Как четко определить модули QSFP100 LR28, PSM4 и CWDM4 4G

100G набирает обороты, чтобы стать мейнстримом. В настоящее время существует четыре наиболее распространенных типа оптических приемопередатчиков 100G QSFP28 для приложений центров обработки данных, т.е. КСФП28 СР4, КСФП28 LR4, КСФП28 ПСМ4качества КСФП28 CWDM4. Сравнение между последними тремя будет обсуждаться в этом отрывке, чтобы помочь вам выбрать 10 вариантов.0G режим приложения правильно.

1. Обзор of 100G КСФП28 CWDM4 оптический приемопередатчик 

Требования к скорости передачи данных становятся все выше и выше, и рынок оптических приемопередатчиков 100G QSFP28 быстро расширяется. Организация IEEE разработала два стандарта оптических трансиверов для сетей 100G: 100G QSFP28 SR4 и 100G QSFP28 LR4. Но на практике из-за разной длины волоконно-оптических линий эти два стандарта не могут развертывать центры обработки данных наиболее экономичным способом. Поэтому организация CWDM4 MSA разработала стандарт 100G QSFP28 CWDM4 с дальностью передачи 2 км.

100G QSFP28 CWDM4 — это стандарт, опубликованный организацией CWDM4 MSA в 2014 году. Это режим передачи 100G, основанный на одномодовой технологии грубого мультиплексирования с разделением по длине волны (CWDM). Оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4, соответствующий этому стандарту, использует дуплексный интерфейс LC. Четыре центральные длины волн 4 нм, 1271 нм, 1291 нм и 1311 нм используются для передачи оптического сигнала (как показано в таблице ниже), и каждый диапазон передает 1331G.

Благодаря технологии CWDM оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4 может мультиплексировать четыре указанные выше центральные длины волны в одномодовое волокно для передачи. Следует отметить, что для обеспечения стабильности системы передачи по оптоволоконному кабелю необходимо использовать оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4 для оптоволоконного канала с функцией прямой коррекции ошибок (FEC).

Переулок длины волны	Центральная длина волны	Диапазон длин волн
Lane1	1271 нм	От 1264.5 до 1277.5 нм	Тх0, Рх0
Lane2	1291 нм	От 1284.5 до 1297.5 нм	Тх1, Рх1
Lane3	1311 нм	От 1304.5 до 1317.5 нм	Тх2, Рх2
Lane4	1331 нм	От 1324.5 до 1337.5 нм	Тх3, Рх3

А.РИМЕНЕНИЕ of 100G КСФП28 CWDM4:

100G QSFP28 CWDM4 может применяться в центрах обработки данных 100G CWDM4 Ethernet, InfiniBand EDR высокопроизводительных вычислений и сети хранения данных.

100G QSFP28 CWDM4 Фактор формы:

Оптический трансивер 100G CWDM4 использует форм-фактор QSFP28, который представляет собой оптический трансивер, который можно использовать для поддержки передачи 100G. Это идеальное решение для удовлетворения текущих потребностей в увеличении скорости передачи данных в сверхбольших центрах обработки данных. Размер форм-фактора QSFP28 меньше, чем у оптических приемопередатчиков CFP4, что означает, что оптические приемопередатчики QSFP28 имеют более высокую плотность портов на коммутаторе.

Функция цифрового диагностического мониторинга (DDM) 100G QSFP28 CWDM4:

Оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4 имеет встроенную функцию DDM, которая может эффективно контролировать важные рабочие параметры оптического трансивера, такие как передаваемая оптическая мощность, принимаемая оптическая мощность, температура и напряжение питания, ток смещения лазера и предупреждающая информация. .

Стоимость of 100G QSFP28 CWDM4:

Оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4 можно напрямую модернизировать с 25G до 100G, минуя 40G, что значительно снижает стоимость системы проводки.

Особенности 100G QSFP28 CWDM4:

В качестве примера возьмем оптический трансивер 100G QSFP28 CWDM4 компании FiberMall (QSFP28-100G-IR4):

• 1 Гбит / с, скорость передачи каждой полосы 25.78 Гбит / с
• Передача до 2 км по одномодовому волокну (SMF) с FEC
• LAN WDM DFB лазер и PIN-приемник
• Интерфейс I2C со встроенным цифровым диагностическим мониторингом
• QSFP28 MSA корпус с дуплексным разъемом LC
• Одиночный + источник питания 3.3V
• Полосы 4 CWDM MUX / DEMUX design
• Технические характеристики 100G CWDM4 MSA, версия 1.1
• Максимальная потребляемая мощность 3.5W
• Рабочая температура корпуса: от 0 до + 70 ° C
• Соответствует Директиве ЕС 2011/65 / ЕС (RoHS 6/6)

Заявка:

• Центр обработки данных Interconnect
• 100G Ethernet
• Межблочное соединение Infiniband QDR и DDR
• Корпоративные сети

Каковы преимущества 100G CWDM4 QSFP28 по сравнению с другими оптическими 100G приемопередатчикs?

Оптические приемопередатчики 100G QSFP28 CWDM4 в центрах обработки данных имеют больше ценовых преимуществ, чем оптические приемопередатчики 100G QSFP28 PSM4 при передаче на средние и дальние расстояния; по сравнению с оптическими трансиверами 100G QSFP28 LR4, с более широкой областью применения, поэтому спрос также будет больше; ценовое преимущество является выдающимся по сравнению с оптическими трансиверами 100G QSFP28 LR4.

С непрерывным ростом трафика данных тенденция к крупномасштабным и плоским центрам обработки данных способствует развитию оптических приемопередатчиков в двух аспектах: повышение требований к скорости передачи и увеличение требований к количеству. Для большого количества оптических приемопередатчиков, используемых в центрах обработки данных, низкая стоимость и дальность передачи, несомненно, находятся в центре внимания. Таким образом, CWDM4 стал основным для центров обработки данных облачных вычислений 100G.

2. Обзор оптического трансивера 100G QSFP28 LR4

Давным-давно цепочка производства оптических приемопередатчиков была очень хаотичной. У каждого производителя была своя структура упаковки с различными интерфейсами и разными размерами. Чтобы решить эту проблему, было создано соглашение с несколькими источниками (MSA). Все производители следуют стандарту, предложенному MSA, для унификации структуры упаковки и соответствующих интерфейсов оптических приемопередатчиков, что аналогично стандартизации портов для зарядки мобильных телефонов. Для 100G стандарты, определенные MSA, включают 100G PSM4 MSA, 100G CWDM4 MSA и 100G Lambda MSA.

Почему в дополнение к стандартам серии 100GBASE, предложенным IEEE, MSA также предложила стандарты PSM4 и CWDM4? 100GBASE-SR4 и 100GBASE-LR4 — наиболее часто используемые спецификации интерфейса 100G, определенные IEEE. Однако для крупномасштабных сценариев межсоединений центров обработки данных расстояние, поддерживаемое 100GBASE-SR4, слишком мало для удовлетворения всех требований к взаимодействию, а стоимость 100GBASE-LR4 слишком высока. Поэтому MSA выводит на рынок межсетевые межсетевые решения, а PSM4 и CWDM4 являются продуктами этой революции. Конечно, возможности 100GBASE-LR4 полностью перекрывают возможности CWDM4, но в сценарии передачи на 2 км решение CWDM4 имеет меньшую стоимость и является более конкурентоспособным.

100G QSFP28 LR4 и 100G QSFP28 CWDM4 в принципе схожи. Оба они используют оптические устройства MUX и DEMUX для мультиплексирования с разделением по длине волны 4 параллельных каналов 25G в оптоволоконную линию 100G. Однако между ними есть несколько различий.

В названии 100G QSFP28 LR4 LR означает большой радиус действия, то есть 10 км; 4 означает четыре канала, то есть 4*25G, которые объединены вместе для формирования оптического трансивера 100G, который может передавать 10 км.

2.1 Оптические устройства MUX/DEMUX, используемые 100G QSFP28 LR4, стоят дороже

CWDM4 определяет интервал CWDM 20 нм, поскольку характеристика температурного дрейфа длины волны лазера составляет около 0.08 нм/°C, изменение длины волны в рабочем диапазоне 0~70°C составляет около 5.6 нм, а сам канал также должен оставить некоторое полосы изоляции.

Канал 1: 1264.5~1277.5 нм

Канал 2: 1284.5~1297.5 нм

Канал 3: 1304.5~1317.5 нм

Канал 4: 1324.5~1337.5 нм

А 100G QSFP28 LR4 определяет интервал LAN-WDM 4.5 нм.

Канал 1: 1294.53~1296.59 нм

Канал 2: 1299.02~1301.09 нм

Канал 3: 1303.54~1305.63 нм

Канал 4: 1308.09~1310.19 нм

Чем больше разнос каналов, тем ниже требования к оптическому устройству MUX/DEMUX, что может снизить затраты.

2.2 Лазер, используемый 100G QSFP28 LR4, дороже и потребляет больше энергии

100G QSFP28 CWDM4 использует DML (лазер с прямой модуляцией), а 100G QSFP28 LR4 использует EML (лазер с электроабсорбцией). DML — это одиночный лазер, а EML состоит из двух устройств, одно из которых представляет собой DML, а другое — модулятор EAM. Принцип DML заключается в достижении модуляции сигнала путем модуляции тока инжекции лазера. Поскольку величина инжектируемого тока изменит показатель преломления активной области лазера, что приведет к смещению длины волны (чирпу) и, как следствие, к дисперсии, что очень сложно реализовать при высокоскоростной модуляции сигнала и передаче на большие расстояния. 10км мало для DML, поэтому я могу ездить только на EML.

Примечание: чириканье относится к сигналу, частота которого изменяется (увеличивается или уменьшается) с течением времени, что похоже на чириканье птиц.

2.3 100G КСФП28 LR4 Необходимостьs Дополнительный TEC (термоэлектрический охладитель)

Из-за того, что интервал между соседними каналами 4.5G QSFP100 LR28 составляет всего 4 нм, лазер необходимо разместить на TEC для контроля температуры. Чип драйвера TEC должен быть размещен в схеме, а лазер также должен быть интегрирован в материал TEC, что приводит к более высокой стоимости LR4, чем CWDM4.

Исходя из трех пунктов выше, оптические приемопередатчики стандарта 100G QSFP28 LR4 стоят дороже, поэтому стандарт 100G CWDM4, предложенный MSA, хорошо дополняет разрыв, вызванный высокой стоимостью 100GBASE-LR4 в пределах 2 км.

3. 100G QSFP28 CWDM4 VS LR4

● Особенности

100G QSFP28 CWDM4 соответствует стандарту, специально разработанному для развертывания 100G. ссылки на данные в пределах 2 км от дата-центра. Интерфейс оптического модуля QSFP28 CWDM4 соответствует спецификации дуплексного одномодового оптического интерфейса 2 км 100G, а расстояние передачи может достигать 2 км. Это наиболее широко используемый оптический модуль серии 100G QSFP28 в центрах обработки данных.

По сравнению, 100G QSFP28 LR4 обладает всеми функциями QSFP28 CWDM и является более экономичным и конкурентоспособным при использовании передачи на 2 км.

● Принцип работы

QSFP 100 Гбит / с LR4 и CWDM4 принципиально похожи in как они работают. Bдр из них мультиплексирование 4 параллельных каналов 25G на оптоволоконный канал 100G через оптические устройства MUX и DEMUX. КСФП LR4 передает Сигнал 100G Ethernet на 4 центральных длинах волн, т.е. 1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58 нм и 1309.14nm. Ассоциация два модель интерфейсаs Он проиллюстрировано следующим образом:

◮QSFP28 LR4 Схема Диаграмма

◮CWDM4 Схема Диаграмма

● Разница в стоимости.

Хотя оба они являются основными оптическими приложениями 100G QSFP28 для IDC, стоимость этих двух модулей различается, что отражается в следующих аспектах:

◇ Оптические устройства MUX / DEMUX развернуть by КСФП CWDM4 Он Меньше дорогим чем 100G QSFP28 LR4.

◇ Лазер in LR4 модуль Больше дорогостоящий и потребляет больше энергии.

◇ LR4 требует дополнительного TEC (полупроводниковый термоэлектрический охладитель)

На основании вышеизложенного сравнение, оптический модульсовместим с стандарт QSFP28 LR4 дороже, в то время как домен 100G QSFP28 CWDM4 стандарт, предложенный MSA, хорошо дополняемый разрыв, вызванный высокой стоимостью QSFP28 LR4 в пределах 2 км в мозге.

4. 100 ГБ КСФП28 ПСМ4 VS КСФП28 CWDM4

● Особенностьs для 100G PSM4 и CWDM4

В дополнение к трансиверу QSFP28 CWDM4, 100G QSFP28 PSM4 является одним из альтернативных решений при промежуточной дальности передачи. Но каковы плюсы и минусы PSM4 по сравнению с CWDM4?

Оптический приемопередатчик QSFP28 PSM4 представляет собой четырехканальное решение для межсоединения 100G через параллельный SMF и в основном используется для связи на расстоянии 500 м. 8-ядерный SMF строит четыре независимых канала (4 на передачу и 4 на прием) для оптических межсоединений 100 Гбит/с, а скорость передачи каждого канала составляет 25 Гбит/с.

Каждое направление сигнала использует четыре независимых канала с одинаковой длиной волны 1310 нм. Таким образом, два трансивера обычно обмениваются данными по 8-волоконному кабелю. МТР / МРО одномодовый волоконно-оптический кабель. Максимальное расстояние передачи PSM4 составляет 500 м..

● Принцип работы 100G PSM4

Функциональную теорию 100G QSFP28 PSM4 см. на следующем рисунке, чтобы узнать, как он передает сигналы.

◮QSFP28 PSM4 Схема Диаграмма

● Различия в стоимости и технологиях

Вкратце, оптический модуль 100G QSFP28 CWDM4 разработан со встроенным мультиплексором с разделением по длине волны, что делает его более дорогим, чем КСФП28 ПСМ4 оптические модули. Однако приемопередатчикам CWDM4 требуется только два одномодовых волокна для двунаправленной передачи, что намного меньше, чем 8 одномодовых волокон PSM4. А также QSFP28 CWDM4 передает сигнал Ethernet 100G через 4 длины волны 1271nm, 1291нм, 1311 нм и 1331 нм соответственно.

По мере увеличения расстояния связи общая стоимость решения PSM4 быстро растет. Следовательно, стоит ли выбирать PSM4 или решение межсетевого взаимодействия CWDM4 следует выбирать исходя из ваших реальных потребностей в приложении. В следующей таблице показаны некоторые технологические различия между двумя модулями.

Оптический модуль	CWDM4 трансивер	Приемопередатчик PSM4
Оптический передатчик	4 DML (промежуток между длинами волн 20 нм)	4 встроенных кремниевых модулятора фотонов и 1 DFB
Мультиплексор с разделением по длине волны	необходимо	ненужный
Интерфейс	Дуплексный разъем LC	Разъем MPO / MTP (8-жильный)
Длина ссылки	<2 км	<500м

Заключение

Что касается выбора взаимосвязанных оптических приемопередатчиков в центре обработки данных 25G/100G, рекомендуется руководствоваться следующими стандартами:

∙Для сценариев подключения на короткие расстояния 100G (TOR-LEAF), не превышающих 100 метров, используйте оптические приемопередатчики 100GBASE-SR4 QSFP28;

∙Для сценариев соединения среднего радиуса действия 100G (LEAF-SPINE) от 100 до 500 метров используйте оптические приемопередатчики 100G PSM4 QSFP28;

∙Для сценариев соединения 100G на средние и большие расстояния (LEAF-SPINE, SPINE-CORE) от 500 метров до 2 км используйте оптические приемопередатчики 100G CWDM4 QSFP28;

∙Для сценариев подключения на большие расстояния (CORE-MAN), превышающих 2 км, используйте оптические приемопередатчики 100GBASE-LR4 QSFP28.

Для поставщиков оптических трансиверов высокая скорость, низкое энергопотребление и низкая стоимость являются основными критериями будущих требований к оптическим трансиверам для центров обработки данных. Существуют различные решения с точки зрения дальности передачи, режима модуляции, рабочей температуры и форм-фактора, которые необходимо выбирать на основе таких факторов, как сценарии применения и стоимость.