100G QSFP28 ZR4: a melhor escolha para 100G DCI de longa distância

Com o desenvolvimento da Ethernet 100G se tornando uma tendência, a demanda por módulos ópticos 100G está aumentando, e hoje os módulos ópticos 100G respondem por uma grande parte do custo de construção da rede. Três soluções surgiram em DCI 100G 80km (Data Center Interconnect), a saber 100G coerente, 100G PAM4 DWDM, e 100G QSFP28 ZR4. Este artigo apresenta os módulos ópticos 100G QSFP28 ZR4 e os compara com os dois primeiros para discutir por que o QSFP28 ZR4 é a melhor escolha para DCI 100G de longo curso.

 Introdução de 100G QSFP28 ZR4

O transceptor óptico 100G QSFP28 ZR4 é usado para conectar switches, roteadores e equipamentos de transmissão no data center, e a distância de transmissão é de até 80 km em fibra monomodo (SMF).

O módulo óptico 100G QSFP28 ZR4 é totalmente compatível com o padrão industrial QSFP28 e MSA associado, conforme descrito no último SFF-8665/8636, e está disponível com diagnóstico digital por meio da interface I2C. Ele também é compatível com as especificações relacionadas ao IEEE 802.3 100GBASE-ZR4. Além disso, o módulo suporta a taxa de transmissão padrão KR4 FEC (Forward Error Correction), que ajudará a detectar e corrigir erros no lado receptor para melhorar a qualidade geral do link.

Princípio de funcionamento de 100G QSFP28 ZR4

No final da transmissão, os quatro canais de dados seriais (NRZ, Not Return to Zero) são recuperados pelo CDR e passados ​​para quatro drivers de laser com comprimentos de onda centrais de 1296nm, 1300nm, 1305nm e 1309nm, respectivamente. O sinal óptico é multiplexado para uma fibra monomodo (SMF) por meio de um conector LC padrão. Na extremidade de recepção, os sinais ópticos dos quatro canais são amplificados por SOA e depois desmultiplexados por um demultiplexador óptico integrado. Cada sinal óptico é recuperado por um detector de PIN e, em seguida, passado por um amplificador de transimpedância e CDR para um driver de saída compatível com CAUI-4, conforme mostrado na figura a seguir:

100G QSFP28 ZR4 Bloco Diagrama

Três tipos de soluções para 100G 80km DCI

Redes de área metropolitana e DCI (Data Center Interconnect) referem-se a data centers muito grandes e grandes switches de rede conectados dentro das cidades. Eles precisam de muitas conexões de alta largura de banda a uma taxa de dados de 100 G+, o que exige que os módulos ópticos simplifiquem a operação, reduzam o espaço e reduzam o custo e o consumo de energia.

• 100G Coerente

Tradicionalmente, os fornecedores de switch usam CFP / CFP2 módulos óticos coerentes em seus dispositivos DCI. A tecnologia coerente é geralmente usada para transmissão óptica metropolitana de longa distância. Tecnologias de modulação mais avançadas, como QPSK, 8QAM ou 16QAM, podem dobrar, triplicar ou quadruplicar a taxa de bits. Porém, esse tipo de modulação necessita de tecnologia avançada, ou seja, detecção coerente e DSP no lado do receptor para corrigir a dispersão. Embora o custo por bit ainda seja uma preocupação, o custo do componente é muito alto e o módulo óptico precisa de espaço e um orçamento de energia suficiente, que só está disponível nos pacotes plugáveis ​​do CFP e CFP2. Obviamente, os módulos coerentes também podem ser inseridos na placa do switch / roteador do cenário IPoDWDM. No entanto, devido ao grande consumo de energia e ao tamanho do módulo CFP / CFP2, são necessárias placas de linha especiais.

• 100G PAM4 DWDM

O módulo óptico PAM4 foi projetado para responder à necessidade de um módulo óptico para links de curta distância. Antes do PAM4, o formato de modulação binário NRZ era usado para redes de transmissão de dados de 100G de longa distância e 40G. O PAM4 vem com quatro padrões de código diferentes para codificar dois bits de dados, de modo que a largura de banda da conexão pode ser dobrada com este formato de modulação. Além disso, os módulos ópticos PAM4 podem ser usados ​​diretamente nos switches de redes DWDM incorporadas, o que é uma solução simples e econômica para clientes que desejam construir redes de dados DWDM incorporadas. No entanto, a desvantagem desta solução é que 100G DWDM QSFP28 O PAM4 exige o uso de sistemas de amplificação e compensação de dispersão no enlace óptico quando a distância de transmissão for superior a 5km, o que resulta em maiores custos de ponta a ponta.

QSFP28 PAM4 DWDM a 100G 80km DCI

• 100G QSFP28 ZR4

QSFP28 ZR4 supera as desvantagens das duas soluções acima. Após a otimização de custos, o 100G ZR4 QSFP28 suporta Ethernet 100G e pode realizar transmissão até 80 km. Além disso, QSFP28 ZR4 é pequeno em tamanho e baixo consumo de energia. Ele pode fornecer uma solução ponto a ponto no data center sem implantar a versão antiga da interface CFP / CFP2 e pode operar em um link ponto a ponto de até 80 km sem amplificação óptica e compensação de dispersão. Esta é uma verdadeira solução plug-and-play.

Como mostra a figura abaixo:

Resumo

Resumindo, entre as três soluções para 100G 80km DCI (Data Center Interconnect), o 100G QSFP28 ZR4 tem vantagens significativas de custo e energia em relação às soluções coerentes e pode alcançar transmissão óptica ponto a ponto sem implantar equipamentos redundantes e complexos. 100G QSFP28 ZR4 é o mais preferido em aplicações DCI de longa distância.