Poiché lo sviluppo di 100G Ethernet diventa una tendenza, la domanda di moduli ottici 100G è in aumento e oggi i moduli ottici 100G rappresentano una parte significativa dei costi di costruzione della rete. Tre soluzioni sono emerse nello spazio DCI 100G 80km, vale a dire 100G coerente, 100G PAM4 DWDM e 100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 Introduzione
Il modulo ottico 100G QSFP28 ZR4 viene utilizzato per collegare switch, router, dispositivi di trasmissione, ecc. nei data center e su distanze fino a 80 km su fibra monomodale.
Il modulo ottico 100G QSFP28 ZR4 è completamente conforme allo standard di settore QSFP28 e MSA associato, come descritto nell'ultimo SFF-8665/{5}}, ed è disponibile con diagnostica digitale tramite l'interfaccia I2C. È inoltre conforme alle specifiche relative a IEEE 802.3 100GBASE-ZR4. Inoltre, il modulo supporta la velocità di trasmissione standard KR4 FEC (Forward Error Correction), che aiuterà a rilevare e correggere i codici di errore sul lato di ricezione e a migliorare la qualità complessiva del collegamento.
Architettura 100G QSFP28 ZR4
100G QSFP28 ZR4 Sul lato trasmettitore, quattro canali di dati seriali (NRZ) vengono recuperati dal CDR e passati a quattro driver laser che controllano quattro laser con lunghezze d'onda centrali rispettivamente di 1296 nm, 1300 nm, 1305 nm e 1309 nm. Il segnale ottico è multiplexato a una fibra monomodale tramite un connettore LC standard. All'estremità ricevente, i segnali ottici dei quattro canali vengono amplificati da SOA e quindi demultiplexati da un demultiplexer ottico integrato. Ciascun segnale ottico viene recuperato da un rilevatore PIN e quindi passato attraverso un amplificatore di transimpedenza e un CDR a un driver di uscita conforme a CAUI-4, come mostrato nella Figura 1.
Confronto di soluzioni DCI 100G 80 km
Connettività metropolitana e DCI si riferiscono a data center molto grandi e switch di rete di grandi dimensioni collegati all'interno delle città che richiedono molte connessioni a larghezza di banda elevata a 100G più velocità di trasmissione dati, richiedendo moduli ottici che semplificano le operazioni, riducono lo spazio, i costi e il consumo energetico.
100G coerente
Tradizionalmente, i fornitori di switch hanno utilizzato moduli ottici coerenti CFP/CFP2 nelle loro apparecchiature DCI. La tecnologia coerente viene in genere utilizzata per la trasmissione ottica metropolitana a lungo raggio utilizzando tecniche di modulazione più avanzate come QPSK, 8QAM o 16QAM, che possono raddoppiare, triplicare o quadruplicare il bit rate. Tuttavia, tale modulazione richiede una tecnica avanzata di rilevamento coerente sul lato ricevitore e DSP per correggere la dispersione. Sebbene il costo per bit rimanga un problema, i costi dei componenti sono elevati e i moduli ottici richiedono spazio e budget di alimentazione sufficienti e sono disponibili solo su pacchetti collegabili CFP e CFP2. Naturalmente è possibile inserire moduli coerenti in schede switch/router per scenari IPoDWDM. Tuttavia, l'elevato consumo energetico e le grandi dimensioni dei moduli CFP/CFP2 richiedono schede di linea dedicate.
100G PAM4 DWDM
L'ultimo sviluppo di 100G QSFP28 PAM4 DWDM offre un'altra opzione. Tuttavia, PAM4 richiede l'uso di sistemi di amplificazione e compensazione della dispersione sul collegamento ottico quando la distanza di trasmissione è superiore a 5 km, il che si traduce in costi end-to-end più elevati. Gli operatori DCI devono implementare Mux/Demux, EDFA e DCM che potrebbero non esistere nella rete attuale. e questa soluzione non è compatibile con Mux/Demux a 50GHz.
100G QSFP28 ZR4
Il QSFP28 ZR4 supera le carenze di entrambe queste soluzioni con il 100G ZR4 QSFP28, che è ottimizzato in termini di costi per supportare 100G Ethernet fino a 80 km. QSFP28 ZR4, in un pacchetto QSFP28, è di piccole dimensioni e a basso consumo energetico, fornendo una soluzione point-to-point nel data center senza la necessità di implementare interfacce CFP/CFP2 legacy. e può operare su collegamenti punto-punto lunghi fino a 80 km senza la necessità di amplificazione ottica e compensazione della dispersione. Questa è una vera soluzione plug-and-play. Come mostrato nella Figura 3 di seguito.
Riepilogo
In sintesi, in 100G 80km DCI, 100G ZR4 ha vantaggi significativi in termini di costi e potenza rispetto alle soluzioni coerenti e, rispetto alle soluzioni DWDM 100G PAM4, elimina la necessità di implementare apparecchiature ridondanti e complesse per ottenere una trasmissione ottica punto-punto, quindi 100G QSFP28 ZR4 è preferito nelle applicazioni DCI a lungo raggio.
