Como saber a partir dos módulos 100G QSFP28 LR4, PSM4 e CWDM4 claramente

O 100G está a todo vapor para transitar para o mainstream. Atualmente, existem quatro tipos mais comuns de transceptores ópticos 100G QSFP28 para aplicações de data center, ou seja, QSFP28SR4, QSFP28 LR4, QSFP28 PSM4 e QSFP28 CWDM4. As comparações entre os três últimos serão discutidas nesta passagem para ajudá-lo a selecionar seus 100G modo de aplicação corretamente.

1. Visão geral of 100G QSFP28 CWDM4 Óptico transceiver 

Os requisitos para taxas de transmissão de dados estão ficando cada vez mais altos, e o mercado de transceptores ópticos 100G QSFP28 está se expandindo rapidamente. A organização IEEE desenvolveu dois padrões de transceptor óptico para redes 100G: 100G QSFP28 SR4 e 100G QSFP28 LR4. Mas, na prática, devido à variedade de comprimentos de link de fibra, esses dois padrões não podem implantar data centers da maneira mais econômica. Portanto, a organização CWDM4 MSA desenvolveu o padrão 100G QSFP28 CWDM4 com uma distância de transmissão de 2 km.

100G QSFP28 CWDM4 é um padrão publicado pela organização CWDM4 MSA em 2014. É um modo de transmissão 100G baseado na tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda grosso (CWDM) de modo único. O transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 que está em conformidade com este padrão adota uma interface LC duplex. Os 4 comprimentos de onda centrais de 1271nm, 1291nm, 1311nm e 1331nm são usados ​​para transmissão de sinal óptico (como mostrado na tabela abaixo), e cada banda transmite 25G.

Através da tecnologia CWDM, o transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 pode multiplexar os quatro comprimentos de onda centrais acima em uma fibra monomodo para transmissão. Deve-se notar que, para garantir a estabilidade do sistema de transmissão de fibra óptica, o transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 deve ser usado para o link de fibra óptica com a função de correção de erro direta (FEC).

Pista de comprimento de onda	Comprimento de onda central	Faixa de comprimento de onda
Lane1	1271 nm	1264.5 a 1277.5 nm	Tx0, Rx0
Lane2	1291 nm	1284.5 a 1297.5 nm	Tx1, Rx1
Lane3	1311 nm	1304.5 a 1317.5 nm	Tx2, Rx2
Lane4	1331 nm	1324.5 a 1337.5 nm	Tx3, Rx3

O APplicação of 100G QSFP28 CWDM4:

100G QSFP28 CWDM4 pode ser aplicado ao data center 100G CWDM4 Ethernet, computação de alto desempenho InfiniBand EDR e rede de armazenamento.

100G QSFP28 CWDM4 Fator de forma:

O transceptor óptico 100G CWDM4 usa o fator de forma QSFP28, que é um transceptor óptico que pode ser usado para suportar transmissão 100G. Ele fornece uma solução ideal para a demanda atual de aumento das taxas de transmissão em data centers ultragrandes. O tamanho do fator de forma do QSFP28 é menor do que o dos transceptores ópticos CFP4, o que significa que os transceptores ópticos QSFP28 têm uma densidade de porta mais alta no switch.

A função de monitoramento de diagnóstico digital (DDM) do 100G QSFP28 CWDM4:

O transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 possui uma função DDM integrada, que pode monitorar efetivamente os importantes parâmetros de desempenho do transceptor óptico, como potência óptica transmitida, potência óptica recebida, temperatura e tensão da fonte de alimentação, corrente de polarização do laser e informações de aviso .

O Custo of 100G QSFP28 CWDM4:

O transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 pode ser atualizado diretamente de 25G para 100G sem passar por 40G, o que reduz bastante o custo do sistema de fiação.

Características do 100G QSFP28 CWDM4:

Tome o transceptor óptico 100G QSFP28 CWDM4 da FiberMall (QSFP28-100G-IR4) como exemplo:

• 1 Gb / s, cada taxa de bits de faixa 25.78 Gb / s
• Transmissão de até 2km em fibra monomodo (SMF) com FEC
• LAN WDM DFB laser e PINreceiver
• Interface I2C com monitoramento de diagnóstico digital integrado
• Pacote QSFP28 MSA com conector LC duplex
• Fonte de alimentação única + 3.3 V
• Projeto MUX / DEMUX de 4 pistas CWDM
• 100G CWDM4 MSA Especificações Técnicas Rev1.1
• Consumo máximo de energia 3.5W
• Temperatura da caixa de operação: 0 a + 70 ° C
• Está em conformidade com a Diretiva da UE 2011/65 / UE (RoHS 6/6)

Aplicação:

• Interconexão de data center
• 100G Ethernet
• Interconexão Infiniband QDR e DDR
• Rede corporativa

Quais são as vantagens do 100G CWDM4 QSFP28 em comparação com outros 100G ópticos transceivers?

Os transceptores ópticos 100G QSFP28 CWDM4, em aplicações de data center, têm mais vantagens de preço do que os transceptores ópticos 100G QSFP28 PSM4 em transmissão de média e longa distância; em comparação com os transceptores ópticos 100G QSFP28 LR4, com um campo de aplicação mais amplo, então a demanda também será maior; a vantagem de preço é excelente em comparação com os transceptores ópticos 100G QSFP28 LR4.

Com o crescimento contínuo do tráfego de dados, a tendência de data centers de grande escala e planos promove o desenvolvimento de transceptores ópticos em dois aspectos: a atualização dos requisitos de taxa de transmissão e o aumento dos requisitos de quantidade. Para um grande número de transceptores ópticos usados ​​em data centers, o baixo custo e a distância de transmissão são, sem dúvida, o foco de consideração. Portanto, o CWDM4 tornou-se o mainstream dos data centers de computação em nuvem 100G.

2. Visão geral do transceptor óptico 100G QSFP28 LR4

Há muito tempo, a cadeia da indústria de transceptores ópticos era muito caótica. Cada fabricante tinha sua própria estrutura de pacotes com várias interfaces e tamanhos diferentes. Para resolver este problema, surgiu o acordo multi-fonte (MSA). Todos os fabricantes seguem o padrão proposto pela MSA para unificar a estrutura de pacotes e interfaces relacionadas dos transceptores ópticos, que é semelhante à padronização das portas de carregamento de celulares. Para 100G, os padrões definidos pela MSA incluem 100G PSM4 MSA, 100G CWDM4 MSA e 100G Lambda MSA.

Além dos padrões da série 100GBASE propostos no IEEE, por que a MSA também propôs os padrões PSM4 e CWDM4? 100GBASE-SR4 e 100GBASE-LR4 são as especificações de interface 100G mais usadas definidas pelo IEEE. No entanto, para cenários de interconexão de data center em larga escala, a distância suportada por 100GBASE-SR4 é muito curta para atender a todos os requisitos de interconexão e o custo de 100GBASE-LR4 é muito alto. Por isso, a MSA traz ao mercado soluções de interconexão de média distância, e PSM4 e CWDM4 são os produtos dessa revolução. É claro que a capacidade do 100GBASE-LR4 cobre completamente a do CWDM4, mas no cenário de transmissões de 2 km, a solução CWDM4 tem um custo menor e é mais competitiva.

100G QSFP28 LR4 e 100G QSFP28 CWDM4 são semelhantes em princípio. Ambos usam dispositivos ópticos MUX e DEMUX para multiplexar por divisão de comprimento de onda 4 canais paralelos de 25G para um link de fibra de 100G. No entanto, existem algumas diferenças entre os dois.

Em nome de 100G QSFP28 LR4, LR significa longo alcance, ou seja, 10Km; 4 significa quatro canais, ou seja, 4*25G, que são combinados para formar um transceptor óptico de 100G que pode transmitir 10Km.

2.1 Dispositivos ópticos MUX/DEMUX usados ​​por 100G QSFP28 LR4 são mais caros

O CWDM4 define um intervalo CWDM de 20 nm porque a característica de desvio de temperatura do comprimento de onda do laser é de cerca de 0.08 nm/°C, a mudança de comprimento de onda na faixa de trabalho de 0 ~ 70° C é de cerca de 5.6 nm e o próprio canal também precisa deixar algum bandas de isolamento.

Canal 1: 1264.5~1277.5nm

Canal 2: 1284.5~1297.5nm

Canal 3: 1304.5~1317.5nm

Canal 4: 1324.5~1337.5nm

E 100G QSFP28 LR4 define o intervalo LAN-WDM de 4.5 nm.

Canal 1: 1294.53~1296.59nm

Canal 2: 1299.02~1301.09nm

Canal 3: 1303.54~1305.63nm

Canal 4: 1308.09~1310.19nm

Quanto maior o espaçamento do canal, menores os requisitos para o dispositivo óptico MUX/DEMUX, o que pode economizar custos.

2.2 O Laser usado pelo 100G QSFP28 LR4 é mais caro e consome mais energia

100G QSFP28 CWDM4 usa DML (Laser Modulado Direto), enquanto 100G QSFP28 LR4 usa EML (Laser Modulado de Eletroabsorção). O DML é um único laser e o EML é composto por dois dispositivos, um é o DML e o outro é o modulador EAM. O princípio do DML é conseguir a modulação do sinal modulando a corrente de injeção do laser. Uma vez que o tamanho da corrente de injeção irá alterar o índice de refração da região ativa do laser, resultando em deslocamento de comprimento de onda (chirp) e resultando em dispersão, o que é muito difícil de realizar modulação de sinal de alta velocidade e transmissão de longa distância. 10KM não é suficiente para DML, então só posso ir para EML.

Nota: Chirp refere-se a um sinal cuja frequência muda (aumenta ou diminui) ao longo do tempo, que soa semelhante ao chilrear do canto dos pássaros.

2.3 100G QSFP28 LR4 você merece...s TEC Adicional (Resfriador Termoelétrico)

Devido ao intervalo de apenas 4.5 nm entre canais adjacentes de 100G QSFP28 LR4, o laser precisa ser colocado no TEC para controle de temperatura. O chip TEC Driver precisa ser colocado no circuito, e o Laser também deve ser integrado ao material TEC, o que leva a um custo maior para o LR4 do que para o CWDM4.

Com base nos três pontos acima, os transceptores ópticos do padrão 100G QSFP28 LR4 custam mais, então o padrão 100G CWDM4 proposto pela MSA complementa bem a lacuna causada pelo alto custo do 100GBASE-LR4 em 2km.

3. 100G QSFP28 CWDM4 VS LR4

● recursos

100G QSFP28 CWDM4 é compatível com o padrão especialmente formulado para a implantação de 100G links de dados dentro de 2 km do data center. A interface do módulo óptico QSFP28 CWDM4 está em conformidade com a especificação de interface óptica de modo único duplex 2km 100G, e a distância de transmissão pode chegar a 2km. É o módulo óptico da série 100G QSFP28 mais usado em data centers.

Por comparação, 100G QSFP28 LR4 possui todos os recursos do QSFP28 CWDM e é mais econômico e competitivo na aplicação de transmissão de 2km.

● Princípio de funcionamento

100GQSFP LR4 e CWDM4 são fundamentalmente semelhantes in a maneira como eles funcionam. Both deles multiplexar 4 canais 25G paralelos em um link de fibra 100G NFT`s dispositivos ópticos MUX e DEMUX. QSFP LR4 transmite Sinal Ethernet 100G em 4 comprimentos de onda centrais, ou seja 1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58 nm, e 1309.14nm. A dois modelo de interfaces e guarante que os mesmos estão ilustrado da seguinte forma:

◮QSFP28 LR4 esquemático Diagrama

◮CWDM4 esquemático Diagrama

● Diferenças de custo

Embora ambos sejam os principais aplicativos ópticos 100G QSFP28 para IDC, o custo entre os dois módulos é diferente, o que se reflete nos seguintes aspectos:

◇ Os dispositivos ópticos MUX / DEMUX implantado by QSFP CWDM4 e guarante que os mesmos estão menos caro do que o 100G QSFP28 LR4.

◇ O laser in o LR4 módulo é mais dispendioso e consome mais energia.

◇ LR4 requer TEC adicional (refrigerador termoelétrico de semicondutor)

Com base no acima comparação, módulo ópticoé compatível com o padrão QSFP28 LR4 são mais caros, enquanto que o 100G QSFP28 CWDM4 padrão proposto pela MSA tem bem complementado a lacuna causada pelo alto custo do QSFP28 LR4 dentro de 2km transmissão.

4. 100 G QSFP28 PSM4 VS QSFP28 CWDM4

● Características para 100G PSM4 e CWDM4

Além do transceptor QSFP28 CWDM4, 100G QSFP28 PSM4 é uma das soluções alternativas em distância de transmissão intermediária. Mas quais são os prós e contras do PSM4 em comparação com CWDM4?

O transceptor óptico QSFP28 PSM4 é uma solução de interconexão 100G de quatro canais sobre um SMF paralelo e é usado principalmente para aplicação de link de 500m. O SMF de 8 núcleos cria quatro canais independentes (4 para transmissão e 4 para recepção) para interconexões ópticas de 100 Gbps, e a taxa de transmissão de cada canal é de 25 Gbps.

Cada direção de sinal usa quatro canais independentes do mesmo comprimento de onda de 1310 nm. Portanto, os dois transceptores geralmente se comunicam via fibra de 8 MTP / MPO cabo de fibra óptica monomodo. A distância máxima de transmissão do PSM4 é 500m.

● Princípio de operação para 100G PSM4

Para a teoria funcional do 100G QSFP28 PSM4, consulte a figura a seguir para saber como ele transmite sinais.

◮QSFP28 PSM4 esquemático Diagrama

● Diferenças de custo e tecnologia

Resumidamente, o módulo óptico 100G QSFP28 CWDM4 é projetado com um multiplexador de divisão de comprimento de onda embutido, tornando-o mais caro do que QSFP28 PSM4 módulos ópticos. No entanto, os transceptores CWDM4 requerem apenas duas fibras monomodo para transmissão bidirecional, o que é muito menor do que as 8 fibras monomodo do PSM4. E QSFP28 CWDM4 transmite sinal Ethernet 100G através 4 comprimentos de onda de 1271nm, 1291nm, 1311 nm e 1331 nm, respectivamente.

Conforme a distância do link aumenta, o custo total da solução PSM4 aumenta rapidamente. Portanto, se deve selecionar um PSM4 ou a solução de interconexão CWDM4 deve ser decidida de acordo com sua necessidade real no aplicativo. O gráfico a seguir mostra algumas das diferenças tecnológicas entre os dois módulos.

Módulo óptico	Transceptor CWDM4	Transceptor PSM4
Transmissor Ótico	4 DML (20nm de intervalo de comprimento de onda)	4 moduladores de fótons de silício integrados e 1 DFB
Multiplexador de divisão de comprimento de onda	necessário	desnecessário
Interface	Conector LC Duplex	Conector MPO / MTP (8 núcleos)
Comprimento do link	<2km

Conclusão

Quanto a como escolher os transceptores ópticos interconectados no data center 25G/100G, é recomendável que você consulte os seguintes padrões:

∙Para cenários de interconexão de curta distância 100G (TOR-LEAF) não excedendo 100 metros, use transceptores ópticos 100GBASE-SR4 QSFP28;

∙Para cenários de interconexão de médio alcance 100G (LEAF-SPINE) de 100 metros a 500 metros, use transceptores ópticos 100G PSM4 QSFP28;

∙Para cenários de interconexão 100G de média e longa distância (LEAF-SPINE, SPINE-CORE) de 500 metros a 2km, use transceptores ópticos 100G CWDM4 QSFP28;

∙Para cenários de interconexão de longa distância (CORE-MAN) superiores a 2 km, use transceptores ópticos 100GBASE-LR4 QSFP28.

Para fornecedores de transceptores ópticos, alta velocidade, baixo consumo de energia e baixo custo são os principais critérios para os requisitos futuros de transceptores ópticos de data centers. Existem diferentes soluções em termos de distância de transmissão, modo de modulação, temperatura de operação e fator de forma, que precisam ser selecionadas com base em fatores como cenários de aplicação e custo.