Drei optische 80-km-100G-Lösungen für Long-Haul Data Center Interconnect (DCI)

Drei optische Transceiver-Lösungen können für bis zu 80 km lange 100G-Rechenzentrumsverbindungen (DCI) über große Entfernungen eingesetzt werden: 100G DWDM kohärente Optik, 100G PAM4 DWDM QSFP28 und 100G ZR4 QSFP28. In diesem Artikel werden die drei Lösungen vorgestellt und ihre Vor- und Nachteile analysiert. Wir hoffen, dass Sie ein klares Bild davon erhalten, wie Sie die optimale Wahl für eine 100G-DCI-Lösung über große Entfernungen treffen können.

100G DWDM Coherent Optics

Verwendung kohärentes optisches Moduls in einem DWDM-Plattformsystem ist die am weitesten verbreitete Lösung für 100G-Langstrecken-DCI. Sie bietet viele Vorteile in Bezug auf Übertragungsdistanz, Skalierbarkeit und Flexibilität. Kohärente Transceiver können sowohl in Singlemode- als auch in Multimode-Glasfasernetzen eingesetzt werden. Sie unterstützen eine breite Palette von Modulationsformaten und Datenraten, von 25G bis 400G. Kohärente Optik ist außerdem abwärtskompatibel mit älteren Technologien wie 10G und 40G. 

Kohärente 100G-Optiken sind auf die Formfaktoren CFP und CFP2 beschränkt, daher können kohärente Optiken nicht direkt in die meisten Switch-Ports von Rechenzentren eingesetzt werden. Eine Reihe von DWDM-Geräten für Netzwerkbetrieb und technischen Support ist erforderlich, um Übertragungsstrecken zu warten und zu vereinfachen. 

100G PAM4 DWDM QSFP28

PAM4 DWDM QSFP28 ist eine weitere Lösung für 100G-Long-Haul-DCI. PAM4 ist ein neueres Modulationsformat, das es ermöglicht, vier Bits in einem einzigen Symbol zu codieren. Dadurch können mit PAM4 höhere Datenraten und größere Entfernungen erreicht werden als mit anderen Modulationsformaten. Beispielsweise unterstützt der QSFPTEK 100G PAM4 QSFP28-Transceiver 40-Kanal-100G-Verbindungen für Reichweiten von bis zu 80km mit einer Gesamtkapazität von 4Tbps. 

Die PAM4 QSFP28-Optiken können direkt mit bestehenden Switches zusammenarbeiten, was sie zu einer kostengünstigen und einfachen Lösung für den Aufbau eines eingebetteten DWDM-Netzwerks macht. Bei Verwendung von DWDM PAM4-Transceivern für eine 80km 100G DCI-Lösung, Tunable Dispersion Compensation Module (TDCM) und erbiumdotierter Faserverstärker (EDFA) werden eingesetzt, um optische Signale zu verstärken und Dispersion zu kompensieren.

100G ZR4 QSFP28

Ähnlich wie 100G PAM4 QSFP28, 100GBASE-ZR4 QSP28 hat denselben Formfaktor, daher kann ZR4 QSFP28 mit der bestehenden Ethernet-Infrastruktur kompatibel sein. Außerdem unterstützt es eine maximale Übertragungsdistanz von bis zu 80km für eine 100G-Verbindung über Singlemode-Faser (SMF).

Der Hauptunterschied besteht darin, dass ZR4 QSFP28 nicht für DWDM-Konnektivität ausgelegt ist. Bei Verwendung von 100G ZR4 QSFP28 für 80-km-Rechenzentrums-Switch-Verbindungen werden nur passende SMF-Glasfaserkabel benötigt, und es sind keine zusätzlichen Konvertierungsmodule, DCM- und EDFA-Geräte für die Vernetzung erforderlich. Dies ist eine echte optische Punkt-zu-Punkt-Hochgeschwindigkeits- und Langstreckenverbindungslösung (P2P).

ZR4 QSFP28-Transceiver werden häufig verwendet, um zwei Server, Switches, Router und andere Rechenzentrumsgeräte direkt über eine Reichweite von bis zu 80km zu verbinden.

Coherent vs. PAM4 vs. ZR4, Vorteile und Nachteile

Die folgende Tabelle listet die wichtigsten Vor- und Nachteile der einzelnen Module auf. Bei der Auswahl der besten Lösung für Ihre Situation sollten Sie Faktoren wie Budget, Übertragungsdistanz, Netzwerkkomplexität, vorhandene Architektur und Ausrüstung, DWDM-Fähigkeit sowie zukünftige Upgrades berücksichtigen.

Im Vergleich zur kohärenten 100G-Lösung bietet 100GBASE-ZR4 QSFP28 ursprüngliche Vorteile bei Kosten- und Energieeinsparungen. 

Im Vergleich zu 100G coherent und 100G PAM4 benötigt 100G QSFP28 ZR4 keine WDM-Systemausrüstung. Für Langstreckenübertragung innerhalb von 80km und Nicht-WDM-Netzwerke ist 100G ZR4 QSFP28 die optimale Lösung.

Für ein hochgradig konvergentes DWDM-Netzwerk ermöglicht 100G coherent Übertragungen über 80km. Es ist für optische Kommunikation über größere Entfernungen optimiert (Bis zu 3.000 km sind mit der kohärenten DWDM-Lösung von Cisco möglich). Es erfordert jedoch den Einsatz komplexer DWDM-Geräte wie DWDM-Mux/Demux und Muxponder/Transponder. 

Zusammenfassung

Coherent 100G CFP/CFP2, 100G PAM4 DWDM QSFP28 und 100G ZR4 QSFP28 sind drei optische Module, die 100G Ethernet für Übertragungen über bis zu 80km unterstützen. Sie haben jedoch in realen Anwendungen ihre Vorteile und einige Einschränkungen. Die kohärente Lösung ist speziell für optische Langstreckenübertragungen in Metropolnetzen konzipiert; 80km sind keine Einschränkung. PAM4 und ZR4 QSFP28 werden innerhalb einer 80km-Verbindung eingesetzt. 100G PAM4 ist eine kosteneffiziente und wesentlich einfachere Lösung für den Aufbau eines eingebetteten DWDM-Netzwerks. ZR4 hat gegenüber den beiden vorherigen Lösungen Vorteile bei Kosten, Leistung und Einfachheit der Vernetzung. 

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