Die Leistungsfähigkeit von 400G ZR erkunden

Da der Datenverkehr wächst und die Bandbreitennachfrage steigt, ist 400G-Optik schrittweise zu einer der zentralen Triebkräfte der Netzwerkinfrastruktur geworden. Darunter wird das 400G ZR Transceiver-Modul hauptsächlich für die Datenübertragung über lange Strecken eingesetzt. Dieser Artikel behandelt die Definition von 400ZR, Vorteile, Funktionsprinzipien, Anwendungen und verschiedene Formfaktoren von optischen 400G ZR Transceivern.

Was ist 400G ZR?

Obwohl es bereits verschiedene Arten von 400G-Module auf dem Markt haben sie Einschränkungen bei der Langstreckenübertragung. Für Anwendungsszenarien, die eine Datenübertragung über größere Entfernungen erfordern, können herkömmliche optische 400G-Module die Anforderungen oft nicht erfüllen, und das 400G ZR-Modul durchbricht diese Einschränkungen.

400GBase-ZR Definition

400ZR ist ein Netzwerk-Implementation Agreement (IA), das vom Optical Internetworking Forum (OIF) für steckbare digitale kohärente optische Kommunikationsmodule (DCO) entwickelt wurde. Der 400ZR-Standard verwendet Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)-Technologie und höherstufige Modulation, um 400G-Nutzlasten über DCI-Verbindungen ubis zu 80 km. Das Ziel ist es, die Übertragung über große Entfernungen mit einem einzelnen 400G-Träger zu ermöglichen, der 16QAM-Modulation mit einer Rate von etwa 60 Gbaud verwendet. Dies wird durch kohärente Detektion und fortschrittliche digitale Signalverarbeitung (DSP) ermöglicht. Optische 400G ZR Module eignen sich für Punkt-zu-Punkt- und Ringnetzwerktopologien.

Vorteile von 400GBase-ZR

Hohe Übertragungsrate: Der optische 400G-ZR-Transceiver kann eine Single-Carrier-Übertragungsrate von 400Gbps erreichen, die Datenübertragungseffizienz verbessern und die wachsende Nachfrage nach Datenverkehr erfüllen.

Übertragung über große Entfernungen: 400GBase-ZR unterstützt eine Übertragungsdistanz von 80 Kilometern, was sie ideal für die Fernübertragung macht, insbesondere in Backbone-Netzwerken über Städte und Länder hinweg.

Hohe Zuverlässigkeit: Diese 400G-Module nutzen fortschrittliche optische Technologie und digitale Signalverarbeitungsalgorithmen, um in komplexen und sich verändernden Übertragungsumgebungen eine stabile Leistung aufrechtzuerhalten. Sie verfügen außerdem über starke Fehlerkorrekturfähigkeiten, die die Bitfehlerrate reduzieren und die Zuverlässigkeit der Datenübertragung sicherstellen können.

Starke Kompatibilität: 400G ZR-Transceiver unterstützen mehrere Modulationsformate und Übertragungsprotokolle, wie QPSK, 16QAM und 64QAM, und können sich flexibel an verschiedene Netzwerkarchitekturen und Anwendungsszenarien anpassen. Sie entsprechen der Open ROADM MSA-Spezifikation und bieten eine gute Interoperabilität mit Geräten anderer Hersteller.

Kompaktes Design: Um den Anforderungen an eine hochdichte Bereitstellung in Rechenzentren und Übertragungsnetzen gerecht zu werden, verfügt der 400ZR über ein kompaktes Design, das klein und einfach zu installieren und zu warten ist.

Während wir jedoch die oben genannten Vorteile nutzen, müssen wir uns auch einigen Schwierigkeiten stellen, die nicht ignoriert werden können. Obwohl kohärente Technologie die Signalleistung verbessern kann, erhöhen ihre komplexen Modulations- und Demodulationsverfahren sowie der Bedarf an leistungsstarken digitalen Signalprozessoren (DSPs) zweifellos die Kosten und den Stromverbrauch von Geräten wie Lasern und optischen Chips. Darüber hinaus wurden strengere Anforderungen an Standardisierung und Interoperabilität für die Kompatibilität zwischen verschiedenen Herstellern und Anwendungsszenarien gestellt.

Wie funktionieren 400G-ZR-Optiken?

Das Funktionsprinzip des optischen 400G-ZR-Moduls basiert auf elektrooptischer Umwandlung und kohärenter Detektionstechnologie. Konkret wandelt das optische 400G-ZR-Modul elektrische Signale in optische Signale um und überträgt sie mit hoher Frequenz über Glasfasern, um eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung zu ermöglichen und Anforderungen über große Entfernungen zu erfüllen. Seine Kerntechnologie ist die kohärente Empfangstechnologie. Diese Technologie verbessert die Empfindlichkeit, Störfestigkeit und spektrale Effizienz des Signals, indem sie die Frequenzinformationen, die Amplitude und die Phase des optischen Signals nutzt, wodurch eine Übertragung über große Entfernungen und mit hoher Effizienz ohne Relaisverstärker erreicht wird.

400ZR-Anwendungen

Hyperscale-Rechenzentren/Cloud-Service-Provider

Da Rechenzentren weiter wachsen, benötigen Hyperscale-Rechenzentren und Cloud-Service-Provider Netzwerklösungen, die extrem große Datenverkehrsvolumina bewältigen können. 400ZR-Optikmodule sind aufgrund ihrer hohen Bandbreite, hohen Übertragungsrate und geringen Latenz zu einer Schlüsseltechnologie für die Verbindung dieser riesigen Rechenzentren und die Bereitstellung von Cloud-Diensten geworden. Durch den Einsatz von 400ZR-Modulen können Rechenzentren eine effiziente Datenübertragung erreichen, um der wachsenden Nachfrage nach Datenverarbeitung gerecht zu werden.

Verteilte Campus- und Stadtgebiete

Der Aufbau von Hyperscale-Rechenzentren ist für viele Organisationen nicht praktikabel, insbesondere in verteilten Campus- und städtischen Netzwerkumgebungen. Innerhalb dieser Regionen müssen verteilte Rechenzentren mehrere Rechenzentren verwalten, damit diese über Hochgeschwindigkeitsverbindungen miteinander kommunizieren, Daten gemeinsam nutzen, Arbeitslasten ausgleichen und Backups bereitstellen können. Die 400G ZR-Optik kann die effiziente Verbindung zwischen entfernten Rechenzentren ermöglichen und die erforderliche Zuverlässigkeit und Flexibilität für verteilte Rechenzentren bereitstellen.

Telekommunikationsanbieter

Wie Rechenzentren kämpfen auch Telekommunikationsunternehmen mit einer explosionsartigen Zunahme des Netzwerkverkehrs, da Verbraucher höhere Verbindungsgeschwindigkeiten verlangen, ob zu Hause oder am Arbeitsplatz, einschließlich 5G-Mobilkommunikation. Anwendungen wie Videostreaming, Online-Videospiele, Videokonferenzen und Online-Backup-Dienste werden stark von den Geschwindigkeiten von 400Gb/s profitieren.

400G-ZR-Transceiver-Typen

Es gibt 2 Haupttypen von 400G ZR-Optikmodulen: OSFP 400G ZR und QSFP-DD 400G ZR, und der größte Unterschied liegt in ihren Formfaktoren.

OSFP 400G ZR Optische Module

Das optische 400G OSFP-Modul (Octal Small Form-Factor Pluggable) ist ein optisches Hochgeschwindigkeits-, Hochbandbreiten- und Hochdichtemodul, das speziell für die Datenübertragung mit hoher Kapazität in Rechenzentren und Kommunikationsnetzwerken entwickelt wurde. Es unterstützt eine Gesamtbandbreite von 400Gbps, um den Hochgeschwindigkeitsübertragungsanforderungen moderner Rechenzentren und extrem großer Computersysteme gerecht zu werden.

Das optische OSFP-Modul kann als eine aktualisierte Version des optischen QSFP-Moduls angesehen werden. Das optische OSFP-Modul ist etwas größer als das optische QSFP-Modul, und sie sind nicht miteinander kompatibel.

QSFP-DD 400G ZR optische Module

Optische 400G QSFP-DD-Module (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density) sind ein weiterer gängiger Typ optischer Module, der 400Gbps-Ethernet- und Optical Transport Network (OTN)-Anwendungen unterstützt. 400G QSFP-DD ZR optische Module zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise und hohe Kompatibilität für eine effektive Bereitstellung in Umgebungen mit begrenztem Platzangebot aus, in denen Konnektivität über große Entfernungen und Unterstützung für hohe Bandbreiten erforderlich sind.

FAQs zu 400ZR-Optik

F: 400ZR vs. 400ZR+ vs. OpenZR+: Was ist der Unterschied?

A: Der Hauptunterschied liegt in ihren Anwendungsszenarien. 400ZR ist für 400GE-Rechenzentrumsverbindungen konzipiert, während 400ZR+ für längere Distanzen (≥ 120km) vorgesehen ist. OpenZR+ ist ein auf einer Multi-Source-Vereinbarung basierender Standard, der entwickelt wurde, um die besten Merkmale der Standards 400ZR+ und Open ROADM zu kombinieren, und zielt auf regionale Langstreckennetze ab.

F: Kann 400ZR in Metropolitan Area Networks (MANs) verwendet werden?

A: Ja, 400ZR ist gut für Metropolitan Area Networks geeignet. Dieses Modul unterstützt die Datenübertragung über große Entfernungen mit hoher Bandbreite. 

Fazit

Das optische 400G-ZR-Modul ist ein herausragendes Beispiel für die Realisierung von Langstreckenübertragung. Mit fortschrittlicher Technologie und optimiertem Design erfüllt der optische 400ZR-Transceiver den dringenden Bedarf an hoher Bandbreite und Langstreckenübertragung in Rechenzentren und bei Telekommunikationsbetreibern. Mit der Weiterentwicklung des Marktes werden 400G-ZR-Module in weiteren Anwendungsszenarien eine wichtige Rolle spielen und die Aufrüstung und Entwicklung der Netzwerkinfrastruktur vorantreiben.