So migrieren Sie mit 100G Single Lambda QSFPTEK Optics zu 400G

​Da Datenmengen stark zunehmen und neue Technologien entstehen, setzt sich 100G Ethernet zunehmend in Hochgeschwindigkeits-Netzwerkbereitstellungen durch. Herkömmliche 100G-Technologien wie SR4, LR4, CWDM4 und PSM4 verwenden vier 25Gbps-NRZ-Kanäle, was zu erhöhten Kosten führt, die Betreiber vor Herausforderungen stellen. Um dieses Problem zu lösen, führte die 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA)-Gruppe eine Single-Wavelength-100G-Technologie ein, die darauf abzielt, Kosten zu senken und gleichzeitig die Kompatibilität mit kommenden 400G-Standards sicherzustellen. Dieser Fortschritt nutzt PAM4-Signalisierung, um 100G-Daten über eine einzelne Wellenlänge zu übertragen, wodurch die optische Architektur vereinfacht und die Komponentenkomplexität reduziert wird. Sehen wir uns den 100G-Lambda-Standard an, um seine Rolle in aktuellen 100G-Netzwerkarchitekturen und sein Potenzial zur Unterstützung der Weiterentwicklung hin zu 400G-Netzwerken der nächsten Generation zu verstehen.

100G Single-Lambda-Technologie erklärt

Single Lambda ist eine 100G-Zugangstechnologie, die ein einzelnes 50-GBaud-PAM4-Wellenlängensignal (vierstufige Pulsamplitudenmodulation) verwendet, um eine Datenrate von 100 Gbps zu erreichen. Diese Methode nutzt einen DSP (Digital Signal Processor), um vier elektrische 25G-Signale in einen einzigen 100G-Kanal umzuwandeln.​ Zuvor verwendeten die meisten optischen 100G QSFP28-Module vier 25-Gbps-NRZ-Kanäle (Non-Return to Zero), um eine aggregierte Datenrate von 100 Gbps zu erreichen. Im Gegensatz dazu verdoppelt die PAM4-Modulation die Datenkapazität im Vergleich zu NRZ. Konkret überträgt ein 50-GBaud-PAM4-Signal 100 Gbps, während ein 25-GBaud-NRZ-Signal 25 Gbps überträgt.

Warum Übernehmen Single Lambda für 100Gbps?

Kosten für optische Komponenten senken

Derzeit sind die am weitesten verbreiteten Standards für die 100GbE-Bereitstellung 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA und 100GBASE-PSM4 MSA. Netzbetreiber setzen QSFP28 LR4-, CWDM4- oder PSM4-Module ein, um 100 Gbps zu ermöglichen, was durch Multiplexing von 4 Wellenlängen mit 25 Gbps in eine einzelne Faser erreicht wird. Allerdings ist die Signalverarbeitung recht komplex, um vier 25G-Signale in eine 100G-Verbindung zu integrieren. Diese Komplexität führt direkt zu kostspieligen optischen Komponenten.

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Konkret ist das Design von QSFP28 LR4, CWDM4 und PSM4 sind komplexer als Single-Lambda-Optiken. Die vereinfachten Konstruktionskomponenten im Single-Lambda-Transceiver reduzieren die Kosten erheblich um 40% oder mehr.

LR4, CWDM4 und PSM4-Optiken: Der Sender verwendet Clock Data Recovery (CDR) in jeder der elektrischen Schnittstellen, Laser Driver (LD) & Laser und sogar Mux; der Empfänger verwendet CDR und Trans-Impedance Amplifier (TIA) + Linear Amplifier (LA) & PIN-Fotodiode in jeder der elektrischen Schnittstellen und sogar Demux. 

Single-Lambda-Optiken: Der Sender verwendet nur einen DSP mit CDR, eine einzelne LD & Laser; der Empfänger verwendet nur einen DSP mit CDR und eine einzelne TIA + LA & PIN-Fotodiode. Im Gegensatz dazu verwenden 100G Single-Lambda-Optiken nur eine Wellenlänge, wodurch der Aufwand für Multiplexing und Demultiplexing, eine strenge Wellenlängensteuerung und kostspielige hermetische Verpackungen entfällt.

Erfüllen Sie den zukünftigen 400G-Standard

Das überlastete Netzwerk drängt auf eine höhere Datenrate von 400G. Die 100G Lambda MSA hat diesen Trend berücksichtigt und 100G Single-Lambda-Optiken mit 400G-Kompatibilität entwickelt. Das heißt, der QSFP-DD-Formfaktor ist abwärtskompatibel mit anderen QSFP-Formfaktoren, einschließlich QSFP28. Außerdem verwendet 100G Single-Lambda QSFP28 dieselbe 50GBaud PAM4-Modulation, die auch 400G QSFP-DD nutzt. Beispielsweise verwendet der 400G-LR4 QSFP-DD 4 Kanäle mit 100 Gbps, um eine Gesamtdatenrate von 400 Gbps zu erreichen, die mit vier 100G-LR4 Single-Lambda QSFP28 für eine 400G-zu-100G-Breakout-Lösung verbunden werden kann. 

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Einführung in Single-Lambda-100G-Transceiver

Laut Cisco-Netzwerken ist die Single-Lambda-100G-Optik umfassen 100G DR, 100G FR und 100G LR. Alle drei QSFP28 entsprechen den 100G Lambda MSA-Spezifikationen und werden geliefert mit Duplex-LC-Steckverbinder. Zur Kennzeichnung der Anzahl der Wellenlängenkanäle werden die Single-Lambda-Optiken auch als 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 und 100G LR1 QSFP28 bezeichnet. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S Single-Lambda-Transceiver entsprechen der Spezifikation IEEE 100BASE-DR. Sie unterstützen Verbindungen von bis zu 500m über Duplex-OS2-Singlemode-Glasfaser (SMF) bei einer Wellenlänge von 1310nm. Der 100GBASE-DR QSFP28 wird hauptsächlich für kurzreichweitige Spine-Leaf-Rechenzentrumsverbindungen (DCI) verwendet, bei denen die meisten optischen Verbindungen innerhalb von 100m liegen. Eine weitere Einschränkung ist die geringere Toleranz gegenüber der Einfügedämpfung einer begrenzten Anzahl von Patchpanels.

100GBASE-FR Single Lambda QSFP28

100G Single Lambda MSA führt dann den QSFP-100G-FR-S um die Glasfaserverbindung auf eine Reichweite von 2km zu erweitern. Das 100G-FR entspricht der IEEE 100BASE-FR-Spezifikation und unterstützt Verbindungen bis zu 2km über Duplex OS2 SMF bei einer Wellenlänge von 1310nm. Das 100GBASE-FR QSFP28 ermöglicht längere DCI-Verbindungen und lässt mehr Spielraum für Anwendungen mit höherem Verbindungsverlust.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

Der dritte Bruder ist QSFP-100G-LR-S. Über Duplex OS2 SMF bei 1310nm erreicht 100G LR Verbindungen von bis zu 10km. Der LR QSFP28 bringt eine Langstreckenreichweite von 10km in die Single-Lambda-Serie der 100G-Optiken und erweitert die Verbindungsmöglichkeiten über zwei Gebäude hinaus, sogar in nahe gelegenen Städten. Er ist ideal für neue Netzwerkinstallationen zur Verbindung von Core-Switch zu Core-/Aggregations-Switch im Campus-Netzwerk.

Nahtlose Migration zu 400G mit 100G Single-Lambda-Optik

Da Single Lambda 100G DR, 100G FR und 100G LR als QSFP28-Formfaktor-Designs ausgeführt sind. Es ist mit dem QSFP-DD-Formfaktor kompatibel, der für 400G Ethernet gilt. Entsprechend wird empfohlen, 100G Single Lambda-Optiken im 400G-Netzwerkdesign einzusetzen. Der Vorteil besteht darin, dass damit ein neuer 400G-Standort über 4 Links mit einem bestehenden 100G-Standort verbunden werden kann. Sie müssen also nur 400G-Hosts an einen Standort bringen, müssen aber die bestehende 100G-Architektur nicht aktualisieren und erhalten dennoch 400G-Link-Zugang.

Zum Beispiel können Sie mit QSFPTEK 100G DR QSFP28 ein 400G-zu-4x-100G-Breakout-Lösung. Verbinden Sie einen neuen 400G-ToR-Switch über vier separate Links mit einem älteren 100G-Switch. 

Linke Seite: Setzen Sie ein 400G QSFP-DD DR4 Modul in den 400G-Port des ToR-Switches ein 

Rechter Standort: Stecken Sie vier 100G QSFP28 DR-Module in vier 100G-Switch-Ports 

Link: Verwenden Sie ein MTP-auf-4-LC-Duplex-OS2-Breakout-SMF, um die beiden Standorte zu verbinden

Fazit

Um die Kosten für die 100G-Bereitstellung zu senken, hat die 100G Lambda MSA einen Standard spezifiziert, der 100 Gbps auf einer einzelnen Wellenlänge ermöglicht und die optische Komplexität erheblich reduziert. Außerdem blickt er auf zukünftige Hochgeschwindigkeitsnetzwerke voraus und integriert die 400G-Kompatibilität in Single Lambda 100G-Optiken. 100G Single Lambda QSFP28 ist eine zukunftssichere Lösung für eine nahtlose Migration von 100G zu 400G.

QSFPTEK bietet 100G Single Lambda Optiken an, darunter QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S und QSFP-100G-LR-S; sowie 400G QSFP-DD-Transceiver. Eine vollständige Breakout-Lösung von 400G auf 4x 100G wird ebenfalls bereitgestellt. Wenn Sie Fragen haben, nehmen Sie gern Kontakt auf [email protected].