100G QSFP28 ZR4: лучший выбор для 100G DCI на большие расстояния

Поскольку развитие 100G Ethernet становится тенденцией, потребность в оптических модулях 100G растет, и сегодня на оптические модули 100G приходится значительная часть затрат на строительство сети. В DCI (Data Center Interconnect) появились три решения: 100G когерентный, 100G PAM4 DWDM, и 100 г QSFP28 ZR4. В этой статье представлены оптические модули QSFP100 ZR28 4 Гбит / с и сравниваются их с первыми двумя, чтобы обсудить, почему QSFP28 ZR4 является лучшим выбором для DCI дальнего действия 100 Гбит / с.

 Внедрение 100G QSFP28 ZR4

Оптический приемопередатчик 100G QSFP28 ZR4 используется для подключения коммутаторов, маршрутизаторов и передающего оборудования в центре обработки данных, а расстояние передачи составляет до 80 км по одномодовому волокну (SMF).

Оптический модуль 100G QSFP28 ZR4 полностью соответствует отраслевому стандарту QSFP28 и соответствующему MSA, как описано в последней версии SFF-8665/8636, и доступен с цифровой диагностикой через интерфейс I2C. Он также соответствует спецификациям IEEE 802.3 100GBASE-ZR4. Кроме того, модуль поддерживает стандартную скорость передачи данных KR4 FEC (Forward Error Correction), которая поможет обнаруживать и исправлять ошибки на принимающей стороне для улучшения общего качества связи.

Принцип работы 100G QSFP28 ZR4

На передающей стороне четыре канала последовательных данных (NRZ, Not Return to Zero) восстанавливаются CDR и передаются на четыре лазерных драйвера с центральными длинами волн 1296 нм, 1300 нм, 1305 нм и 1309 нм соответственно. Оптический сигнал мультиплексируется в одномодовое волокно (SMF) через стандартный разъем LC. На приемном конце оптические сигналы четырех каналов усиливаются с помощью SOA, а затем демультиплексируются с помощью встроенного оптического демультиплексора. Каждый оптический сигнал восстанавливается детектором PIN, а затем проходит через трансимпедансный усилитель и CDR на выходной драйвер, совместимый с CAUI-4, как показано на следующем рисунке:

Блок-схема 100G QSFP28 ZR4

Три типа решения для 100G 80 км DCI

Городские сети и DCI (соединение центра обработки данных) относятся к очень большим центрам обработки данных и большим сетевым коммутаторам, подключенным в пределах городов. Им требуется много соединений с высокой пропускной способностью со скоростью передачи данных 100G+, что требует оптических модулей для упрощения работы, уменьшения занимаемого пространства и снижения затрат и энергопотребления.

• 100G когерентный

Традиционно производители коммутаторов используют CFP / CFP2 когерентные оптические модули в своих устройствах DCI. Когерентная технология обычно используется для городской оптической передачи на большие расстояния. Более продвинутые технологии модуляции, такие как QPSK, 8QAM или 16QAM, могут удвоить, утроить или учетверить скорость передачи данных. Однако для этого вида модуляции необходимы передовые технологии, то есть когерентное обнаружение и DSP на стороне приемника для коррекции дисперсии. Хотя стоимость одного бита по-прежнему вызывает беспокойство, стоимость компонентов очень высока, а оптическому модулю требуется место и достаточный бюджет мощности, который доступен только в сменных корпусах CFP и CFP2. Конечно, когерентные модули также могут быть вставлены в плату коммутатора / маршрутизатора в сценарии IPoDWDM. Однако из-за большого энергопотребления и размера модуля CFP / CFP2 необходимы специальные линейные карты.

• 100 ГБ PAM4 DWDM

Оптический модуль PAM4 предназначен для удовлетворения потребности в оптических модулях для связи на короткие расстояния. До PAM4 формат двоичной модуляции NRZ использовался для сетей передачи данных на большие расстояния 100G и 40G. PAM4 поставляется с четырьмя различными шаблонами кода для кодирования двух битов данных, поэтому пропускная способность соединения может быть удвоена с помощью этого формата модуляции. Кроме того, оптические модули PAM4 можно использовать непосредственно в коммутаторах встроенных сетей DWDM, что является экономичным и простым решением для заказчиков, желающих построить встроенные сети передачи данных DWDM. Однако недостатком этого решения является то, что 100 Г ДВДМ КСФП28 PAM4 требует использования систем усиления и компенсации дисперсии в оптической линии, когда расстояние передачи превышает 5 км, что приводит к более высоким сквозным затратам.

QSFP28 PAM4 DWDM до 100 Гбит / с, 80 км DCI

• 100 г QSFP28 ZR4

QSFP28 ZR4 преодолевает недостатки двух вышеупомянутых решений. После оптимизации затрат 100 г ZR4 QSFP28 поддерживает 100G Ethernet и может передавать данные на расстояние до 80 км. Кроме того, QSFP28 ZR4 имеет небольшие размеры и низкое энергопотребление. Он может обеспечить решение «точка-точка» в центре обработки данных без развертывания старой версии интерфейса CFP / CFP2 и может работать в канале «точка-точка» на расстоянии до 80 км без оптического усиления и компенсации дисперсии. Это действительно готовое к работе решение.

Как показано на рисунке ниже:

Обзор

Подводя итог, можно сказать, что среди трех решений для 100G 80 км DCI (Data Center Interconnect) 100G QSFP28 ZR4 имеет значительные преимущества по стоимости и мощности по сравнению с когерентными решениями, а также может обеспечить оптическую передачу точка-точка без развертывания избыточного и сложного оборудования, поэтому 100G QSFP28 ZR4 является наиболее предпочтительным в приложениях DCI для дальней связи.