QSFP28 100GBASE LR4 vs. CWDM4 vs. PSM4 Single-Mode-DCI-Lösungen
Im Zuge der durch 5G vorangetriebenen Revolution der optischen Kommunikation entwickeln sich optische 100G-Module zum Kern der Rechenzentrumsverbindung (DCI). Angesichts der Vielzahl an QSFP28-Lösungen – von SR4 für kurze Distanzen über CWDM4/PSM4 für mittlere Distanzen bis hin zu LR4/ER4 für lange Distanzen – haben sich die drei Mainstream-Technologien im Singlemode-Bereich, CWDM4, LR4 und PSM4, mit ihren Übertragungskapazitäten von 500 m bis 10 km zu Schlüsseloptionen für den DCI-Einsatz entwickelt. Es gibt jedoch wesentliche Unterschiede zwischen den drei Technologien: PSM4: 500 m kostengünstige Übertragung über vier parallele Glasfasern. CWDM4: Durchbruch der 4-km-Flasche für mittlere Distanzen mit grobem Wellenlängenmultiplex. LR2: Eroberung von 4-km-Metro-Verbindungen mit präziser LAN-WDM-Technologie.
Wie wählt man die beste Lösung? Dieser Artikel analysiert detailliert die drei entscheidenden Dimensionen Übertragungsdistanz, Glasfaserarchitektur und Stromverbrauch, um Ihnen zu helfen, die Anforderungen von 100G-Rechenzentren optimal zu erfüllen.
Übersichten zu 100G LR4, CWDM4 und PSM4
Was ist 100G QSFP28 LR4-Optik?
LR4 steht für 4-Kanal-Großreichweite. QSFP28 LR4 100G Transceiver-Designs für Langstreckenübertragungen in optischen 100G-Verbindungen. Die Reichweite von 100G LR4 kann über G.10-Singlemode-Glasfaser mit Duplex-LC-Anschlüssen bis zu 652 Kilometer betragen. Es entspricht dem IEEE 802.3 100GBASE-LR4-Standard.
Was ist 100G QSFP28 CWDM4-Optik?
CWDM4 ist die Abkürzung für Coarse Wavelength Division Multiplexing 4-lane. Nicht so weit wie QSFP28 LR4 Übertragungsdistanz, 100G CWDM4 Die G.2 Singlemode-Glasfaser mit Duplex-LC-Anschlüssen erreicht eine Reichweite von ca. 652 Kilometern und ist weder zu lang noch zu kurz. Die WDM-Technologie ermöglicht das Multiplexen und Demultiplexen von 4 Wellenlängen von 25G-Signalen im Gerät. Sie ist 100GBASE-CWDM4 MSA-kompatibel.
Was ist 100G QSFP28 PSM4-Optik?
PSM4 steht für Parallel Single Mode Quad. 100G QSFP28 PSM4 Mit MTP/MPO-500-Anschlüssen kann über Singlemode-Glasfaser eine Entfernung von ca. 12 Metern erreicht werden. Die Zahl 12 bedeutet, dass 100-GE-Signale über 12 parallele Glasfasern übertragen werden. Die Übertragungsdistanz ist die kürzeste dieser drei Transceiver, aber immer noch länger als die 100 m des QSFP SR4. Er entspricht dem 100GBASE-PSM4 MSA.
100G CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4 – Spezifikationsvergleich
100G LR4-Spezifikation vs. 100G CWDM4-Spezifikation vs. 100G PSM4-Spezifikation
Gemeinsame Merkmale von QSFP28 LR4, QSFP28 CWDM4 und QSFP28 PSM4
Unterstützt 100G-Ethernet-Konnektivität
Erstens unterstützen QSFP28 LR4, QSF28 CWDM4 und QSFP28 PSM4 alle die 100GBase-Ethernet-Rate. Sie können in verschiedenen 100-Gigabit-Ethernet-Konnektivitätssituationen eingesetzt werden, beispielsweise in Rechenzentren, großen Cloud-Netzwerken, Hochleistungs-Computernetzwerken, Unternehmenskernen und Verteilungsebenen.
Funktionen mit QSFP28-Formfaktor
Zweitens verfügen sie über den QSFP28-Formfaktor (Quad Small Form-Factor Pluggable), den kompaktesten und am weitesten verbreiteten Formfaktor für 100G-Ethernet. Die Entwicklung des 100G-Formfaktors erfolgte von CFP, CFP2, CFP4 bis hin zu QSFP28. CFP4 ist nur ein Viertel so groß wie CFP. QSFP28 ist jedoch sogar noch kleiner als CFP4. Daher bietet QSFP28 den entscheidenden Vorteil einer höheren Portdichte. Neben der hohen Dichte zeichnet sich QSFP28 auch durch einen geringeren Stromverbrauch als bisherige CFP-Formfaktoren aus. Die Unterschiede zwischen QSFP28, CFP, CFP2 und CFP4 sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
CFP vs. CFP2 vs. CFP4 vs. QSFP28-Formfaktor
Arbeiten über Singlemode-Glasfaser
Drittens nutzen 100G QSFP28 LR4, CWDM4 und PSM4 alle Singlemode-Fasern, um Entfernungen von 10 km, 2 km bzw. 500 m zu erreichen.
Besondere Merkmale von 100G CWDM4 vs. 100G LR4 vs. 100G PSM4
Die Einführung von 100G CWDM4 und PSM4 schloss die Lücken in der Verbindungsdistanz zwischen QSFP 100G SR4 und LR4. Was sind die Unterschiede zwischen CWDM4, LR4 und PAM4? Der folgende Beitrag verrät es.
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: Vergleich der Übertragungsdistanz
Der größte Unterschied zwischen CWDM4 LR4 und PSM4 liegt in der unterstützten Verbindungsdistanz. Obwohl alle drei Transceiver 100G-Datenverbindungen über Singlemode-Glasfaser unterstützen, unterscheiden sich die Übertragungsdistanzen: 100G CWDM4 erreicht 2 km, 100G PAM4 500 m und 100G LR4 10 km. Obwohl die Übertragungsdistanz von PSM4 und CWDM4 nicht so groß ist wie die von LR4, stellen sie eine unverzichtbare und kostengünstige Wahl für 100G-Anwendungen im Kurz- und Mittelstreckenbereich dar.
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: Vergleich der Anwendungsszenarien
PSM4 wird hauptsächlich für die Verbindung von Rechenzentren innerhalb von 500 Metern verwendet, insbesondere für Intra-Rack- und Inter-Rack-Verbindungen. CWDM4-Module eignen sich besonders für Verbindungen innerhalb von 2 Kilometern, beispielsweise zwischen verschiedenen Gebäuden auf einem Campus. LR4 eignet sich für Metropolitan Area Network-Verbindungen bis zu 10 Kilometern und die Fernverbindung zwischen Rechenzentren.
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: Funktionsprinzip und Vergleich optischer Komponenten
100G CWDM4 entspricht dem CWDM4 MSA, das Blockdiagramm, Spezifikationen und optische Parameter des Transceivers definiert. Der 100G CWDM4-Transceiver verfügt über vier optische Sender, vier optische Empfänger, einen Wellenlängenmultiplexer und einen Demultiplexer. Er nutzt vier zentrale Wellenlängen von 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm und 1331 nm für die 100G-optische Kommunikation mit jeweils einer Datenrate von 25G. Basierend auf der WDM-Technologie ermöglicht das CWDM4-Modul das Multiplexen der vier Wellenlängen auf einer Singlemode-Faser. Das Funktionsdiagramm ist unten dargestellt.
QSFP28 100G CWDM4 Arbeitsdiagramm
Das Funktionsprinzip von 100G LR4 ähnelt dem von CWDM4; auch hier wird WDM-Technologie verwendet. Der Unterschied besteht darin, dass LR4 die vier Wellenlängen 1295 nm, 1300 nm, 1304 nm und 1309 nm nutzt. Da QSFP28 100G mit einer Übertragungslänge von bis zu 10 km arbeitet, wird üblicherweise ein EML-Laser verwendet, während 100G CWDM4 einen DML-Laser verwendet. Da der EML-Laser teurer ist als der DML-Laser, ergeben sich die folgenden Preisunterschiede zwischen den beiden Transceivern.
QSFP28 100G LR4 Arbeitsdiagramm
Anders als CWDM4, das WDM-Technologie nutzt, um vier verschiedene Wellenlängen-Signalspuren auf eine Singlemode-Faser zu multiplexen, überträgt 100G PSM4 das 100G-Signal über vier parallele Spuren einer 1310-nm-Verbindung ohne Multiplexing und Demultiplexing. Jede Spur unterstützt eine Datenrate von 25 Gbit/s. Das Funktionsdiagramm von 100G PSM4 ist unten dargestellt.
QSFP28 100G PSM4 Arbeitsdiagramm
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: Preisvergleich
CWDM4 ist in der Regel am günstigsten, LR4 am teuersten. LR4 erfordert anspruchsvollere LAN-WDM-Laser (Wellenlängenintervall beträgt nur 4.5 nm), TEC (thermoelektrischer Kühler) zur Temperaturregelung und komplexere optische Multiplexing-/Demultiplexing-Geräte. PSM4 hingegen verwendet ein einfacheres DFB-Laser-Array und benötigt weder Wellenlängenregelung noch komplexe Multiplexing-Geräte. Dies lässt sich anhand der Listenpreise der drei führenden Optikhersteller (siehe unten) bestätigen.
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: Preis von QSFPTEK, FS, Fibermall
CWDM4 vs. LR4 vs. PSM4: FEC-Funktion
Da die Link-Budgets von CWDM4 und PSM4 relativ niedrig sind, ist für einen zuverlässigen Systembetrieb die Anwendung von FEC (Forward Error Correction) erforderlich. LR4 verzichtet aufgrund seines hohen Link-Budgets (ca. 10 dB) und der Konformität mit IEEE 802.3 100GBASE-LR4 auf den Einsatz von FEC.
100G PSM4 vs. 100G LR4 und CWDM4: Kabellösung
Mit welchem Kabel funktioniert PSM4? Der PSM4-Transceiver ist mit einem MTP/MPO-Stecker ausgestattet und arbeitet mit MTP-zu-MTP-Singlemode-Glasfasern oder MTP-zu-4-LC-Singlemode-Glasfasern, um vier 25G-LR-Transceiver in einer 4x25G-Verbindung zu verbinden. 100G CWDM4 und LR4 arbeiten aufgrund ihrer Struktur mit einem Duplex-LC-Stecker mit Duplex-LC-Singlemode-Glasfasern in 100G-Verbindungen.
PSM4-Kabel vs. LR4/CWDM4-Kabel
Zusammenfassung
Bei der Planung eines optischen 100G-Netzwerks ist die Auswahl von QSFP28-100G-LR4, CWDM4 und PSM4 im Wesentlichen ein dreieckiger Kompromiss zwischen Entfernung, Kosten und Glasfaserressourcen:
Abstandsanforderungen:
▪️ Ultrakurze Distanz (≤500m) → PSM4 (kostengünstige, mehradrige MPO-Verkabelung erforderlich)
▪️ Mittlere Entfernung (500 m bis 2 km) → CWDM4 (bestes Preis-Leistungs-Verhältnis, Einsparung von Duplex-LC-Fasern)
▪️ Lange Distanz (2–10 km) → LR4 (stabile Wellenlänge, zuverlässige Übertragung auf Stadtebene)
Faserarchitektur:
▪️ Knappe Ressourcen → CWDM4/LR4 (2-Core LC) wird bevorzugt
▪️ Kurze Distanz mit hoher Dichte → PSM4 (unterstützt 4×25G-Splitting)
Kostensensitivität:
▪️ Budgetpriorität → PSM4 (keine WDM-Geräte, ca. 5-8 % niedrigerer Preis)
▪️ Investitionen in Fernstrecken → LR4 (Zahlung einer Technologieprämie für eine 10 km lange Verbindung)
Die endgültige Entscheidung muss von der tatsächlichen Verbindungslänge und der optischen Kabelinfrastruktur abhängen. Es muss ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Gesamtbetriebskosten (TCO) gefunden werden – PSM4 tauscht Glasfaserkern gegen Kosten, CWDM4 gegen Wellenlängenteilung gegen Entfernung und LR4 gegen Technologie gegen Reichweite. Zusammen bilden die drei ein Golden-Coverage-Netzwerk für optische 100G-QSFP28-Verbindungen.
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