200G 광 트랜시버 개요: QSFP56 대 QSFP-DD

최근 몇 년간 광통신 및 상호접속 네트워크의 급속한 발전과 함께 사용자의 네트워크 수요도 이에 따라 급증하여 통신 백본 네트워크의 트래픽이 연간 50~80%의 빠른 속도로 증가하고 있습니다. 년도. 사용자의 요구를 충족시키기 위해 광통신의 전송 속도도 이전의 10G, 25G 및 40G 개발에서 오늘날의 100G, 200G, 400G 등으로 발전했습니다. 100G 광 모듈이 시장의 주류가되었지만 , 대역폭, 포트 밀도 및 시스템에서 소비하는 에너지 양에 대한 요구 사항은 여전히 ​​증가하고 있으며, 이는 기술을 200G, 400G 또는 더 높은 속도 시스템으로 더욱 발전시킵니다. 이 기사에서는 200G 광 모듈에 대한 자세한 소개를 제공하고 이 떠오르는 별에 대해 알려줄 것입니다.

1. 200G 광 트랜시버는 무엇입니까?

현재 200G 광 모듈에는 200G QSFP56 및 200G QSFP-DD의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 첫째, 40G QSFP+ 및 100G QSFP28의 진화인 QSFP56(Quad 50 Gigabits Small Form-factor Pluggable)은 200G 이더넷용으로 특별히 설계되었습니다. QSFP56은 QSFP 폼 팩터에서 4 x 50~56Gb/s를 나타냅니다. QSFP+ 및 QSFP28과 비교할 때 QSFP56 폼 팩터는 200 x 4G 채널을 지원하는 50G QSFP로서 더 높은 네트워크 속도를 달성할 수 있습니다. QSFP+ 및 QSFP28에서 QSFP56으로의 가장 중요한 변경 사항은 QSFP56이 NRZ 인코딩에서 PAM4 인코딩으로 변경된다는 것입니다. QSFP56 광 모듈은 QSFP56 SR4 및 QSFP56 FR4의 두 가지 주요 패키지 형태로 제공됩니다.

QSFP-DD(Quad Small Form Factor Pluggable Double-density) 광 트랜시버는 IEEE802.3bs 및 QSFP-DD MSA 표준을 준수합니다. "이중 밀도"는 모듈이 표준 QSFP28 모듈에 비해 두 배의 고속 전기 인터페이스를 지원함을 의미합니다. NRZ 변조 기술을 사용하면 25G 네트워크 전송에서 최대 8G x 200(채널)의 데이터 속도를 달성할 수 있습니다. 한편, PAM4 변조 기술을 사용하면 데이터 속도가 50G x 4(채널)에 도달할 수 있어 고성능 컴퓨팅 데이터 센터 및 클라우드 네트워크를 위한 400G 네트워크 전송이 가능합니다. QSFP-DD 모듈은 400Gbps를 지원할 수 있는 반면 QSFP56은 200Gbps까지만 도달할 수 있으므로 QSFP56 패키지 형식은 200G 광 모듈에서 더 일반적으로 사용됩니다.

2. 200G QSFP56 대 200G QSFP-DD: 다른 변조 기술

200G 광 모듈에는 두 가지 기술 방향이 있습니다. 하나는 4x50G PAM4 네트워크입니다. QSFP56 패키지; 다른 하나는 QSFP-DD 패키지의 8x25G NRZ 네트워크입니다. 요컨대, NRZ(0으로 돌아가지 않음)는 논리 1과 논리 0을 나타내는 두 가지 전압 레벨을 가진 변조 기술입니다. 전압은 문자 그대로 "4으로 돌아가지" 않습니다. 논리 2은 11개의 전압 레벨을 사용하여 10비트 논리(01, 00, XNUMX 및 XNUMX)의 XNUMX개 조합을 나타내는 음의 PAMXNUMX입니다.

PAM4 기술과 비교할 때 200G NRZ(8X25G)는 저전력 소비, 짧은 대기 시간 및 쉬운 배치라는 이점이 있으므로 200G NRZ는 데이터 센터 내에서 저비용 광 상호 연결을 실현할 수 있습니다. 200G NRZ 광 모듈 중에서 QSFP-DD LR4 및 QSFP-DD ER4가 일반적으로 사용 가능합니다.

• 200G QSFP-DD LR4

200G QSFP-DD LR4는 8Gb/s의 25채널 또는 4Gb/s의 50채널 전기 입력 데이터를 LWDM 광 신호로 변환합니다. 광 인터페이스용 이중 LC 커넥터와 전기 인터페이스용 76핀 커넥터가 포함되어 있습니다. 장거리 시스템에서 광 분산을 최소화하기 위해 이 모듈에 SMF(Single-Mode Fiber)를 적용해야 합니다. 최대 10km의 광섬유 전송을 지원하려면 호스트 FEC가 필요합니다.

• 200G QSFP-DD ER4

이 모듈은 채널당 4G에서 작동하는 LWDM4 1295.56, 1300.05, 1304.58 및 1309.14nm 중심 파장에 50개의 독립 채널을 통합합니다. 광 인터페이스용 이중 LC 커넥터와 전기 인터페이스용 76핀 커넥터가 포함되어 있습니다. 장거리 시스템에서 광 분산을 최소화하기 위해 이 모듈에 SMF(Single-Mode Fiber)를 적용해야 합니다. 30G FEC로 최대 200km, 내장 PFEC로 40km를 지원할 수 있습니다.

NRZ와 달리 4G 전송을 위한 50x4Gbps PAM200 기술은 25G 전송을 위해 200개의 200G 채널을 사용할 필요가 없으므로 광섬유 비용을 절감하고 링크 손실을 줄입니다. 4G PAM56 광 모듈 중에서 QSFP4 SR56 및 QSFP4 FRXNUMX가 가장 일반적으로 사용됩니다.

• 200G QSFP56 SR4

XNUMXD덴탈의 QSFP56 SR4 전이중 광 모듈 off4개의 독립적인 전송 및 수신 채널은 각각 53.125m의 OM200 다중 모드 파이버에서 총 데이터 속도 70Gb/s에 대해 3Gb/s 작동이 가능합니다. MTP/MPO-12 APC 커넥터가 있는 광섬유 케이블을 QSFP56 SR4 모듈 콘센트에 꽂을 수 있습니다. 4개의 병렬 레인 모두의 중심 파장은 850nm입니다. 여기에는 광 인터페이스용 광 MPO-12 APC 커넥터와 전기 인터페이스용 38핀 커넥터가 포함되어 있습니다.

• 200G QSFP56 FR4

200G FR4 모듈은 구동되는 4파장 EML에 의해 200채널 4Gb/s(PAM4) 전기 입력 데이터를 CWDM 광 신호(빛)로 변환합니다. 4개의 CWDM 채널의 중심 파장은 ITU-T G.1271에 정의된 CWDM 파장 그리드의 구성원으로 1291, 1311, 1331 및 694.2nm입니다. 광 인터페이스용 이중 LC 커넥터와 전기 인터페이스용 38핀 커넥터가 포함되어 있습니다. 2km 광통신 애플리케이션용으로 설계되었습니다.

3. 200G 이더넷 광 송수신기 전기 인터페이스 솔루션

200G IEEE 프로토콜 표준은 400G 표준보다 늦게 출시되었으며 200G 표준은 2015년에 제안되어 2018년에 승인되었습니다. IEEE802.3bs 사양은 200G 송수신기의 전기적 인터페이스 유형을 정의합니다. 200G 이더넷 광 트랜시버를 위한 전기 인터페이스 솔루션은 무엇입니까?

200G 광 트랜시버의 전기 인터페이스는 현재 NRZ 및 PAM4의 두 가지 신호 체계를 채택합니다.

• 200G NRZ 솔루션

NRZ 솔루션의 PHY 계층 구조의 개략도

200G NRZ 솔루션의 전기 인터페이스 이름은 200GAUI-8이며 8개 채널과 26.5625Gbps의 단일 채널 속도입니다. 200GAUI-8은 PMA와 PMA 사이에 적용됩니다. 트랜시버의 PMA 부분은 지터와 노이즈의 영향을 제거하기 위해 신호를 리샘플링할 수 있는 기어박스 칩 또는 리타이머 칩입니다.

200GAUI-8 전기 인터페이스

• 200G PAM4 솔루션

PAM4 솔루션의 PHY 계층 구조의 개략도

200G PAM4 솔루션의 전기적 인터페이스는 200GAUI-4이고 채널 수는 NRZ 솔루션에 비해 절반으로 줄었으며 단일 채널 속도는 26.5625GBd입니다. 200GAUI-8과 마찬가지로 200GAUI-4도 PMA와 PMA 사이에 사용됩니다. 트랜시버의 PMA 부분은 지터와 노이즈의 영향을 제거하기 위해 신호를 리샘플링할 수 있는 기어박스 칩 또는 리타이머 칩입니다.

200GAUI-4 전기 인터페이스

PMA와 PMA 사이의 전기적 인터페이스 유형 외에도 이 사양은 단일 모드 PMD 계층에서 광 전송을 위한 채널 수와 신호 속도를 정의하므로 PMA와 PMD 사이에는 다양한 유형의 인터페이스가 있습니다.

단일 모드 200G 이더넷의 기본 원칙은 400G 이더넷 사양의 변형을 기반으로 하며, 특히 PAM50의 4Gbps 전송 사용과 200Gbase-DR4, 200Gbase-FR4 및 200Gbase-LR4의 정의에 반영됩니다.

PMD
타입	채널	변조 형식	전송 속도	비트 오류율(BER)	광섬유	채널 삽입 손실	전송 거리
200GBASE-DR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER<2.4E-4	SMF	3dB	2m-500m
200GBASE-FR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER<2.4E-4	SMF	4dB	2m-2km
200GBASE-LR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER<2.4E-4	SMF	6.3dB	2km-10km

PMD의 200Gbase-DR4, 200Gbase-FR4 및 200Gbase-LR4 사양

PMD의 전송 유형을 일치시키기 위해 200Gbase-DR4의 PMA와 PMD 간의 신호 유형도 PAM4이며 200GAUI-8 또는 200GAUI-4 인터페이스와 일치할 수 있습니다.

경우 200Gbase-DR4 200GAUI-4 전기 인터페이스(PAM4)와 일치하는 경우 트랜시버 내부의 PMA 부품은 4방향 PAM4 리타이머입니다.

200GAUI-4 전기 인터페이스 및 4Gbase-DR4용 200방향 PAM4 리타이머

경우 200Gbase-DR4 200GAUI-8 전기 인터페이스(PAM4)와 일치하면 트랜시버 내부의 PMA 부품은 8방향 PAM4 기어박스에 대한 4방향 NRZ가 됩니다.

200GAUI-8 전기 인터페이스 및 8Gbase-DR4용 4방향 NRZ - 200방향 PAM4 기어박스

200Gbase-FR4는 200Gbase-LR4 및 DR4와 마찬가지로 파장이 다른 XNUMX개의 광 경로를 하나로 결합하여 내보내는 단일 모드 파장 분할 다중 방식을 사용한다는 점에서 유사합니다. 또한 PMD의 전송 유형을 일치시키기 위해 PMA와 PMD 사이의 신호 유형은 PAM4이며 200GAUI-8 또는 200GAUI-4 인터페이스와 일치시킬 수 있습니다. 만약 200Gbase-FR4/DR4는 200GAUI-4 전기 인터페이스와 비교할 때 트랜시버 내부의 PMA 부품은 4방향 PAM4 리타이머가 됩니다.

200Gbase-FR4/DR4용 4GAUI-200 전기 인터페이스 및 4방향 PAM4 리타이머

200GAUI-8 전기 인터페이스(PAM4)와 일치하는 경우 트랜시버 내부의 PMA 부품은 8방향 PAM4 기어박스에 대한 4방향 NRZ가 됩니다.

 200Gbase FR8/ DR8용 4GAUI-4 전기 인터페이스 및 200방향 NRZ - 4방향 PAM4 기어박스

200G 단일 모드 PAM4 솔루션은 2m에서 10km까지 전송이 가능합니다. 200GAUI-4 전기 인터페이스를 사용하는 경우 4채널 PAM4 리타이머가 트랜시버 내부에서 사용됩니다. 200GAUI-8 전기 인터페이스(PAM4)를 채택하고 트랜시버 내부의 PMA 부품은 8방향 NRZ에서 4방향 PAM4 기어박스를 사용하며 이는 제조업체에서 선택 사항입니다. FiberMall200G QSFP56 DR4/FR4 광 트랜시버는 모두 200GAUI-4 전기 인터페이스를 사용합니다.

4. 200G 광 트랜시버: 신규 데이터 센터를 위한 선택

2020년에는 COVID-19로 촉진된 온라인 서비스의 대규모 적용이 데이터 센터 시장에 새로운 성장 기회를 가져왔고 데이터 센터 기술의 업그레이드 및 업데이트를 가속화했습니다. 4K HD 비디오, 라이브 스트리밍 및 VR과 같은 새로운 애플리케이션은 네트워크 트래픽의 급속한 성장과 클라우드 컴퓨팅, IAA 서비스 및 빅 데이터와 같은 새로운 애플리케이션에 대한 수요를 촉진했습니다. 데이터 센터. 따라서 데이터 센터에서는 200G 또는 400G와 같은 더 높은 대역폭 전송이 실현되고 있습니다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 특히 DCN(Data Communication Network)을 위해 200G 및 400G를 표준화했습니다. 400G는 이르면 802.3년에 IEEE 2017bs 이더넷 표준에 의해 승인되었고 2013년에 원래 제안되었습니다. 반면에 200G는 2018년에 승인되었고 초기 제안은 2015년에 나타났습니다. 200G와 400G는 거의 동일한 표준 및 요구 사항을 가지고 있습니다. , 그러나 400G 광 트랜시버는 시장에서 널리 사용되지 않습니다. 그리고 200G 광 모듈의 경우 이를 제공할 수 있는 제조업체가 많지 않습니다. FiberMall은 예외입니다. 데이터 센터의 경우 100G에서 200G로 업그레이드하는 것이 최상의 솔루션입니다. 200G의 기술은 400G보다 성숙합니다. OEM(Original Equipment Manufacturer)과 타사 모듈 제조업체 간의 경쟁으로 인해 200G 광 모듈에 대한 더 많은 옵션을 제공하고 구매 비용을 절감합니다. 따라서 예산이 부족한 데이터 센터는 더 비싼 400G 업그레이드를 나중으로 연기하고 200G의 중간 방식을 먼저 채택할 수 있습니다. FiberMall은 200G QSFP200 트랜시버 전체 시리즈, QSFP56 AOC, 56G QSFP-DD 트랜시버 및 QSFP-DD AOC.