Wie erreicht ein 100G-Transceiver eine Übertragungskapazität von 100 Gbps?

Mit der Nachfrage von Rechenzentren nach höherer Übertragungsgeschwindigkeit und Bandbreite mit höherer Kapazität macht 100G Ethernet inzwischen einen immer größeren Anteil am Markt aus. Immer mehr Rechenzentren beginnen, 100G-Ethernet-Datenübertragung zu entwickeln. Laut dem Bericht von IHS Infonetics profitieren derzeit mehr als 50 % der Rechenzentren von der hervorragenden Leistung, die 100G-Transceiver bieten. Wissen Sie, wie ein 100G-Transceiver eine Übertragungskapazität von 100 Gbps erreicht? Dieser Beitrag stellt verschiedene Arten von QSFPTEK vor 100G Transceiver im Detail.

Übertragungsprinzipien von 100G-Transceivern

QSFP28 100G SR4

QSFP28 SR4 Das optische Modul ist ein Hot-Plug-fähiger Vollduplex-Transceiver. Es wird häufig zur Übertragung von 100G-Ethernet-Daten über kurze Distanzen verwendet, und seine Betriebswellenlänge beträgt 850nm. Aufgrund seines Miniaturisierungsdesigns ist die Größe des QSFP28 SR4 kleiner als die des 100G CFP/CXP-Transceivers. Der Stromverbrauch des QSFP28 SR4 beträgt in der Regel 3.5W oder weniger. Das QSFP28-100G-SR4 ist gemäß IEEE 802.3ba konform, SFP28 MSA-Standard, SFF-8665, SFF-8636, RoHS, CPRI und eCPRI standardisiert. Das Funktionsprinzip besteht darin, Daten über vier unabhängige Kanäle zu übertragen oder zu empfangen. Somit beträgt die einzelne Datenrate der vier Kanäle 25Gbps und wird zu einer 100G-Datenrate aggregiert.

QSFP28 SR4 überträgt parallele optische Signale über das Sendeende. Es verwendet das Schichtarray, um die eingehenden parallelen elektrischen Signale in parallele optische Signale umzuwandeln. Da die Eingangssignale parallel sind, ist es zugleich für MTP/MPO-Multimode-Bändchenfaser zur parallelen Übertragung ausgelegt. Nachdem die Signale am Empfangsterminal angekommen sind, wandelt es die optischen Signale über das PIN-Array in elektrische Signale um; wie am Sendeende handelt es sich auch hierbei um ein paralleles elektrisches Signal. Die maximale Übertragungsdistanz beträgt bis zu 70m über OM3-Faser und 100m über OM4-Faser. Das 100GBASE SR4-Modul kann über MTP/MPO mit einem 12-Faser-MMF-Strang bis zu 100m verbunden werden.

Abbildung 1: Funktionsprinzip von QSFP28 SR4

QSFP28 100G PSM4 

Die QSFP28 100G PSM4 ist ein hot-plug-fähiges optisches Transceiver-Modul, es zeichnet sich durch geringen Stromverbrauch und eine integrierte digitale Diagnosefunktion aus. PSM4 MSA standardisiert 100GBASE PSM4.Der Unterschied zwischen dem psm4- und dem sr4-Modul besteht darin, dass psm4 bei 1310nm arbeitet. Außerdem beträgt der Stromverbrauch von psm4 weniger als 3.5w. Es wird für Singlemode-Langstreckenübertragung bis zu 500m über 12-Faser-MTP/MPO-Steckverbinder eingesetzt.

Das Funktionsprinzip von 100GBASE PSM4 ähnelt dem des 100GBASE SR4-Moduls. Es wird ebenfalls über vier separate Kanäle übertragen. Die Übertragungsrate pro Kanal beträgt 25Gbps. Die elektrischen Eingangssignale werden intern über das Layer-Array in parallele optische Signale umgewandelt. Das parallele optische Signal wird in ein paralleles elektrisches Signal umgewandelt; der Unterschied zu QSFP28 SR4 besteht darin, dass es für Singlemode-Fasern verwendet wird, während QSFP28 SR4 normalerweise für Multimode-Fasern eingesetzt wird.

Abbildung 2: Funktionsprinzip von QSFP28 PSM4

100GBASE CWDM4

Die QSFP28 CWDM4 ist für die 100G-Ethernet-Datenübertragung konzipiert und vollständig konform mit dem QSFP MSA-, CWDM4 MSA- und IEEE P802.3bm-Protokoll. Das Funktionsprinzip von 100GBASE CWDM4 besteht darin, elektrische Eingangsdaten in optische CWDM-Signale umzuwandeln, und es gibt vier unabhängige Kanäle mit 25Gbps, die zu einem einzigen 100Gbps-Kanal gemultiplext werden. Gleichzeitig demultiplext das QSFP28 CWDM4 am Empfangsterminal ein optisches 100Gb/s-Eingangssignal in 4 unabhängige elektrische Ausgangsdaten.

Es überträgt Daten normalerweise über eine Singlemode-Faser über bis zu 2km; es gibt vier Hauptwellenlängenbereiche, L0: 1271nm(1264.5-1277.5nm), L1: 1291nm(1284.5-1297.5nm), L2: 1311nm(1304.5-1317.5nm), L3: 1331nm(1324.5-1337.5nm), und sein Stromverbrauch beträgt nicht mehr als 3.5W. Es verwendet einen branchenüblichen LC-Steckverbinder, um vier optische Signale von vier Wellenlängen zur Singlemode-Faser zu multiplexen und einzukoppeln.

Abbildung 3: Funktionsprinzip von QSFP28 CWDM4

100GBASE-LR4

Die QSFP28 LR4 Der Transceiver ist vollständig konform mit IEEE802.3ba und für Hot-Plugging, Vollduplex sowie vier interne Sendekanäle ausgelegt. Er eignet sich für 100G-Ethernet-Langstreckenübertragung und eine maximale Übertragungsreichweite von bis zu 10km. Der Betriebswellenlängenbereich liegt bei 1295 bis 1310nm.  100GBASE LR4 erfüllt die dauerhaft bestehende Anforderung von High-Performance-Computing und sehr großen Rechenzentren.

Ein 100GBASE LR4-Transceiver kann vier unabhängige Kanäle mit elektrischen Signalen von 25Gbps in optische Signale von vier unabhängigen Kanälen umwandeln. Anschließend multiplext das QSFP28 LR4-Modul das optische Signal zu einem einzelnen Kanal für eine 100G-Optical-Link-Verbindung. Am Empfangsende wandelt das Modul das optische Eingangssignal separat in ein LAN-WDM-optisches Signal mit vier Kanälen um und wandelt anschließend das optische Signal in vier elektrische Kanalsignal-Ausgangskanäle um.

Abbildung 4: QSFP28 LR4 Funktionsprinzip

QSFP28 ER4 

Die 100GBASE ER4 Der optische Transceiver ist vollständig konform mit QSFP MSA, IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4 Lite und dem OTU4-Standardprotokoll. Der QSFP28 ER4 wird verwendet, um das Singlemode-Signal mittels dichter Wellenlängenmultiplex-Technologie zu übertragen. Dieses optische Modul ist für Singlemode-Glasfaserkabel konzipiert und seine Betriebswellenlänge beträgt 1310nm; die maximale Leistungsaufnahme des QSFP28 ER4 beträgt 4.5W. Durch die Verwendung eines Halbleiter-optischen Verstärkers (SOA), der das optische Signal vor dem Eintritt in den PIN-Fotodetektor verstärkt, wurde die Übertragungsdistanz des ER4 erheblich verbessert; die maximale Übertragungsdistanz beträgt bis zu 40km.

Die Betriebswellenlänge des optischen 100GBASE ER4-Transceivers ist die LAN-WDM-Wellenlänge (1295nm, 1300nm, 1305nm, 1310nm). Der 100GBASE ER4 kann vier Wellenlängen optischer Signale multiplexen; er wird üblicherweise über einen branchenüblichen LC-Steckverbinder mit Singlemode-Faser verbunden. Außerdem können mit WDM MUX die Wellenlängensignale auf einer SMF-Faser zusammengeführt werden, um eine 100G-Übertragung optischer Signale zu bilden. Auf der Empfängerseite kann der optische Halbleiterverstärker dem Modul helfen, die Signale zu verstärken, bevor ein WDM-Demux die Signale in vier unabhängige Datenübertragungskanäle aufteilt.

Abbildung 5: QSFP28 ER4 Funktionsprinzip

Fazit

Nach der Vorstellung dieser verschiedenen optischen 100G-Module glaube ich, dass Sie bereits das Funktionsprinzip dieser verschiedenen Module kennen und wissen, wie sie eine Übertragungsrate von 100G erreichen. QSFPTEK bietet verschiedene kompatible optische 100G-Module. Darüber hinaus QSFPTEK bietet 100G-Transceiver mit QSFP28-Formfaktoren und ermöglicht kosteneffiziente, hochdichte und energiesparende 100G-Ethernet-Konnektivitätslösungen für Rechenzentren, Verteilungsebenen und Anwendungen von Dienstanbietern. Kontaktieren Sie unseren Kundenservice für ein Angebot über [email protected].