Guida alla connettività breakout 40G QSFP Transceivers per QSFP 4x10G

Che cos'è un transceiver QSFP 4x10G e come funziona?

Il modulo ottico 40G QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) è progettato specificamente per applicazioni ad alta densità, alta velocità e hot-pluggable. È strutturato con 4 canali di trasmissione individuali e 4 canali di ricezione individuali, ciascuno dei quali consente 10Gbps. I 4 canali possono anche essere combinati in un totale di collegamenti Ethernet da 40 Gigabit. 

Il processo operativo del transceiver 4x10G QSFP+ è: nella direzione di trasmissione, quattro canali di segnali elettrici da 10Gbit/s vengono trasmessi tramite l'interfaccia elettrica al laser VCSEL a 4 canali. I segnali elettrici vengono convertiti in segnali ottici tramite il laser VCSEL. Viceversa, nella direzione di ricezione, i segnali ottici vengono convertiti in segnali elettrici ad alta velocità tramite PIN a 4 canali. La Fig. 1 mostra il principio di funzionamento del transceiver 4x10G QSFP+.

Fig.1 – principio di funzionamento del transceiver QSFP 4x10G

Quali transceiver 40G QSFP+ possono essere utilizzati nella connettività 4x10G?

1. Transceiver QSFP 40G SR4 e QSFP 40G CSR4 MTP/MPO per modalità 4x10G

QSFP 40G SR4 il modulo ottico consente collegamenti ottici 40G ad alta larghezza di banda su connettori femmina MPO/MTP a 12 fibre alla lunghezza d'onda di 850nm e supporta lunghezze di collegamento di 100m su OM3 e 150m su OM4. Può anche essere utilizzato in modalità breakout 4x10G per l'interoperabilità con moduli 10GBASE SR. La connettività 4x10G si ottiene utilizzando un cavo breakout multimodale da MTP/MPO parallelo a 12 fibre a LC duplex a 2 fibre, che collega il transceiver ottico QSFP SR4 a quattro moduli ottici SFP+ SR. La Fig. 2 mostra come realizzare la connessione QSFP-40G-SR4 a 4xSFP-10G-SR e i requisiti Cavo breakout MMF da 40G a 4x10G.

Allo stesso modo, anche il modulo ottico 40G QSFP+ CSR4 può essere utilizzato in una connettività breakout 4x10G con cavi breakout in fibra da MTP/MPO parallelo a LC duplex per la connettività a quattro interfacce 10GBASE-SR. La differenza è che 40Gb QSFP+ CSR4 estende la lunghezza del collegamento fino a 400m su cavo multimodale OM4. 

Fig.2 – Collegamento da QSFP 40G SR4 a 4x10G SFP+ SR con cavo breakout multimodale da MTP femmina a 4 LC Duplex

2. Ricetrasmettitore QSFP 40G LR MTP/MPO per modalità 4x10G

Il ricetrasmettitore ottico QSFP 40G LR supporta una distanza di trasmissione di 10km su fibra monomodale (SMF), consentendo velocità dati 40G su fibra parallela a 12 fibre con connettori multifibra MPO/MTP. Il ricetrasmettitore 40G QSFP LR può essere utilizzato anche in una connettività 4x10G per garantire l'interoperabilità con ricetrasmettitori 10G SFP+ LR. La connettività 4x10G si ottiene utilizzando un cavo breakout duplex monomodale da MTP femmina a 12 fibre a 2 fibre, che collega il modulo QSFP 40G LR a quattro porte ottiche 10GBASE-LR. La Fig. 3 mostra come realizzare la connessione da QSFP 40G LR a 4x10G SFP+ LR e il necessario Cavo breakout SMF da 40G a 4x10G.

Fig.3 – Connessione QSFP 40G LR a 40x10G SFP+ LR con cavo breakout monomodale MTP femmina a 4 LC duplex

3. QSFP 40G LR4 LC e QSFP 40G ER4 LC supportano la connettività 4x10G?

La risposta è no. Il motivo sarà chiaro apprendendo il processo di funzionamento illustrato di seguito dei transceiver 40G QSFP+ LR. Il modulo QSFP 40G LR4 adotta la tecnologia CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Supporta il collegamento fino a 10km su una coppia di SMF con connettori LC duplex. Nella direzione di trasmissione, il segnale digitale seriale 4x10Gbe viene trasmesso al laser DML con quattro lunghezze d'onda di 1271nm, 1291nm, 1311nm e 1331nm. Quindi 4 segnali ottici CWDM vengono multiplexati su una fibra monomodale tramite un connettore LC. Nella direzione di ricezione, i segnali ottici 40G CWDM entrano e vengono demultiplexati in 4 flussi di dati ottici 10G individuali con lunghezze d'onda diverse, come mostrato nella Fig. 4. QSFP ER4 funziona in modo simile a QSFP LR4. La Fig. 4 mostra il principio di funzionamento del transceiver QSFP+ LR4. Apprendendo il processo di funzionamento di QSFP-40G-LR4 e QSFP-40G-ER4, è comprensibile che non possano essere suddivisi in 4 singole fibre SMF duplex per ottenere una connettività 4x10G con struttura a connettore LC duplex.

Fig.4 – principio di funzionamento dei ricetrasmettitori QSFP+ LR4 ed ER4

Riepilogo

Dalla discussione precedente, apprendiamo il principio di funzionamento dei transceiver QSFP 4x10G e i tipi di transceiver 40G QSFP+ supportati dalla connettività 4x10G sono QSFP-40G-SR4, QSFP-40G-CSR4, QSFP-40G-LR, che sono comunemente strutturati con connettori MTP/MPO. Come soluzione a basso consumo energetico, ad alta densità ed economicamente vantaggiosa per la migrazione da 10G a 40G, i transceiver QSFP 4x10G sono stati ampiamente applicati nell'interconnessione dei data center, soprattutto per la trasmissione ad alta velocità su brevi distanze.

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