QSFP28 ZR4 – A melhor escolha para transmissão de longa distância 100G

Com a maior demanda das pessoas por largura de banda, as redes 100G se desenvolveram rapidamente. Para atender aos requisitos de transmissão de longa distância 100G, uma variedade de soluções foi produzida: série 4x25G NRZ, série 100G PAM4 e série coerente.

A tecnologia 4*25G NRZ é a solução de transceptor óptico 100G mais popular atualmente, composta por quatro grupos de transmissores e receptores. Para atender aos requisitos de transmissão de longa distância e economizar recursos de fibra óptica, a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda é geralmente usada para multiplexar quatro sinais ópticos por divisão de comprimento de onda em uma fibra óptica para transmissão. Existem muitos tipos de módulos ópticos 4x25G NRZ, e os de longa distância incluem LR4 (10km)/ER4 (40km)/ZR4 (80km).

Após anos de P&D e otimização, a FiberMall pode fornecer opções de maior distância e mais diversificadas do que o padrão, incluindo 100G QSFP28 LR4 / ER4 Lite / ER4 / eER4 e 100G QSFP28 ZR4 (amplamente utilizado em data centers) e 100G CFP LR4, 100G CFP2 LR4/ER4 e 100G CFP4 LR4 (amplamente utilizado em redes de transporte óptico).

Entre eles, o módulo óptico 100G QSFP28 ZR4 é usado principalmente para switches, roteadores e conexões de transmissão de longa distância em data centers. Adota a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda 4G NRZ de 28 canais (LWDM4) e é um transceptor full-duplex de 4 canais. É usado principalmente em 100G Ethernet, data centers, telecomunicações e outros cenários.

Em termos de recursos do produto, o módulo óptico 100G QSFP28 ZR4 adota um fator de forma QSFP28 hot-pluggable, a temperatura operacional é de 0°C-70°C e a velocidade máxima pode chegar a 103.125Gbps (4x25G NRZ). Quando o FEC é ligado no sistema, a distância de transmissão através de um par de fibras monomodo pode chegar a até 90km.

Em termos de estrutura, no transmissor, os dados seriais de quatro canais (NRZ) são recuperados pelo CDR e entregues a quatro drivers de laser que controlam quatro lasers com comprimentos de onda centrais de 1296nm, 1300nm, 1305nm e 1309nm. Os sinais ópticos são multiplexados para fibra monomodo por meio de conectores LC padrão. Na extremidade de recepção, os sinais ópticos dos quatro canais são amplificados por SOA e, em seguida, os sinais ópticos são desmultiplexados pelo desmultiplexador óptico integrado. Cada sinal óptico é recuperado por um detector de PIN e, em seguida, passado por um TIA e CDR para um driver de saída compatível com CAUI-4, conforme mostrado:

Enquanto isso, a FiberMall continua superando dificuldades, conduzindo pesquisas aprofundadas sobre a tecnologia PAM4 e desenvolvendo uma variedade de módulos ópticos de 100G de comprimento de onda único. Recentemente, foram lançados os 100G QSFP28 LR1 e 100G QSFP28 ER1 de longa distância, preenchendo a lacuna técnica da FiberMall no campo de onda única de 100G. Os três produtos de comprimento de onda único recém-lançados podem substituir 100GBASE-LR4/ER4 Lite e se tornar uma nova opção para transmissão de longa distância 100G em data centers.

A tecnologia coerente é a tecnologia-chave no campo da comunicação óptica de alta velocidade de ultra longa distância, temporariamente insubstituível no campo da transmissão de ultra longa distância superior a 90 km. A FiberMall fez avanços no campo da comunicação óptica coerente desde 2018, e tanto 100G CFP DCO quanto 100G CFP2 DCO módulos ópticos foram produzidos em massa.

Como esses módulos ópticos de longa distância de 100G são usados? Todos os módulos óticos de transmissão de longa distância 100G da FiberMall mencionados acima podem ser aplicados ao metro DCI, que podem se comunicar entre si, compartilhar dados e conteúdos e fornecer backup redundante para dois ou mais data centers. Devido aos requisitos de conexão de alta densidade e baixa potência dos data centers, QSFP28 módulos ópticos com menor encapsulamento e menor consumo de energia são frequentemente utilizados em data centers, e então a seleção específica é feita de acordo com as necessidades de distância de transmissão.

100G QSFP28	A distância de transmissão	Taxa de serviço	Taxa de porta óptica	Taxa de porta elétrica	Consumo de energia
LR4	10/20km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
ER4 Lite	30/40km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<3.8W
ER4	40km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
eER4	60km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
ZR4	80km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<6W
LR1	10/20km	100GE	1x100G PAM4	4x25G NRZ	<4W
ER1	30/40km	100GE	1x100G PAM4	4x25G NRZ	<4W

Tabela de parâmetros do módulo óptico 100G QSFP28 da FiberMall

O 4x25G adota a solução NRZ, com tecnologia mais madura e menor custo de dispositivo único, podendo ser interconectado diretamente com módulos ópticos 25G. O módulo óptico de onda única 100G usa modulação 100G PAM4, o que reduz a complexidade e o custo ópticos ao reduzir o número de transmissores e receptores ópticos de quatro para um, em comparação com a solução 4x25G. Ao mesmo tempo, o surgimento da tecnologia de transmissão 100G de onda única lançou as bases para o desenvolvimento da Ethernet 400G (4x100G). Em termos de seleção, se for um data center 25G/100G, escolha a solução 4x25G; se for um data center 100G/400G, escolha a solução 100G PAM4.

Todos os módulos ópticos 4G da série 25x100G da FiberMall atendem aos requisitos de taxa dupla de Ethernet e redes de transporte óptico e atendem às necessidades de ambientes de aplicativos de telecomunicações mais rigorosos. Quando 100G é adaptado para OTU, ele pode ser mapeado para OTU4 ou pode ser multiplexado inversamente para OTU2/3. De acordo com a forma de implementação específica da interface 100G, existem vários pares de caminhos de encapsulamento e mapeamento.

• O sinal serial de 100 G é mapeado para ODU4 (a taxa é de 112 Gbps)
• O sinal serial 100G é multiplexado inversamente para ODU2e, ODU2 e ODU3
• O sinal 100G é multiplexado inversamente para 10*10G ou 4×25G

100G	A distância de transmissão	Taxa de serviço	Taxa de porta óptica	Taxa de porta elétrica	Consumo de energia
PCP LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	10x10G/11G NRZ	<9W
CFP2 LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
CFP2 ER4	40km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	<9W
CFP4 LR4	10km	100GE/OTU4	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ

Tabela de Parâmetros do Transceptor Óptico 100G CFP/CFP/CFP4 da FiberMall

Os fatores de forma do CFP/CFP2/CFP4/QSFP28 estão diminuindo, e o consumo de energia está ficando cada vez menor na mesma distância de transmissão. Os clientes podem escolher os produtos com o menor consumo de energia de acordo com os fatores de forma necessários e a distância de transmissão do equipamento.

Os módulos ópticos coerentes de 100G são usados ​​principalmente para transmissão óptica do lado da linha em sistemas de divisão de comprimento de onda de 100G. Comparado com outros módulos ópticos do lado da linha, eles têm bom desempenho OSNR, sensibilidade, tolerância de dispersão e tolerância DGD. A tecnologia DWDM usando módulos coerentes é amplamente utilizada em redes de área metropolitana de 100G para atender aos requisitos de alta capacidade e longa distância.

Série coerente	Categoria	100G PCP DCO	100G CFP2 DCO
Modulação de linha		32 G Baud DP-QPSK	32 G Baud DP-QPSK
ZR 80km / 120km	Tolerância OSNR	17.0dB/ BER 4E-3	17.0dB/ BER 4E-3
	Consumo de energia típico	23W	18W
	Configuração FEC	HD-FEC	HD-FEC
MR 600km	Tolerância OSNR	15.5dB/ BER 3E-3	15.5dB/ BER 3E-3
	Consumo de energia típico	24W	19W
	Configuração FEC	HD-FEC	HD-FEC
LH 1200km	Tolerância OSNR	13.0dB/ BER 2E-2	13.0dB/ BER 2E-2
	Consumo de energia típico	31W	24W
	Configuração FEC	SD-FEC	SD-FEC

Tabela de parâmetros do módulo óptico coerente 100G da FiberMall

O pacote CFP2 tem quase metade do tamanho do pacote CFP, com menor consumo de energia e maior custo. Os clientes podem escolher de acordo com o fator de forma necessário para o dispositivo e seu próprio orçamento. Ao mesmo tempo, o FiberMall também é equipado com um subsistema coerente e econômico completo. O sistema possui recursos excelentes, como grande capacidade, tamanho pequeno, baixo consumo de energia e operação e manutenção simples. Acredita-se que pode trazer mais opções para data centers de pequeno e médio porte em todo o mundo.

Comparações de soluções 100G:

• Solução Coerente 100G:

Tradicionalmente, os fornecedores de switches usam transceptores coerentes CFP/CFP2 em seus equipamentos DCI. Técnicas coerentes são normalmente usadas para transmissão óptica metropolitana de longa distância, empregando técnicas de modulação mais avançadas, como QPSK, 8QAM ou 16QAM, que podem dobrar, triplicar ou quadruplicar a taxa de bits. No entanto, esta modulação requer uma técnica avançada de detecção coerente e DSP no lado do receptor para corrigir a dispersão cromática. Além disso, os custos dos componentes são altos e os módulos ópticos requerem espaço e um orçamento de energia suficiente e estão disponíveis apenas em pacotes conectáveis ​​CFP e CFP2. Obviamente, o módulo coerente também pode ser inserido na placa do switch ou do roteador no cenário IPoDWDM. No entanto, devido ao alto consumo de energia e ao grande tamanho dos módulos CFP/CFP2, são necessárias placas de linha dedicadas.

• 100G PAM4 DWDM

O mais recente desenvolvimento de 100G QSFP28 PAM4 DWDM oferece outra opção. No entanto, quando a distância de transmissão é superior a 5km, o PAM4 precisa usar um sistema de compensação de amplificação e dispersão no link óptico, o que leva a um maior custo de ponta a ponta. Os operadores DCI precisam implantar Mux/Demux, EDFA e DCM que podem não existir na rede atual. Além disso, esta solução não é compatível com 50GHz Mux/Demux.

Soluções de Transceptor DWDM QSFP28 PAM4

• 100G QSFP28 ZR4

100G QSFP28 ZR4 supera as deficiências das duas soluções acima. É otimizado em termos de custo, suporta Ethernet 100G e pode atingir até 80 km de transmissão. O QSFP28 ZR4 é empacotado em QSFP28 com tamanho pequeno e baixo consumo de energia, fornecendo uma solução ponto a ponto em data centers sem implantar interfaces CFP/CFP2 legadas e capaz de operar em links ponto a ponto de até 80 km sem compensação de amplificação e dispersão. É uma solução plug-and-play genuína.

Solução QSFP28 ZR4

Cinclusão:

Para resumir, na transmissão de 100G de longa distância, o 100G QSFP28 ZR4 tem vantagens significativas de custo e consumo de energia em comparação com uma solução coerente. Em comparação com a solução 100G PAM4 DWDM, não há necessidade de implantar equipamentos redundantes e complexos para obter transmissão óptica ponto a ponto. Portanto, 100G QSFP28 ZR4 é mais favorecido na transmissão de longa distância.