Che cos'è un ricetrasmettitore ottico 100G Single Lambda?

I moduli ottici con velocità 100G come 100GBASE-LR4, 100G-CWDM4, 100G-PSM4 e 100GBASE-SR4 sono già piuttosto diffusi sul mercato. Tuttavia, per ridurre ulteriormente i costi e migliorare l'efficienza di trasmissione, il settore ha proposto uno standard per i moduli ottici 100G single lambda. Oggi analizzeremo in modo approfondito i moduli ottici 100G single lambda da diverse prospettive, tra cui definizione, confronto con i comuni moduli 100G QSFP28, prestazioni e tendenze di sviluppo future.

Che cos'è il modulo ottico 100G Single Lambda?

100G Lambda singola I moduli ottici 100G utilizzano la tecnologia di segnalazione PAM4 per trasmettere dati 100G su una singola lunghezza d'onda, come sviluppato dalla 100G Lambda MSA Alliance. Alla base vi è una velocità di trasmissione di 100Gb/s per canale, con l'obiettivo di fornire una soluzione più conveniente per switching, routing e trasmissione ad alta densità a livello multi-T. L'architettura ottica di questo modulo è molto semplificata rispetto ai design convenzionali multi-lunghezza d'onda, con ogni lunghezza d'onda in grado di supportare la trasmissione 100G, riducendo la complessità dei componenti e, in ultima analisi, abbassando i costi.

Introduzione del modulo 100G QSFP28 Single Lambda

100G QSFP28 DR

Il 100GBASE-DR il modulo è conforme allo standard IEEE 100GBASE-DR per fibra monomodale e supporta la trasmissione a 500 metri, rendendolo particolarmente adatto alla connettività dell'architettura leaf-ridge dei data center. Secondo la specifica QSFP28 MSA, dispone inoltre di diagnostica digitale sull'interfaccia I2C per il monitoraggio in tempo reale dei parametri operativi.

100G QSFP28 FR

Il modulo 100GBASE-FR è conforme allo standard 100GBASE-FR1 e utilizza un laser EML a 1310nm e un ricevitore PIN per supportare segnali elettrici 4x 25G NRZ a una velocità totale di 100G, rendendolo adatto alla trasmissione su fibra monomodale a breve distanza.

100G QSFP28 LR

Progettato per supportare applicazioni 100G Ethernet, il modulo 100GBASE-LR è adatto per connessioni in fibra monomodale fino a 10km ed è una buona scelta per data center, reti tra edifici o reti di trasmissione. È retrocompatibile con link 100G LR4 10km ed è conforme agli standard QSFP28 MSA, IEEE 802.3cd 100GBASE-LR1 e 100G Lambda MSA, rendendolo adatto all'uso in applicazioni di rete core e aggregate.

Differenze e vantaggi di 100G Single Lambda rispetto al 100G QSFP28 convenzionale

Architettura più semplice

I moduli ottici 100G single lambda includono solitamente diversi tipi di 100G DR, 100G FR, 100G ER e 100G LR. Dopo aver ricevuto segnali elettrici 4x 25G dall'host, convertono i segnali in formato PAM4 tramite DSP e quindi inviano l'intero traffico 100G attraverso un singolo laser. Rispetto ai moduli 100G QSFP28 convenzionali, i moduli single lambda non richiedono l'uso di WDM o fibra parallela, e il numero di componenti viene ridotto di conseguenza, passando da quattro trasmettitori e ricevitori a uno.

Supporto per distanze di trasmissione più lunghe

Ad esempio, la distanza massima di trasmissione del modulo 100G QSFP28 DR arriva fino a  500 metri, mentre il modulo 100GBASE-FR introdotto da 100G Lambda MSA si estende fino a 2 chilometri, il che è utile per scenari che richiedono connettività a lunga distanza, come alcuni ambienti di rete ad alta perdita. MSA ha inoltre introdotto 100GBASE-LR con una distanza di trasmissione fino a 10 chilometri, simile al modulo 100G QSFP28 LR4.

Costo inferiore

Il design single lambda non solo semplifica i componenti, ma riduce anche in modo significativo il costo dei collegamenti 100G. Secondo una ricerca IEEE, una soluzione 100G single lambda può ridurre il costo di un collegamento ottico 100G di almeno il 40 percento perché le lunghezze d'onda per il routing ottico vengono ridotte da quattro a una. Questa ottimizzazione architetturale comporta una significativa riduzione del costo complessivo.

In che modo la tecnologia 100G Single Lambda può accelerare il 400G?

Oggi la domanda di rete diventa sempre più grande e l'aumento del traffico dati porta il mercato ad avere aspettative più elevate per moduli ottici semplificati e con costi ridotti, soprattutto nelle applicazioni che richiedono elevata larghezza di banda e densità ultraelevata, come 200G e 400G. L'emergere dei moduli 100G single Lambda non solo rende più fluido l'aggiornamento delle reti 100G a 400G, ma semplifica anche la progettazione interna dei moduli 400G, fornendo maggiore supporto tecnico per l'espansione delle reti ad alta velocità 400G basata su Ethernet 100G. L'espansione delle reti ad alta velocità 400G basata su Ethernet 100G fornisce un supporto tecnico più forte. Inoltre, poiché questa soluzione riduce il requisito relativo al numero di fibre ottiche, riduce naturalmente il costo complessivo.

Percorso di aggiornamento da 100G QSFP28 a 400G QSFP-DD

Introducendo la tecnologia di modulazione PAM4, il 100G a singola lambda diventa realtà, rendendo più fattibile l'aggiornamento da 100G a 4x100G. Prendendo come esempio lo standard IEEE, esso utilizza 100GBASE-DR come base per 400GBASE-DR4. 400GBASE-DR4 può essere suddiviso in quattro moduli 100GBASE-DR per soddisfare i requisiti di connettività 400G su una distanza di 500 metri. In questo modo, il transceiver 100G single Lambda consente alle porte 400G di essere collegate con una suddivisione 100G più semplice.

100G Single Lambda rende i moduli 400G più convenienti

Il 100G Lambda MSA Consortium sta anche contribuendo ad aggiornare lo standard 400G dell'IEEE. L'attuale standard 400G si basa tipicamente su otto canali di segnalazione 50G PAM4 utilizzando una griglia di lunghezze d'onda LAN-WDM. Tuttavia, questa soluzione, come 100GBASE-LR4, risente di un numero elevato di canali di lunghezza d'onda, di apparecchiature complesse di multiplexing e demultiplexing e di costi elevati. Per migliorare questa situazione, il 100G Lambda MSA propone una soluzione 100G a singola lunghezza d'onda utilizzando una griglia di lunghezze d'onda CWDM a 4 canali, che offre una maggiore tolleranza ai guasti e riduce sostanzialmente il costo complessivo del 400G.

Conclusione

Spinta dal 100G Lambda MSA, la tecnologia 100G a singola lambda offre un'opzione più conveniente per costruire Ethernet 100G, accelerando al contempo il ritmo degli aggiornamenti di rete da 100G a 400G. Rispetto ai moduli QSFP28 100G tradizionali, i moduli ottici 100G a singola lunghezza d'onda eccellono in termini di distanza di trasmissione e costo. Ciò dimostra che la tecnologia 100G a singola lunghezza d'onda è destinata probabilmente a diventare la prima scelta per un numero maggiore di utenti nelle future reti 100G e 400G.