Kun 100G Ethernetin kehityksestä tulee trendi, 100G optisten moduulien kysyntä kasvaa, ja nykyään 100G optiset moduulit muodostavat merkittävän osan verkon rakentamiskustannuksista. Kolme ratkaisua on syntynyt 100G 80km DCI-tilassa, nimittäin 100G koherentti, 100G PAM4 DWDM ja 100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 Johdanto
100G QSFP28 ZR4 -optista moduulia käytetään kytkimien, reitittimien, siirtolaitteiden jne. yhdistämiseen datakeskuksissa ja jopa 80 km:n etäisyyksillä yksimuotokuidulla.
100G QSFP28 ZR4 -optinen moduuli on täysin yhteensopiva QSFP28-alan standardin ja siihen liittyvän MSA:n kanssa, kuten on kuvattu uusimmassa SFF-8665/8636, ja se on saatavana digitaalisen diagnosoinnin kanssa I2C-liitännän kautta. Se on myös IEEE 802.{8}}GBASE-ZR4:ään liittyvien määritysten mukainen. Lisäksi moduuli tukee standardia KR4 FEC (Forward Error Correction) -siirtonopeutta, joka auttaa havaitsemaan ja korjaamaan vastaanottopuolen virhekoodit ja parantamaan linkin yleistä laatua.
100G QSFP28 ZR4 -arkkitehtuuri
100G QSFP28 ZR4 Lähettimen puolella CDR palauttaa neljä sarjatietokanavaa (NRZ) ja välittää ne neljälle laserohjaimelle, jotka ohjaavat neljää laseria, joiden keskiaallonpituudet ovat 1296nm, 1300nm, 1305nm ja 1309nm. Optinen signaali multipleksoidaan yksimuotokuituun tavallisen LC-liittimen kautta. Vastaanottopäässä neljän kanavan optiset signaalit vahvistetaan SOA:lla ja demultipleksoidaan sitten integroidulla optisella demultiplekserillä. Jokainen optinen signaali palautetaan PIN-tunnistimella ja ohjataan sitten transimpedanssivahvistimen ja CDR:n kautta CAUI-4-yhteensopivaan lähtöohjaimeen kuvan 1 mukaisesti.
100G 80km DCI-ratkaisun vertailu
Metroliitännät ja DCI viittaavat erittäin suuriin datakeskuksiin ja suuriin verkkokytkimiin, jotka on liitetty kaupungeissa, jotka vaativat monia suuria kaistanleveyksiä 100 Gt:lla plus datanopeuksilla, jotka vaativat optisia moduuleja, jotka yksinkertaistavat toimintaa, vähentävät tilaa, kustannuksia ja virrankulutusta.
100G koherentti
Perinteisesti kytkimien toimittajat ovat käyttäneet CFP/CFP2-koherentteja optisia moduuleja DCI-laitteissaan. Koherenttia tekniikkaa käytetään tyypillisesti pitkän matkan metron optiseen lähetykseen käyttämällä kehittyneempiä modulaatiotekniikoita, kuten QPSK, 8QAM tai 16QAM, jotka voivat kaksin-, kolmin- tai nelinkertaistaa bittinopeuden. Tällainen modulaatio vaatii kuitenkin kehittyneen koherentin ilmaisun tekniikan vastaanotinpuolella ja DSP:n dispersion korjaamiseksi. Vaikka bittihinta on edelleen huolenaihe, komponenttien kustannukset ovat korkeat, ja optiset moduulit vaativat tilaa ja riittävät tehobudjetit, ja ne ovat saatavilla vain liitettävissä CFP- ja CFP2-paketeissa. Tietysti on mahdollista lisätä yhtenäisiä moduuleja kytkin-/reititinkortteihin IPoDWDM-skenaarioissa. CFP/CFP2-moduulien suuri virrankulutus ja suuri koko edellyttävät kuitenkin erilliset linjakortit.
100G PAM4 DWDM
Uusin 100G QSFP28 PAM4 DWDM -kehitys tarjoaa toisen vaihtoehdon. PAM4 vaatii kuitenkin vahvistus- ja dispersion kompensointijärjestelmien käyttöä optisessa linkissä, kun lähetysetäisyys on yli 5 km, mikä johtaa korkeampiin päästä päähän -kustannuksiin. DCI-operaattoreiden on otettava käyttöön Mux/Demux, EDFA ja DCM, joita ei välttämättä ole nykyisessä verkossa. ja tämä ratkaisu ei ole yhteensopiva 50 GHz Mux/Demuxin kanssa.
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4 voittaa molempien ratkaisujen puutteet 100G ZR4 QSFP28:lla, joka on kustannusoptimoitu tukemaan 100G Ethernetiä jopa 80 km:n matkalla. QSFP28 ZR4, QSFP28-paketissa, on kooltaan pieni ja sen virrankulutus on alhainen, mikä tarjoaa pisteestä pisteeseen -ratkaisun datakeskuksessa ilman, että tarvitsee ottaa käyttöön vanhoja CFP/CFP2-liitäntöjä. ja voi toimia jopa 80 km pituisten point-to-point-yhteyksien kautta ilman optista vahvistusta ja dispersion kompensointia. Tämä on todellinen plug and play -ratkaisu. Kuten alla olevasta kuvasta 3 näkyy.
Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että 100G 80km DCI:ssä 100G ZR4:llä on huomattavia kustannus- ja tehoetuja koherenteihin ratkaisuihin verrattuna, ja verrattuna 100G PAM4 DWDM -ratkaisuihin se eliminoi tarpeen ottaa käyttöön redundantteja ja monimutkaisia laitteita pisteestä pisteeseen optisen tiedonsiirron saavuttamiseksi, joten 100G QSFP28 ZR4 on suosituin pitkän matkan DCI-sovelluksissa.
