Was ist ein optischer 100G-Single-Lambda-Transceiver?

Optische Module mit 100G-Datenrate wie 100GBASE-LR4, 100G-CWDM4, 100G-PSM4 und 100GBASE-SR4 sind auf dem Markt bereits recht beliebt. Um jedoch die Kosten weiter zu senken und die Übertragungseffizienz zu verbessern, hat die Branche einen Standard für optische 100G-Single-Lambda-Module vorgeschlagen. Heute werden wir optische 100G-Single-Lambda-Module aus mehreren Perspektiven ausführlich besprechen, darunter Definition, Vergleich mit gängigen 100G-QSFP28-Modulen, Leistung und zukünftige Entwicklungstrends.

Was ist das optische 100G-Single-Lambda-Modul?

100G Single Lambda 100G-Optikmodule nutzen PAM4-Signalisierungstechnologie, um 100G-Daten auf einer einzelnen Wellenlänge zu übertragen, wie von der 100G Lambda MSA Alliance entwickelt. Im Kern steht eine Übertragungsrate von 100Gb/s pro Kanal, mit dem Ziel, eine kosteneffizientere Lösung für Switching, Routing und hochdichte Übertragung im Multi-T-Bereich bereitzustellen. Die optische Architektur dieses Moduls ist im Vergleich zu herkömmlichen Mehrwellenlängen-Designs deutlich vereinfacht; jede Wellenlänge kann 100G-Übertragung unterstützen, wodurch die Komponentenkomplexität reduziert und letztlich die Kosten gesenkt werden.

Einführung des 100G QSFP28 Single-Lambda-Moduls

100G QSFP28 DR

Die 100GBASE-DR Das Modul entspricht dem IEEE 100GBASE-DR-Standard für Singlemode-Glasfaser und unterstützt eine Übertragung über 500 Meter, wodurch es besonders für die Konnektivität in Leaf-Spine-Architekturen von Rechenzentren geeignet ist. Gemäß der QSFP28 MSA-Spezifikation verfügt es außerdem über digitale Diagnosefunktionen an der I2C-Schnittstelle zur Echtzeitüberwachung von Betriebsparametern.

100G QSFP28 FR

Das 100GBASE-FR-Modul entspricht dem 100GBASE-FR1-Standard und verwendet einen 1310nm EML-Laser und einen PIN-Empfänger, um elektrische 4x 25G NRZ-Signale mit einer Gesamtrate von 100G zu unterstützen, wodurch es für die Kurzstreckenübertragung über Singlemode-Fasern geeignet ist.

100G QSFP28 LR

Das 100GBASE-LR-Modul wurde zur Unterstützung von 100G-Ethernet-Anwendungen entwickelt, eignet sich für Singlemode-Glasfaserverbindungen bis zu 10km und ist eine gute Wahl für Rechenzentren, Verbindungen zwischen Gebäuden oder Übertragungsnetze. Es ist abwärtskompatibel mit 100G LR4 10km-Links und entspricht den Standards QSFP28 MSA, IEEE 802.3cd 100GBASE-LR1 und 100G Lambda MSA, wodurch es für den Einsatz in Kern- und Aggregationsnetzwerkanwendungen geeignet ist.

Unterschiede und Vorteile von 100G Single Lambda gegenüber herkömmlichem 100G QSFP28

Einfachere Architektur

100G-Single-Lambda-Optikmodule umfassen normalerweise mehrere Typen wie 100G DR, 100G FR, 100G ER und 100G LR. Nach dem Empfang von 4x 25G elektrischen Signalen vom Host wandelt es die Signale über DSP in das PAM4-Format um und sendet anschließend den gesamten 100G-Datenverkehr über einen einzelnen Laser. Im Vergleich zu herkömmlichen 100G QSFP28-Modulen erfordern Single-Lambda-Module weder WDM noch Parallelfaser, und die Anzahl der Komponenten wird entsprechend reduziert, wodurch vier Sender und Empfänger auf einen schrumpfen.

Unterstützung für größere Übertragungsdistanzen

Beispielsweise beträgt die maximale Übertragungsdistanz des 100G QSFP28 DR-Moduls bis zu  500 Meter, während das von 100G Lambda MSA eingeführte 100GBASE-FR-Modul sie auf 2 Kilometer erweitert, was für Szenarien nützlich ist, die eine Langstrecken-Konnektivität erfordern, wie etwa bestimmte Netzwerkumgebungen mit hohen Verlusten. MSA hat außerdem 100GBASE-LR mit einer Übertragungsdistanz von bis zu 10 Kilometern eingeführt, ähnlich dem 100G QSFP28 LR4-Modul.

Geringere Kosten

Das Single-Lambda-Design vereinfacht nicht nur die Komponenten, sondern senkt auch die Kosten von 100G-Verbindungen erheblich. Laut IEEE-Forschung kann eine Single-Lambda-100G-Lösung die Kosten einer optischen 100G-Verbindung um mindestens 40 Prozent senken, da die Wellenlängen für das optische Routing von vier auf eine reduziert werden. Diese architektonische Optimierung führt zu einer deutlichen Senkung der Gesamtkosten.

Wie kann 100G Single Lambda Technology die Beschleunigung von 400G vorantreiben?

Heutzutage steigt die Netzwerknachfrage immer weiter, und der starke Anstieg des Datenverkehrs führt dazu, dass der Markt höhere Erwartungen an vereinfachte und kostengünstigere optische Module hat, insbesondere in Anwendungen, die eine hohe Bandbreite und ultrahohe Dichte erfordern, wie 200G und 400G. Das Aufkommen von 100G-Single-Lambda-Modulen macht nicht nur das Upgrade von 100G-Netzwerken auf 400G reibungsloser, sondern vereinfacht auch das interne Design der 400G-Module, was mehr technische Unterstützung für die Erweiterung von 400G-Hochgeschwindigkeitsnetzwerken auf Basis von 100G Ethernet bietet. Die auf 100G Ethernet basierende Erweiterung von 400G-Hochgeschwindigkeitsnetzwerken bietet stärkere technische Unterstützung. Da diese Lösung zudem die Anforderungen an die Anzahl der Glasfasern reduziert, senkt sie natürlich die Gesamtkosten.

Upgrade-Pfad von 100G QSFP28 auf 400G QSFP-DD

Durch die Einführung der PAM4-Modulationstechnologie wird Single Lambda 100G Realität, wodurch das Upgrade von 100G auf 4x100G praktikabler wird. Am Beispiel des IEEE-Standards verwendet er 100GBASE-DR als Grundlage für 400GBASE-DR4. 400GBASE-DR4 kann in vier 100GBASE-DR-Module aufgeteilt werden, um 400G-Konnektivitätsanforderungen über eine Entfernung von 500 Metern zu erfüllen. Auf diese Weise ermöglicht der 100G-Single-Lambda-Transceiver, 400G-Ports mit einer einfacheren 100G-Aufteilung zu verbinden.

100G Single Lambda macht 400G-Module kosteneffizienter

Das 100G Lambda MSA Consortium trägt ebenfalls dazu bei, den 400G-Standard des IEEE zu aktualisieren. Der aktuelle 400G-Standard stützt sich typischerweise auf acht 50G PAM4-Signalkanäle unter Verwendung eines LAN-WDM-Wellenlängenrasters. Diese Lösung weist jedoch, wie 100GBASE-LR4, eine hohe Anzahl von Wellenlängenkanälen, komplexe Multiplexing- und Demultiplexing-Ausrüstung sowie hohe Kosten auf. Um diese Situation zu verbessern, schlägt das 100G Lambda MSA eine 100G-Lösung mit einer einzigen Wellenlänge unter Verwendung eines 4-Kanal-CWDM-Wellenlängenrasters vor, die eine höhere Fehlertoleranz bietet und die Gesamtkosten von 400G erheblich senkt.

Fazit

Angetrieben von der 100G Lambda MSA bietet die 100G-Single-Lambda-Technologie eine kostengünstigere Option für den Aufbau von 100G-Ethernet und beschleunigt gleichzeitig das Tempo der Netzwerk-Upgrades von 100G auf 400G. Im Vergleich zu herkömmlichen 100G QSFP28-Modulen überzeugen optische 100G-Single-Wavelength-Module in Bezug auf Übertragungsdistanz und Kosten. Dies zeigt, dass 100G Single-Wavelength in künftigen 100G- und 400G-Netzwerken wahrscheinlich für mehr Nutzer zur ersten Wahl wird.