Umfassender Leitfaden zu 100GBASE-SR4 und 100GBASE-BiDi SR: QSFP28 SR-Transceiver verstehen

QSFP28 100G Transceiver-Module stehen an der Spitze der rasanten Expansion von Cloud Computing und 5G-Netzwerken, treiben die Weiterentwicklung von Rechenzentren voran und schaffen eine erhöhte Nachfrage nach leistungsstarken Verbindungslösungen. Diese Komponenten machen einen erheblichen Anteil der Kosten für den Netzwerkausbau aus und sind in Rechenzentren jeder Größe unverzichtbar. In kleinen bis mittelgroßen Einrichtungen liegen über 90% der Glasfaserverbindungen innerhalb eines Bereichs von 100 Metern, während in größeren Rechenzentren mehr als 70% der Verbindungen weniger als 100 Meter messen und über 80% 125 Meter nicht überschreiten. Folglich ist das 100G Multimode-Modul—insbesondere die QSFP28 100G Multimode-Variante, die 100GBASE-SR BD und 100GBASE-SR4 unterstützt—die bevorzugte Wahl für diese Anwendungen.

Der Überblick über 100GBASE-SR4 und 100GBASE-SR BD

Der 100GBASE-SR4 ist ein weit verbreitetes 100G-Multimode-Transceiver-Modul, das vier Kanäle (4x25Gbps) nutzt, um optische Signale zu senden und zu empfangen und so eine kombinierte Datenrate von 100Gbps zu erreichen. Dieses Modul, das als "SR" für Short Reach bekannt ist, wurde speziell für Kurzstreckenübertragungen entwickelt und bietet typischerweise eine Reichweite von 70 Metern über OM3- oder 100 Metern über OM4-Multimode-Faser. In Übereinstimmung mit den IEEE 802.3BA-Standards fungiert der 100G QSFP28 SR4 als Hot-Plug-fähiger Full-Duplex-optischer Transceiver, der bei einer Mittenwellenlänge von 850nm arbeitet. Seine Beliebtheit beruht auf der Bereitstellung von vier unabhängigen Sende- und Empfangskanälen, die jeweils eine Rate von 25Gbps unterstützen, wodurch er zu einer entscheidenden Lösung für kurzreichweitige Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in 100G-Ethernet-Netzwerken wird. Das folgende Bild zeigt das Funktionsprinzip des optischen 100GBASE-SR4-Modul-Transceivers:

100GBASE-SR BD ist das bidirektionale Gegenstück zu 100GBASE-SR und nutzt zwei optische Signale in entgegengesetzten Richtungen auf derselben Multimode-Faser mit Wellenlängen von 855nm/908nm. Diese Konfiguration verwendet zwei Lanes mit 50Gbps in jede Richtung und erreicht eine aggregierte Datenrate von 100Gbps. Im Gegensatz zum 100G QSFP28 SR4, der acht optische Fasern erfordert, nutzt das 100G QSFP28 SR BiDi-Modul WDM-Technologie. Dadurch kann jeder LC-Port gleichzeitig optische Signale unterschiedlicher Wellenlängen auf einer Multimode-Faser senden und empfangen. Diese bidirektionalen optischen Dual-Wellenlängen-VCSEL-Schnittstellen arbeiten mit PAM4 bei 2 × 50-Gb/s auf 855nm/908nm-Wellenlängen. Die Betriebsreichweite des Moduls beträgt bis zu 70 Meter mit OM3-Faser, 100 Meter mit OM4-Faser und 150 Meter mit OM5-Faser, was seine Vielseitigkeit in Multimode-Fasersystemen zeigt. Das folgende Bild zeigt das Funktionsprinzip von 100G QSFP28 SR BiDi Transceiver für optische Module:

Der Unterschied zwischen 100GBASE-SR4 und 100GBASE-BiDi SR

Faseranzahl

Der 100GBASE-SR4-Transceiver nutzt 8 Fasern und bildet die gängige Multimode-Faserverkabelungsstruktur für 100G-Ethernet mit kurzer Reichweite. Diese Konfiguration erfordert vier Sende- und vier Empfangsfasern und wird typischerweise in einem MPO/MTP-Verkabelungssystem eingesetzt.

Im Gegensatz dazu verwenden 100GBASE-BiDi SR-Transceiver nur 2 Fasern für die bidirektionale Datenübertragung und stellen damit eine äußerst kosteneffiziente Lösung für 100G-Netzwerk-Upgrades dar. Zweifellos erfordert 100GBASE-BiDi den geringsten Umfang an Glasfaserverkabelung und ist damit ideal für Szenarien, in denen die bestehende Multimode-Faser stark ausgelastet ist oder eine Neuverlegung mit neuer Faser schwierig wäre.

Steckverbinder

Der 100GBASE-BiDi SR-Transceiver verwendet den herkömmlichen LC-Duplex-Glasfaseranschluss, der für seine Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit bekannt ist.

Die 100GBASE-SR4-Transceiver verwenden MPO/MTP-Glasfasersteckverbinder, insbesondere wird ein 8- oder 12-Faser-MPO/MTP-Steckverbinder benötigt.

Wellenlänge

Für 100GBASE-SR4, sowohl die gesendeten als auch die empfangenen optischen Signale arbeiten bei einer Wellenlänge von 850nm, was mit herkömmlicher Ethernet-Optik übereinstimmt. Im Gegensatz dazu nutzt 100GBASE-BiDi unterschiedliche Wellenlängen zum Senden und Empfangen optischer Signale innerhalb einer einzelnen Faser. Die typische Sendewellenlänge beträgt 855nm, während die Empfangswellenlänge 908nm beträgt. Folglich stellen 100GBASE-BiDi-Optiken eine Variante der WDM-Optik (Wavelength-Division Multiplexing) dar.

Endkosten

Die Gesamtkosten umfassen zwei entscheidende Teile: die Kosten für 100G-Transceiver und Glasfaserverkabelung. Folglich variiert die endgültige Preisgestaltung je nach den Kosten der verschiedenen 100G-Transceiver und Glasfaserverkabelungen, wobei unterschiedliche Bereitstellungslösungen zu unterschiedlichen Gesamtkosten führen.

100GBASE-SR4-Transceiver bieten die wirtschaftlichsten Preise und stellen den vorherrschenden Formfaktor für 100G-QSFP28-Transceiver dar. Sie eignen sich gut für Rechenzentrumsbereitstellungen mit Anforderungen an kurze Reichweiten und Kostenüberlegungen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass 100GBASE-SR4-Optiken 8 Glasfaserkabel erfordern, was die Bereitstellung über etwas längere Entfernungen erschwert. Diese Option wird empfohlen, wenn reichlich Glasfaserressourcen verfügbar sind und die Bereitstellungsentfernung innerhalb handhabbarer Grenzen bleibt.

Im Gegensatz dazu bietet 100GBASE-BiDi eine vielseitige und kosteneffiziente 100G-Ethernet-Lösung, die nur zwei Glasfaserkabel für kurze Reichweiten benötigt und sich leicht in bestehende Infrastrukturen integrieren lässt. Trotz des höheren Preises von 100GBASE-BiDi SR-Transceivern im Vergleich zu 100GBASE-SR4 ist diese Option optimal für Netzwerk-Upgrades, wenn die bestehende Infrastruktur stark belastet ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unter Berücksichtigung von Faserressourcen und Verkabelungskosten die 100GBASE-SR BD-Verkabelung nur 1/4 der für 100GBASE-SR4 erforderlichen Faserressourcen benötigt, was zu erheblichen Einsparungen bei den Investitionsausgaben führt. Die höheren Kosten der 100GBASE-SR BD-Module gleichen diese Einsparungen jedoch aus. Daher führt die Wahl von 100GBASE-SR BD bei der Bewertung der Gesamtkosten von optischem Modul + Faser möglicherweise nicht unbedingt zu niedrigeren Kosten als die Verwendung von 100GBASE-SR4.

Aufbau der Rechenzentrumsverkabelung mit 100G QSFP28 BiDi SR1.2

Der Anstieg unternehmenskritischer Workloads wie künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen erhöht die Anforderungen an Rechenleistung und Datenverkehr in Rechenzentrumsstrukturen. Dies erfordert den Übergang zu dichteren und schnelleren Verbindungen innerhalb von Rechenzentrums-Ridges, Backbones sowie zwischen Ridge-/Rack-Top-Switches und Servern. Ein Upgrade von 10G auf 40G oder 100G erfordert traditionell die Umstellung von LC-Duplex-Verkabelung auf MPO-Verkabelung, was zu höheren Betriebskosten führt. Eine Vereinfachung der Verkabelung und eine Reduzierung der Investitionsausgaben können durch den Einsatz der BiDi-Lösung erreicht werden, beispielhaft durch das optische Modul 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

Ähnlich wie sein 40G SR BD-Modul ermöglicht das 100G QSFP28 BiDi SR1.2 Betreibern von Rechenzentren, ihre vorhandene Duplex-LC-Glasfaserinfrastruktur beim Upgrade von 10G SR oder 40G BiDi auf 100G weiterzuverwenden. Dies erleichtert ein flexibles, schrittweises Upgrade von Netzwerkgeräten innerhalb des Rechenzentrums.

Das 100G QSFP28 BiDi SR1.2 ist ein Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP28) BiDi-Optikmodul, das 100Gbps unterstützt und den Standards IEEE802.3bm 100GBASE-SR4 entspricht. Unter Verwendung von Dual-Core-Duplex-LC-Multimode-Glasfaser nutzt das Modul 4×25G NRZ-Modulation auf der elektrischen Seite und wandelt sie auf der optischen Seite in 2x50Gbps PAM4-Modulation um. Dies ergibt eine Gesamtbandbreite von 100Gb, wobei die PAM4-Technologie die Signalübertragung mit 50Gb-Datenraten und 25Gbaud-Raten unterstützt.

400G-zu-100G-Spine-Leaf-Architektur

Die Bereitstellung von 400Gbps SR4.2 in der Spine-Schicht, dem Netzwerk-Backbone, ermöglicht die Verbindung zum Leaf-Knoten über ein Breakout-Modell. Alternativ bietet die Verwendung von QSFP-100G-SR1.2 BiDi sowohl in Spine- als auch in Leaf-Knoten eine Option, Spine-Knoten auf 400G aufzurüsten, um steigenden Bandbreitenanforderungen gerecht zu werden.

Switch-zu-Server-Konnektivität

Durch die Nutzung der Flexibilität steckbarer Transceiver gegenüber vorkonfektionierten Kabeln können Betreiber QSFP-100G-SR1.2 BiDi für Top-of-Rack-Konnektivität zu Servern wählen oder 400G im Top-of-Rack (TOR) bereitstellen und nachgelagert Server über 1 x QDD-400G-SR4.2 zu 4 x QSFP-100G-SR1.2 in einem Breakout-Modell verbinden.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl zwischen 100GBASE-SR BD und 100GBASE-SR4 von Faktoren wie Kosten und Infrastrukturüberlegungen abhängt. Trotz der höheren Gesamtkosten für die Anwendung von 100GBASE-SR BD wird es oft bevorzugt, da es ein nahtloses Upgrade von 10G/25G-Netzwerken ermöglicht und dabei die bestehende LC-Duplex-Multimode-Faserinfrastruktur nutzt. Die Vorteile von 100GBASE-SR BiDi, darunter Kostensenkung, reibungslose Upgrades und Zukunftsfähigkeit des Netzwerks, machen es zu einer strategischen Wahl. Umgekehrt liegt der Reiz von 100GBASE-SR4 in seiner Fähigkeit, einen einzelnen 100G-Port mit bis zu vier 25G-Ports zu verbinden, sowie in seinem niedrigeren Gesamtpreis, wodurch es spezifischen Netzwerkanforderungen und Budgetbeschränkungen gerecht wird. QSFPTEK kann 100GBASE-SR BD- und 100GBASE-SR4-Glasfaser-Transceiver in guter Qualität und mit 5 Jahren Garantie anbieten. Kontaktieren Sie uns gerne unter [email protected]