高いです。  AndCWDM4のコストは他の3つのタイプよりも高くなっています。 PSM4は、出力電力を8つの統合シリコン変調器に分割する単一の非冷却CWレーザーを使用するため、より費用効果が高くなります。 ただし、インフラストラクチャの観点から、このトランシーバーは、リンク距離が長い場合、主に100GでXNUMXつの光SMFを使用するため、より高価になります。 QSFP28 CWDM4は、2つの光シングルモードファイバのみを使用します。

 

 

Δ 100G QSFP28トランシーバーの価格比較：SR4対PSM4対CWDM4対SWDM 

 

上記の4つの要素を考慮すると、総コストの比較は下の図に定性的に示されます。 PSM8は、トランシーバーのコストが低いため、最初は低コストですが、リンク距離が長くなると、XNUMX本の光ファイバーを使用するため、総コストは非常に速く上昇します。

 Δ リンク距離と総コストの関係

 

間の全体的な価格差 QSFP28 PSM4 & SWDMは重要ではありません。 SWDMアライアンスは少数の光トランシーバーメーカーで構成されているため、現時点ではオープンテクノロジーではありません。 当面の市場価格は比較的高いままですが、技術とコスト構成の観点から、SWDM短波長分割多重技術は大幅な値下げスペースがあり、将来的にはこの製品には一定の市場ポテンシャルがあります。

 

7.データセンター向けの100GQSFP28の展望

  ● 100G QSFP28 SR4

上記の関連する分析に基づいて、それは簡単に推測されるかもしれません  100G QSFP28 SR4は、将来的に将来の市場を享受しています。 これは、次の側面で分析できます。まず、IEEE802.3標準化団体の観点から、100G Base-SR4は現在標準化されたアプリケーションですが、他の802.3つの製品はまだIEEEXNUMX標準化団体によって承認されていません。

 

第二に、 SR4 を通じて100Gデータセンターアプリケーションを直接サポートできます MTP / MPOからLCへのブレークアウトケーブル 8本のファイバーまたは4本のデュプレックスチャネルで構成されます。 100Gbps光インターコネクト用に25つの独立したチャネルがあり、各チャネルはXNUMXGbpsに対応しているため、スイッチのさまざまなインターフェイスを統合し、トラフィック使用率のコストを削減できます。

 

 

第三に、4つの典型的なモデル間の比較に基づいて、 100G QSFP28–SR4は現在、最も費用効果の高いソリューションのXNUMXつです。 最後になりましたが、既存のものに基づいています 40GBase-SR4 ケーブルシステムであるSR4のケーブルシステムは、100Gの需要を満たすために直接アップグレードできるため、40Gデータセンターのアップグレードに適したソリューションになります。

● 100G QSFP28-SWDM4

100Gベース-SWDM4は、ファイバーの数を100％削減できるSWDMテクノロジーのおかげで、通常の75G速度を達成できる可能性があります。 これは、ケーブルシステムを簡素化する場合に管理可能であり、高密度のアプリケーションに適しています。     

 

さらに、SWDMテクノロジーはより長い伝送距離をサポートします。 WBMMFを使用した光ファイバーは、300メートルの距離に達すると予想されます。これは、ほとんどのデータセンターのバックボーン距離要件に適しています。

 

さらに、VCSEL光源でサポートされているSWDM光トランシーバーのコストはSR4のコストとほとんど変わりません。 現在の市場ではSR30よりも50〜4％高い価格になっているかもしれませんが、技術的には優位に立っています。

 

SWDMの市場シェアは、4Gの開始時のSR100ほど大きくはありません。 ただし、100GBaseSWDMアプリケーションは次のフェーズで指数関数的に増加すると予測されます。 より多くのユーザーがデータセンターの更新と容量拡張のためにSR4を利用するという現在の状況と比較して、新しいデータセンターの一部のユーザーはSWDM製品を好むでしょう。

 

● 100G QSFP28-PSM4

MMFに基づくアプリケーションと比較すると、100GBase-PSM4は、データセンターバックボーンの500％の要件を満たすことができる、リンク距離が98メートル以上の並列シングルモード光ファイバーを介してデータを送信します。 高価な従来のシングルモードトランシーバーとは異なり、PSM4テクノロジーに裏打ちされたトランシーバー（アクティブとパッシブの両方）は、MMFよりもSMFのコストが低いこともあり、コスト競争力があります。 これは、トランクメートルの平均の長さが300メートルを超える場合によく例証できます。

         

PSM4は、特に大規模なデータセンターや一部のインターネットIDCのユーザーにとって、100G市場である程度のシェアを獲得すると予測されています。 ただし、MTP / MPOに基づくSMFインターフェイスは環境の影響を受けやすく、オンサイトメンテナンスのコストが高くなります。 さらに、PSM4の大幅なコスト削減はめったに見られません。 したがって、これらすべての欠点により、100Gアプリケーション市場での主流化が妨げられる可能性があります。

 

● 100G QSFP28 CWDM4

100G QSFP28-CWDM4 最大3KMに達することができる長いリンク距離によって、他の2つのタイプとは異なります。 これは、超大規模なデータセンターバックボーンアプリケーションや、データセンター工業団地のデータセンタービルのバックボーン間の100G接続に適しています。

 

事実 100G QSFP28–CWDM4、QSFP28-100G-IR4とも呼ばれます IEEE標準化団体によって承認されていないため、100Gデータセンターの主流のアプリケーションになることは控えています。 しかし、それは超大規模100Gデータセンターのバックボーンアプリケーションのニッチ市場の一部になるでしょう。

 

8. 100GQSFP28シングルラムダトランシーバー

従来の100GQSFP28光モジュールとは異なり、QSFP100 DR28、FR1などの1Gシングルラムダ光トランシーバーのフルシリーズ、LR1、 PAMチップを統合し、回路側の4チャネル25GbpsNRZ信号を単一の53Gボーレートに変換します。 言い換えると、100GビットレートのPAM4信号は、ドライバと変調器を介して単一波の100G光信号になり、それを光チャネルに送信します。 次に、この信号は単一波長（通常は1310nm）を使用して伝搬されます。 単一の100GbpsPAM4レーンにより、モジュールに必要なレーザーはXNUMXつだけです。 これにより、コストが大幅に削減されると同時に、将来の世代のネットワークと互換性があります。 

 

まとめ

市場には100Gアプリケーションに関するさまざまなインターフェース技術があります。 100G QSFP28（Quad Small Form-Factor Pluggable 28）光トランシーバーは 世界的に使用されている internet service providers、 mオビル operators、および dATA cQSFP28トランシーバーが100Gの主要なフォームファクターになったときに入ります。 IEEE 28ba /4bmで定義されたQSFP4SR4 LR4、ER802.3 Lite、ZR802.3、4G CWDM100MSAおよび4GAOCで指定されたCWDM100モジュールなどの光ファイバートランシーバーはすべて、データセンターの主流のデータ接続です。 最初に各タイプを明確にしてから、ネットワークの需要に最適なタイプを選択する必要があります。