Como migrar para 400G com óptica QSFPTEK 100G Single Lambda

​À medida que os volumes de dados aumentam e novas tecnologias surgem, a Ethernet 100G está se tornando cada vez mais predominante em implantações de redes de alta velocidade. Tecnologias 100G tradicionais como SR4, LR4, CWDM4 e PSM4 utilizam quatro canais NRZ de 25Gbps, levando a custos elevados que desafiam as operadoras. Para resolver esse problema, o grupo 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA) introduziu uma tecnologia 100G de comprimento de onda único destinada a reduzir despesas, garantindo ao mesmo tempo compatibilidade com os futuros padrões 400G. Esse avanço aproveita a sinalização PAM4 para transmitir dados 100G por um único comprimento de onda, simplificando a arquitetura óptica e reduzindo a complexidade dos componentes. Vamos explorar o padrão 100G Lambda para entender seu papel nas arquiteturas atuais de redes 100G e seu potencial para apoiar a evolução rumo às redes 400G de próxima geração.

Tecnologia 100G Single Lambda explicada

Single Lambda é uma tecnologia de acesso 100G que utiliza um único sinal de comprimento de onda PAM4 (modulação por amplitude de pulso de quatro níveis) de 50 GBaud para atingir uma taxa de dados de 100 Gbps. Esse método emprega um DSP (Digital Signal Processor) para converter quatro sinais elétricos de 25G em um único canal 100G.​ Anteriormente, a maioria dos módulos ópticos 100G QSFP28 usava quatro canais NRZ (Non-Return to Zero) de 25 Gbps para atingir uma taxa de dados agregada de 100 Gbps. Em contraste, a modulação PAM4 dobra a capacidade de dados em comparação com NRZ. Especificamente, um sinal PAM4 de 50 GBaud transmite 100 Gbps, enquanto um sinal NRZ de 25 GBaud transmite 25 Gbps.

Por quê Adotar Lambda única para 100Gbps?

Reduzir o custo dos componentes ópticos

Atualmente, os padrões mais predominantes para implantação de 100GbE são 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA e 100GBASE-PSM4 MSA. Operadores de rede aplicam módulos QSFP28 LR4, CWDM4 ou PSM4 para habilitar 100 Gbps, o que é alcançado pela multiplexação de 4 comprimentos de onda de 25 Gbps em uma única fibra. No entanto, o processamento de sinal é bastante complexo para integrar quatro sinais 25G em um link 100G. Essa complexidade traz diretamente componentes ópticos caros.

Fonte da imagem: Cisco.com

Especificamente, o design de QSFP28 LR4, CWDM4 e PSM4 são mais complexos do que ópticas Single Lambda. Os componentes de construção simplificada no transceptor Single Lambda reduzem significativamente o custo em 40% ou mais.

Ópticas LR4, CWDM4 e PSM4: o transmissor usa recuperação de dados de clock (CDR) em cada uma das interfaces elétricas, driver de laser (LD) & laser e até Mux; o receptor usa CDR e amplificador de transimpedância (TIA) + amplificador linear (LA) & fotodiodo PIN em cada uma das interfaces elétricas e até Demux. 

Óptica Single Lambda: o transmissor usa apenas um DSP com CDR, um único LD & laser; o receptor usa apenas um DSP com CDR e um único TIA + LA & fotodiodo PIN. Em contraste, a óptica 100G Single Lambda usa apenas um comprimento de onda, evitando o trabalho de multiplexação e demultiplexação, controle rigoroso de comprimento de onda e encapsulamento hermético caro.

Conheça o futuro padrão 400G

A rede congestionada está pressionando por uma taxa de dados mais alta de 400G. A 100G Lambda MSA considerou essa tendência, projetando ópticas 100G single Lambda com compatibilidade 400G. Ou seja, o fator de forma QSFP-DD é retrocompatível com outros fatores de forma QSFP, incluindo QSFP28. Além disso, o 100G single Lambda QSFP28 implementa a mesma modulação PAM4 de 50GBaud que o 400G QSFP-DD usa. Por exemplo, o 400G-LR4 QSFP-DD usa 4 canais de 100 Gbps para alcançar uma taxa total de dados de 400 Gbps, que pode se conectar a quatro 100G-LR4 single Lambda QSFP28 para uma solução breakout de 400G para 100G. 

Fonte da imagem: Cisco.com

Introdução ao transceptor Single Lambda 100G

De acordo com as redes Cisco, o Óptica Single Lambda 100G incluem 100G DR, 100G FR e 100G LR. Todos os três QSFP28 estão em conformidade com as especificações 100G Lambda MSA e vêm com conectores LC duplex. Para indicar o número de canais de comprimento de onda, as ópticas Single Lambda também são chamadas de 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 e 100G LR1 QSFP28. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S O transceptor single lambda está em conformidade com a especificação IEEE 100BASE-DR. Ele suporta links de até 500m em fibra monomodo OS2 duplex (SMF) no comprimento de onda de 1310nm. O 100GBASE-DR QSFP28 é usado principalmente para interconexão de data centers (DCI) spine-leaf de curto alcance, onde a maioria dos links ópticos está dentro de 100m. Outra restrição é a menor tolerância à perda de inserção de um número limitado de painéis de conexão.

100GBASE-FR Lambda único QSFP28

A 100G Single Lambda MSA então apresenta o QSFP-100G-FR-S para estender o enlace de fibra a um alcance de 2km. O 100G-FR está em conformidade com a especificação IEEE 100BASE-FR, suportando enlace de até 2km sobre OS2 SMF duplex em um comprimento de onda de 1310nm. O 100GBASE-FR QSFP28 possibilita enlaces DCI mais longos e deixa mais margem para aplicações com maior perda de enlace.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

O terceiro mano é QSFP-100G-LR-S. Por meio de OS2 SMF duplex a 1310nm, 100G LR alcança links de até 10km. O LR QSFP28 traz um alcance de longa distância de 10km para a série de óptica 100G Single Lambda, ampliando a capacidade de interconexão para além de dois edifícios, mesmo em cidades próximas. É ideal para a implantação de novas redes para a interconexão de switch core para switch core/agregação na rede do campus.

Migre sem interrupções para 400G com óptica 100G Single Lambda

Considerando que single lambda 100G DR, 100G FR e 100G LR são designs em formato QSFP28. Ele é compatível com o formato QSFP-DD aplicado a 400G Ethernet. Consequentemente, recomenda-se adotar ópticas 100G Single Lambda no design de redes 400G. O benefício é que isso permite conectar um novo site 400G a um site legado 100G com 4 links. Assim, você só precisa levar hosts 400G para um site, mas não precisa atualizar a arquitetura 100G existente enquanto obtém acesso a links 400G.

Por exemplo, usando QSFPTEK 100G DR QSFP28, você pode alcançar um Solução de breakout de 400G para 4x 100G. Conecte um novo switch ToR 400G a um switch 100G legado com quatro links separados. 

Lado esquerdo: insira um módulo 400G QSFP-DD DR4 na porta 400G do switch ToR 

Local direito: conecte quatro módulos 100G QSFP28 DR a quatro portas de switch 100G 

Link: use um cabo breakout SMF OS2 MTP para 4 LC duplex para conectar os dois sites

Conclusão

Para reduzir os custos de implantação de 100G, o 100G Lambda MSA especificou um padrão para permitir 100 Gbps em um único comprimento de onda, reduzindo consideravelmente a complexidade óptica. Além disso, ele antecipa futuras redes de alta velocidade, integrando a compatibilidade 400G à óptica Single Lambda 100G. 100G Single Lambda QSFP28 é uma solução preparada para o futuro para uma migração perfeita de 100G para 400G.

A QSFPTEK oferece ópticos 100G Single Lambda, incluindo QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S e QSFP-100G-LR-S; e transceptores 400G QSFP-DD. Uma solução completa de breakout de 400G para 4x 100G também é fornecida. Se tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para entrar em contato [email protected].