Guida completa a 100GBASE-SR4 e 100GBASE-BiDi SR: comprensione dei transceiver QSFP28 SR

I moduli transceiver QSFP28 100G sono in prima linea nella rapida espansione del cloud computing e delle reti 5G, guidando l'evoluzione dei data center e creando una crescente domanda di soluzioni di interconnessione ad alte prestazioni. Questi componenti rappresentano una quota significativa dei costi di realizzazione delle reti e sono indispensabili nei data center di qualsiasi dimensione. Nelle strutture di piccole e medie dimensioni, oltre il 90% dei collegamenti in fibra rientra in un intervallo di 100 metri, mentre nei data center più grandi oltre il 70% dei collegamenti misura meno di 100 metri, con oltre l'80% che non supera i 125 metri. Di conseguenza, il modulo multimodale 100G—in particolare la variante multimodale QSFP28 100G, che supporta 100GBASE-SR BD e 100GBASE-SR4—è la scelta preferita per queste applicazioni.

Panoramica di 100GBASE-SR4 e 100GBASE-SR BD

Il 100GBASE-SR4 è un modulo transceiver multimodale 100G ampiamente adottato che utilizza quattro canali (4x25Gbps) per trasmettere e ricevere segnali ottici, raggiungendo una velocità dati combinata di 100Gbps. Conosciuto come "SR" per short reach, questo modulo è progettato specificamente per trasmissioni a breve distanza, offrendo in genere una portata di 70 metri su fibra multimodale OM3 o di 100 metri su fibra multimodale OM4. Conforme agli standard IEEE 802.3BA, il 100G QSFP28 SR4 funziona come transceiver ottico full-duplex hot-pluggable operante a una lunghezza d'onda centrale di 850nm. La sua popolarità è dovuta alla presenza di quattro canali indipendenti di trasmissione e ricezione, ciascuno con supporto a una velocità di 25Gbps, che lo rende una soluzione critica per la trasmissione dati ad alta velocità e a corto raggio nelle reti Ethernet 100G. L'immagine seguente mostra il principio di funzionamento del transceiver del modulo ottico 100GBASE-SR4:

Il 100GBASE-SR BD è la controparte bidirezionale del 100GBASE-SR, che utilizza due segnali ottici in direzioni opposte sulla stessa fibra multimodale con lunghezze d'onda di 855nm/908nm. Questa configurazione impiega due corsie da 50Gbps in ciascuna direzione, raggiungendo una velocità dati aggregata di 100Gbps. A differenza del 100G QSFP28 SR4, che richiede otto fibre ottiche, il modulo 100G QSFP28 SR BiDi utilizza la tecnologia WDM. Ciò consente a ciascuna porta LC di trasmettere e ricevere simultaneamente segnali ottici di diverse lunghezze d'onda su una fibra multimodale. Queste interfacce ottiche bidirezionali VCSEL a doppia lunghezza d'onda operano con PAM4 a 2 × 50-Gb/s sulle lunghezze d'onda 855nm/908nm. La portata operativa del modulo arriva fino a 70 metri con fibra OM3, 100 metri con fibra OM4 e 150 metri con fibra OM5, dimostrando la sua versatilità nei sistemi in fibra multimodale. L'immagine seguente mostra il principio di funzionamento del 100G QSFP28 SR BiDi ricetrasmettitore per modulo ottico:

La differenza tra 100GBASE-SR4 e 100GBASE-BiDi SR

Numero di fibre

Il transceiver 100GBASE-SR4 utilizza 8 fibre, costituendo la struttura di cablaggio in fibra multimodale prevalente per Ethernet 100G a corto raggio. Questa configurazione richiede quattro fibre di trasmissione e quattro di ricezione, tipicamente impiegate in un sistema di cablaggio MPO/MTP.

Al contrario, i transceiver 100GBASE-BiDi SR utilizzano solo 2 fibre per la trasmissione bidirezionale dei dati, offrendo una soluzione altamente conveniente per gli aggiornamenti di rete 100G. Indiscutibilmente, 100GBASE-BiDi richiede la minore quantità di cablaggio in fibra, rendendolo ideale per scenari in cui la fibra multimodale esistente è sotto pressione o è difficile da riconfigurare con nuova fibra.

Connettore

Il transceiver 100GBASE-BiDi SR utilizza il convenzionale connettore in fibra ottica LC duplex, noto per la sua semplicità e facilità d'uso.

I transceiver 100GBASE-SR4 utilizzano Connettori in fibra ottica MPO/MTP, richiedendo specificamente un connettore MPO/MTP a 8 o 12 fibre.

Lunghezza d'onda

Per 100GBASE-SR4, sia i segnali ottici trasmessi sia quelli ricevuti operano a una lunghezza d'onda di 850nm, in linea con le ottiche Ethernet tradizionali. Al contrario, 100GBASE-BiDi utilizza lunghezze d'onda distinte per trasmettere e ricevere segnali ottici all'interno di una singola fibra. La lunghezza d'onda di trasmissione tipica è 855nm, mentre la lunghezza d'onda di ricezione è 908nm. Di conseguenza, le ottiche 100GBASE-BiDi rappresentano una variante delle ottiche WDM (wavelength-division multiplexing).

Costo finale

Il costo complessivo comprende due parti fondamentali: la spesa per i transceiver 100G e il cablaggio in fibra. Di conseguenza, il prezzo finale varia in base ai costi dei diversi transceiver 100G e del cablaggio in fibra ottica, con soluzioni di implementazione diverse che comportano costi totali differenti.

I transceiver 100GBASE-SR4 offrono il prezzo più economico e rappresentano il form factor prevalente per i transceiver 100G QSFP28. Sono particolarmente adatti per implementazioni in data center con requisiti a corto raggio e considerazioni sui costi. Tuttavia, è importante notare che le ottiche 100GBASE-SR4 richiedono 8 cavi in fibra, rendendo l'implementazione impegnativa per distanze leggermente più lunghe. Questa opzione è consigliata quando sono disponibili abbondanti risorse in fibra e la distanza di implementazione rimane entro limiti gestibili.

Al contrario, 100GBASE-BiDi offre una soluzione 100G Ethernet versatile ed economicamente conveniente, richiedendo solo due cavi in fibra per brevi distanze e integrandosi facilmente nelle infrastrutture esistenti. Nonostante il prezzo più elevato dei ricetrasmettitori 100GBASE-BiDi SR rispetto a 100GBASE-SR4, questa opzione è ottimale per gli aggiornamenti di rete quando l'infrastruttura esistente è sotto pressione.

In sintesi, considerando le risorse in fibra e i costi di cablaggio, il cablaggio 100GBASE-SR BD richiede solo 1/4 delle risorse in fibra richieste da 100GBASE-SR4, portando a significativi risparmi sulle spese in conto capitale. Tuttavia, il costo più elevato dei moduli 100GBASE-SR BD compensa questi risparmi. Pertanto, quando si valuta il costo complessivo di modulo ottico + fibra, scegliere 100GBASE-SR BD potrebbe non comportare necessariamente costi inferiori rispetto all'uso di 100GBASE-SR4.

Costruzione del cablaggio del data center con 100G QSFP28 BiDi SR1.2

L'aumento dei carichi di lavoro mission-critical, come l'intelligenza artificiale (AI) e l'apprendimento automatico, intensifica le esigenze di elaborazione e traffico nelle strutture dei data center. Ciò rende necessario passare a connessioni più dense e veloci all'interno dei livelli ridge, delle dorsali e tra gli switch top-of-ridge/rack e i server nei data center. Il passaggio da 10G a 40G o 100G tradizionalmente comporta la conversione del cablaggio duplex LC in cablaggio MPO, con conseguente aumento dei costi operativi. La semplificazione del cablaggio e la riduzione delle spese in conto capitale possono essere ottenute utilizzando la soluzione BiDi, esemplificata dal modulo ottico 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

Analogamente al suo modulo 40G SR BD, il 100G QSFP28 BiDi SR1.2 consente agli operatori dei data center di riutilizzare la loro infrastruttura in fibra LC duplex esistente durante l'aggiornamento da 10G SR o 40G BiDi a 100G. Ciò facilita un aggiornamento flessibile e graduale dei dispositivi di rete all'interno del data center.

Il 100G QSFP28 BiDi SR1.2 è un modulo ottico BiDi Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP28), supporta 100Gbps ed è conforme agli standard IEEE802.3bm 100GBASE-SR4. Utilizzando fibra ottica multimodale LC duplex dual-core, il modulo impiega la modulazione 4×25G NRZ all'estremità elettrica, convertendola in modulazione 2x50Gbps PAM4 all'estremità ottica. Ciò si traduce in una larghezza di banda totale di 100Gb, con la tecnologia PAM4 che supporta la trasmissione del segnale a velocità dati di 50Gb e velocità di 25Gbaud.

Architettura Spine-Leaf da 400G a 100G

L'implementazione di 400Gbps SR4.2 nel livello spine, il backbone di rete, facilita la connessione al nodo leaf tramite un modello breakout. In alternativa, l'utilizzo di QSFP-100G-SR1.2 BiDi sia nei nodi spine sia nei nodi leaf offre un'opzione per aggiornare i nodi spine a 400G, rispondendo alle crescenti esigenze di larghezza di banda.

Connettività switch-server

Sfruttando la flessibilità dei transceiver innestabili rispetto ai cavi preassemblati, gli operatori possono optare per QSFP-100G-SR1.2 BiDi per la connettività top-of-rack ai server oppure implementare 400G nel top-of-rack (TOR) e collegarsi a valle ai server utilizzando 1 x QDD-400G-SR4.2 a 4 x QSFP-100G-SR1.2 in un modello breakout.

Conclusione

In conclusione, la scelta tra 100GBASE-SR BD e 100GBASE-SR4 dipende da fattori come i costi e le considerazioni sull'infrastruttura. Nonostante il costo complessivo dell'applicazione più elevato di 100GBASE-SR BD, viene spesso preferito grazie alla sua capacità di aggiornare senza problemi le reti 10G/25G, utilizzando l'infrastruttura in fibra multimodale duplex LC esistente. I vantaggi di 100GBASE-SR BiDi, tra cui riduzione dei costi, aggiornamenti fluidi e predisposizione per le reti future, lo rendono una scelta strategica. Al contrario, l'attrattiva di 100GBASE-SR4 risiede nella sua capacità di collegare una singola porta 100G a un massimo di quattro porte 25G e nel suo prezzo totale inferiore, soddisfacendo specifici requisiti di rete e vincoli di budget. QSFPTEK può fornire ricetrasmettitori in fibra ottica 100GBASE-SR BD e 100GBASE-SR4 di buona qualità e con una garanzia di 5 anni. Contattaci tramite [email protected]