Cómo migrar a 400G con óptica QSFPTEK Single Lambda 100G

​A medida que los volúmenes de datos aumentan y surgen nuevas tecnologías, Ethernet 100G se está volviendo cada vez más frecuente en los despliegues de redes de alta velocidad. Las tecnologías 100G tradicionales como SR4, LR4, CWDM4 y PSM4 utilizan cuatro canales NRZ de 25Gbps, lo que genera costos elevados que suponen un desafío para los operadores. Para abordar este problema, el grupo 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA) introdujo una tecnología 100G de una sola longitud de onda destinada a reducir gastos y, al mismo tiempo, garantizar la compatibilidad con los próximos estándares 400G. Este avance aprovecha la señalización PAM4 para transmitir datos 100G sobre una sola longitud de onda, simplificando la arquitectura óptica y reduciendo la complejidad de los componentes. Exploremos el estándar 100G Lambda para comprender su papel en las arquitecturas de red 100G actuales y su potencial para apoyar la evolución hacia redes 400G de próxima generación.

Explicación de la tecnología 100G Single Lambda

Single Lambda es una tecnología de acceso 100G que utiliza una única señal de longitud de onda PAM4 (modulación de amplitud de pulso de cuatro niveles) de 50 GBaud para alcanzar una velocidad de datos de 100 Gbps. Este método emplea un DSP (procesador de señales digitales) para convertir cuatro señales eléctricas 25G en un único canal 100G.​ Anteriormente, la mayoría de los módulos ópticos 100G QSFP28 utilizaban cuatro canales NRZ (sin retorno a cero) de 25 Gbps para alcanzar una velocidad de datos agregada de 100 Gbps. En cambio, la modulación PAM4 duplica la capacidad de datos en comparación con NRZ. Específicamente, una señal PAM4 de 50 GBaud transmite 100 Gbps, mientras que una señal NRZ de 25 GBaud transmite 25 Gbps.

Por qué Adoptar ¿Single Lambda para 100Gbps?

Reducir el coste de los componentes ópticos

Actualmente, los estándares más extendidos para el despliegue de 100GbE son 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA y 100GBASE-PSM4 MSA. Los operadores de red utilizan módulos QSFP28 LR4, CWDM4 o PSM4 para habilitar 100 Gbps, lo que se logra multiplexando 4 longitudes de onda de 25 Gbps en una sola fibra. Sin embargo, el procesamiento de señales es bastante complejo para integrar cuatro señales 25G en un enlace 100G. Esta complejidad implica directamente componentes ópticos costosos.

Fuente de la imagen: Cisco.com

Específicamente, el diseño de QSFP28 LR4, CWDM4 y PSM4 son más complejos que las ópticas Single Lambda. Los componentes de construcción simplificada del transceptor Single Lambda reducen considerablemente el coste en un 40 % o más.

Ópticas LR4, CWDM4 y PSM4: el transmisor utiliza recuperación de datos de reloj (CDR) en cada una de las interfaces eléctricas, controlador láser (LD) & láser e incluso Mux; el receptor utiliza CDR y amplificador de transimpedancia (TIA) + amplificador lineal (LA) & fotodiodo PIN en cada una de las interfaces eléctricas e incluso Demux. 

Óptica Single Lambda: el transmisor solo utiliza un DSP con CDR, un único LD & láser; el receptor solo utiliza un DSP con CDR y un único fotodiodo TIA + LA & PIN. En cambio, la óptica 100G Single Lambda solo utiliza una longitud de onda, lo que evita las complicaciones de la multiplexación y demultiplexación, el control estricto de la longitud de onda y el costoso encapsulado hermético.

Cumpla con el futuro estándar 400G

La red congestionada está impulsando una mayor velocidad de datos de 400G. El 100G Lambda MSA ha tenido en cuenta esta tendencia, diseñando ópticas 100G de Lambda única con compatibilidad 400G. Es decir, el factor de forma QSFP-DD es retrocompatible con otros factores de forma QSFP, incluido QSFP28. Además, 100G de Lambda única QSFP28 implementa la misma modulación PAM4 de 50GBaud que utiliza 400G QSFP-DD. Por ejemplo, el 400G-LR4 QSFP-DD utiliza 4 canales de 100 Gbps para lograr una velocidad total de datos de 400 Gbps, que puede enlazarse con cuatro 100G-LR4 de Lambda única QSFP28 para una solución breakout de 400G a 100G. 

Fuente de la imagen: Cisco.com

Introducción al transceptor Single Lambda 100G

Según las redes Cisco, el Óptica Single Lambda 100G incluyen 100G DR, 100G FR y 100G LR. Los tres QSFP28 cumplen con las especificaciones 100G Lambda MSA y vienen con conectores LC dúplex. Para indicar el número de canales de longitud de onda, las ópticas Single Lambda también se denominan 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 y 100G LR1 QSFP28. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S El transceptor de lambda única cumple con la especificación IEEE 100BASE-DR. Admite enlaces de hasta 500m a través de fibra monomodo (SMF) OS2 dúplex a una longitud de onda de 1310nm. El QSFP28 100GBASE-DR se utiliza principalmente para la interconexión de centros de datos (DCI) spine-leaf de corto alcance, donde la mayoría de los enlaces ópticos se encuentran dentro de 100m. Otra restricción es la menor tolerancia a la pérdida de inserción de un número limitado de paneles de conexión.

100GBASE-FR de lambda única QSFP28

100G Single Lambda MSA introduce entonces el QSFP-100G-FR-S para extender el enlace de fibra hasta un alcance de 2km. El 100G-FR cumple con la especificación IEEE 100BASE-FR, compatible con enlaces de hasta 2km sobre OS2 SMF dúplex a una longitud de onda de 1310nm. El 100GBASE-FR QSFP28 permite enlaces DCI más largos y deja más margen para aplicaciones con mayor pérdida de enlace.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

El tercer bro es QSFP-100G-LR-S. A través de OS2 SMF dúplex a 1310nm, 100G LR alcanza un enlace de hasta 10km. El LR QSFP28 aporta un alcance de larga distancia de 10km a la serie Single Lambda de ópticas 100G, ampliando la capacidad de interconexión más allá de dos edificios incluso en ciudades cercanas. Es ideal para nuevas implementaciones de red para la interconexión de switch core a switch core/de agregación en la red del campus.

Migre sin problemas a 400G con óptica Single Lambda de 100G

Dado que 100G DR, 100G FR y 100G LR de lambda única son diseños con factor de forma QSFP28. Es compatible con el factor de forma QSFP-DD que se aplica a 400G Ethernet. En consecuencia, se recomienda adoptar ópticas 100G Single Lambda en el diseño de redes 400G. La ventaja es que permite conectar un nuevo sitio 400G a un sitio 100G heredado con 4 enlaces. Por lo tanto, solo necesita llevar hosts 400G a un sitio, pero no necesita actualizar la arquitectura 100G existente mientras obtiene acceso a enlaces 400G.

Por ejemplo, al usar QSFPTEK 100G DR QSFP28, puede lograr un solución de desglose de 400G a 4x 100G. Conecte un nuevo switch ToR 400G a un switch heredado 100G con cuatro enlaces separados. 

Lado izquierdo: inserte un módulo 400G QSFP-DD DR4 en el puerto 400G del switch ToR 

Sitio derecho: Conecte cuatro módulos 100G QSFP28 DR en cuatro puertos de switch 100G 

Enlace: utilice un cable breakout SMF MTP a 4 LC dúplex OS2 para conectar los dos sitios

Conclusión

Para reducir los costos de implementación de 100G, 100G Lambda MSA especificó un estándar para habilitar 100 Gbps en una sola longitud de onda, reduciendo en gran medida la complejidad óptica. Además, mira hacia las futuras redes de alta velocidad, integrando la compatibilidad con 400G en la óptica Single Lambda 100G. 100G Single Lambda QSFP28 es una solución preparada para el futuro para una migración fluida de 100G a 400G.

QSFPTEK ofrece ópticas 100G Single Lambda, incluidas QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S y QSFP-100G-LR-S; y transceptores 400G QSFP-DD. También se ofrece una solución completa de breakout de 400G a 4x 100G. Si tiene alguna pregunta, no dude en contactar [email protected].