Efterhånden som udviklingen af 100G Ethernet bliver en trend, er efterspørgslen efter 100G optiske moduler stigende, og i dag repræsenterer 100G optiske moduler en betydelig del af netværkskonstruktionsomkostningerne. Tre løsninger er dukket op i 100G 80 km DCI-rummet, nemlig 100G kohærent, 100G PAM4 DWDM og 100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 Introduktion
Det 100G QSFP28 ZR4 optiske modul bruges til at forbinde switche, routere, transmissionsenheder osv. i datacentre og over afstande op til 80 km på single-mode fiber.
Det optiske 100G QSFP28 ZR4-modul er fuldt kompatibelt med QSFP28-industristandarden og tilhørende MSA som beskrevet i den seneste SFF-8665/8636 og er tilgængelig med digital diagnostik via I2C-grænsefladen. Den er også kompatibel med IEEE 802.3 100GBASE-ZR4-relaterede specifikationer. Derudover understøtter modulet standard KR4 FEC (Forward Error Correction) baud rate, som vil hjælpe med at opdage og rette fejlkoder på modtagesiden og forbedre den overordnede kvalitet af linket.
100G QSFP28 ZR4-arkitektur
100G QSFP28 ZR4 På sendersiden gendannes fire kanaler med serielle data (NRZ) af CDR og sendes til fire laserdrivere, der styrer fire lasere med centerbølgelængder på henholdsvis 1296nm, 1300nm, 1305nm og 1309nm. Det optiske signal multiplekses til en single-mode fiber via et standard LC-stik. I den modtagende ende forstærkes de optiske signaler fra de fire kanaler af SOA og demultiplekses derefter af en integreret optisk demultiplekser. Hvert optisk signal gendannes af en PIN-detektor og sendes derefter gennem en transimpedansforstærker og CDR til en CAUI-4-kompatibel udgangsdriver, som vist i figur 1.
100G 80km DCI-løsningssammenligning
Metroforbindelse og DCI refererer til meget store datacentre og store netværksswitches, der er forbundet i byer, som kræver mange højbåndbreddeforbindelser ved 100G plus datahastigheder, hvilket kræver optiske moduler, der forenkler driften, reducerer plads, omkostninger og strømforbrug.
100G sammenhængende
Traditionelt har switch-leverandører brugt CFP/CFP2 sammenhængende optiske moduler i deres DCI-udstyr. Kohærent teknologi bruges typisk til langdistance metro optisk transmission ved hjælp af mere avancerede modulationsteknikker såsom QPSK, 8QAM eller 16QAM, som kan fordoble, tredoble eller firdoble bithastigheden. En sådan modulation kræver imidlertid en avanceret teknik med kohærent detektion på modtagersiden og DSP for at korrigere for spredning. Selvom pris pr. bit fortsat er et problem, er komponentomkostningerne høje, og optiske moduler kræver plads og tilstrækkelige strømbudgetter og er kun tilgængelige på CFP- og CFP2-stikbare pakker. Det er selvfølgelig muligt at indsætte sammenhængende moduler i switch/router boards til IPoDWDM scenarier. Det høje strømforbrug og store størrelse af CFP/CFP2-modulerne kræver dog dedikerede linjekort.
100G PAM4 DWDM
Den seneste udvikling af 100G QSFP28 PAM4 DWDM tilbyder en anden mulighed. PAM4 kræver dog brug af forstærknings- og spredningskompensationssystemer på den optiske forbindelse, når transmissionsafstanden er større end 5 km, hvilket resulterer i højere end-to-end omkostninger. DCI-operatører skal implementere Mux/Demux, EDFA og DCM, som muligvis ikke findes i det aktuelle netværk. og denne løsning er ikke kompatibel med 50GHz Mux/Demux.
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4 overvinder manglerne ved begge disse løsninger med 100G ZR4 QSFP28, som er omkostningsoptimeret til at understøtte 100G Ethernet i op til 80 km. QSFP28 ZR4, i en QSFP28-pakke, er lille i størrelse og lavt strømforbrug, hvilket giver en punkt-til-punkt-løsning i datacentret uden behov for at implementere ældre CFP/CFP2-grænseflader. og kan fungere over punkt-til-punkt links op til 80 km lange uden behov for optisk forstærkning og spredningskompensation. Dette er en ægte plug-and-play-løsning. Som vist i figur 3 nedenfor.
Resumé
Sammenfattende, i 100G 80 km DCI har 100G ZR4 betydelige omkostnings- og strømfordele i forhold til sammenhængende løsninger, og sammenlignet med 100G PAM4 DWDM-løsninger eliminerer det behovet for at implementere redundant og komplekst udstyr for at opnå punkt-til-punkt optisk transmission, så 100G QSFP28 ZR4 er mest foretrukket i langdistance DCI-applikationer.
