Подробное руководство по 100GBASE-SR4 и 100GBASE-BiDi SR: понимание трансиверов QSFP28 SR

Трансиверные модули QSFP28 100G находятся в авангарде стремительного расширения облачных вычислений и сетей 5G, способствуя развитию центров обработки данных и создавая повышенный спрос на высокопроизводительные решения для межсоединений. Эти компоненты составляют значительную часть затрат на развертывание сетей и незаменимы в центрах обработки данных любого размера. На небольших и средних объектах более 90% оптоволоконных линий имеют длину до 100 метров, тогда как в крупных центрах обработки данных длина более 70% линий составляет менее 100 метров, а длина более 80% не превышает 125 метров. Поэтому многомодовый модуль 100G—особенно многомодовый вариант QSFP28 100G, поддерживающий 100GBASE-SR BD и 100GBASE-SR4—является предпочтительным выбором для таких приложений.

Обзор 100GBASE-SR4 и 100GBASE-SR BD

100GBASE-SR4 — это широко используемый многомодовый трансиверный модуль 100G, в котором для передачи и приема оптических сигналов используются четыре канала (4x25Gbps), обеспечивающие совокупную скорость передачи данных 100Gbps. Этот модуль, известный как "SR" (short reach, короткая дальность), специально разработан для передачи данных на короткие расстояния и обычно обеспечивает дальность 70 метров по многомодовому волокну OM3 или 100 метров по OM4. В соответствии со стандартами IEEE 802.3BA, 100G QSFP28 SR4 представляет собой оптический трансивер с возможностью горячей замены и полнодуплексным режимом работы на центральной длине волны 850nm. Его популярность обусловлена наличием четырех независимых каналов передачи и приема, каждый из которых поддерживает скорость 25Gbps, что делает его важным решением для высокоскоростной передачи данных на короткие расстояния в сетях Ethernet 100G. На следующем рисунке показан принцип работы оптического трансиверного модуля 100GBASE-SR4:

100GBASE-SR BD является двунаправленным аналогом 100GBASE-SR и использует два оптических сигнала, распространяющихся в противоположных направлениях по одному и тому же многомодовому волокну, с длинами волн 855nm/908nm. В этой конфигурации используются две линии по 50Gbps в каждом направлении, что обеспечивает суммарную скорость передачи данных 100Gbps. В отличие от 100G QSFP28 SR4, которому требуются восемь оптических волокон, двунаправленный модуль 100G QSFP28 SR использует технологию WDM. Это позволяет каждому порту LC одновременно передавать и принимать оптические сигналы с разными длинами волн по многомодовому волокну. Эти двунаправленные оптические интерфейсы VCSEL с двумя длинами волн работают с PAM4 на скорости 2 × 50-Gb/s и длинах волн 855nm/908nm. Рабочий диапазон модуля составляет до 70 метров с волокном OM3, 100 метров с волокном OM4 и 150 метров с волокном OM5, что демонстрирует его универсальность в многомодовых волоконно-оптических системах. На следующем рисунке показан принцип работы 100G QSFP28 SR BiDi оптический модуль-трансивер:

Разница между 100GBASE-SR4 и 100GBASE-BiDi SR

Количество волокон

Трансивер 100GBASE-SR4 использует 8 волокон, образующих распространенную структуру многомодовой волоконно-оптической кабельной системы для сетей 100G Ethernet с небольшой дальностью передачи. Такая конфигурация требует четырех волокон для передачи и четырех волокон для приема и обычно используется в кабельной системе MPO/MTP.

В отличие от них, трансиверы 100GBASE-BiDi SR используют всего 2 волокна для двунаправленной передачи данных, что представляет собой исключительно экономичное решение для модернизации сетей 100G. Несомненно, 100GBASE-BiDi требует минимального объёма прокладки волоконно-оптического кабеля, что делает эту технологию идеальной для сценариев, где существующая многомодовая оптоволоконная инфраструктура перегружена или её сложно заменить новым волокном.

Коннектор

Трансивер 100GBASE-BiDi оснащён стандартным дуплексным оптоволоконным разъёмом LC, известным своей простотой и удобством использования.

Трансиверы 100GBASE-SR4 используют Оптические соединители MPO/MTP, в частности, требуется 8- или 12-волоконный коннектор MPO/MTP.

Длина волны

Для 100GBASE-SR4, как передача, так и прием оптических сигналов осуществляются на длине волны 850nm, что соответствует традиционной Ethernet-оптике. В отличие от этого, в 100GBASE-BiDi для передачи и приема оптических сигналов по одному волокну используются разные длины волн. Типичная длина волны передачи составляет 855nm, а длина волны приема — 908nm. Следовательно, оптика 100GBASE-BiDi представляет собой разновидность оптики WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны).

Итоговая стоимость

Общая стоимость состоит из двух ключевых частей: расходов на трансиверы 100G и волоконно-оптическую кабельную систему. Поэтому итоговая цена зависит от стоимости различных трансиверов 100G и волоконно-оптических кабелей, а разные решения по развертыванию приводят к различной общей стоимости.

Трансиверы 100GBASE-SR4 отличаются наиболее доступной ценой и являются наиболее распространенным форм-фактором трансиверов 100G QSFP28. Они хорошо подходят для развертывания в центрах обработки данных, где требуются небольшие расстояния и важна стоимость. Однако важно отметить, что оптике 100GBASE-SR4 требуется 8 оптоволоконных кабелей, что усложняет развертывание на несколько больших расстояниях. Этот вариант рекомендуется при наличии достаточных ресурсов оптоволокна и сохранении расстояния развертывания в пределах допустимых значений.

В отличие от этого, 100GBASE-BiDi предлагает универсальное и экономичное решение для сети Ethernet 100G, требующее всего двух волоконно-оптических кабелей для передачи на короткие расстояния и легко интегрируемое в существующую инфраструктуру. Несмотря на более высокую цену трансиверов 100GBASE-BiDi SR по сравнению с 100GBASE-SR4, этот вариант оптимален для модернизации сети, когда существующая инфраструктура испытывает нагрузку.

Подводя итог, с учётом ресурсов оптического волокна и затрат на кабельную инфраструктуру, кабельная система 100GBASE-SR BD требует только 1/4 ресурсов волокна, необходимых для 100GBASE-SR4, что приводит к значительной экономии капитальных затрат. Однако более высокая стоимость модулей 100GBASE-SR BD нивелирует эту экономию. Поэтому при оценке общей стоимости оптического модуля и волокна выбор 100GBASE-SR BD не обязательно приведёт к меньшим затратам по сравнению с использованием 100GBASE-SR4.

Построение кабельной системы центра обработки данных с использованием 100G QSFP28 BiDi SR1.2

Стремительный рост критически важных рабочих нагрузок, таких как искусственный интеллект (AI) и машинное обучение, увеличивает требования к вычислительным ресурсам и трафику в структурах центров обработки данных. Это обусловливает необходимость перехода к более плотным и быстрым соединениям внутри уровней агрегации, магистральных сетей центров обработки данных, а также между верхними коммутаторами уровня агрегации/стойки и серверами. Традиционный переход с 10G на 40G или 100G предполагает замену дуплексной кабельной системы LC на кабельную систему MPO, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Упростить прокладку кабелей и сократить капитальные затраты можно с помощью решения BiDi, примером которого служит оптический модуль 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

Подобно модулю 40G SR BD, модуль 100G QSFP28 BiDi SR1.2 позволяет операторам центров обработки данных повторно использовать существующую дуплексную оптоволоконную инфраструктуру LC при переходе с 10G SR или 40G BiDi на 100G. Это обеспечивает гибкое поэтапное обновление сетевых устройств в центре обработки данных.

100G QSFP28 BiDi SR1.2 — это оптический модуль Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP28) BiDi, поддерживающий скорость 100 Гбит/с и соответствующий стандартам IEEE802.3bm 100GBASE-SR4. В модуле используется двухжильное дуплексное многомодовое оптоволокно LC, а также модуляция 4×25G NRZ на электрическом конце с преобразованием в модуляцию 2x50 Гбит/с PAM4 на оптическом конце. В результате общая пропускная способность составляет 100 Гбит/с, при этом технология PAM4 поддерживает передачу сигналов со скоростью передачи данных 50 Гбит/с и символьной скоростью 25 Гбод.

Архитектура Spine-Leaf от 400G до 100G

Развёртывание 400Gbps SR4.2 на уровне spine, то есть в сетевой магистрали, упрощает подключение к узлу leaf через модель breakout. В качестве альтернативы использование QSFP-100G-SR1.2 BiDi одновременно на узлах spine и leaf позволяет модернизировать узлы spine до 400G с учётом растущих требований к пропускной способности.

Подключение коммутатора к серверу

Используя гибкость подключаемых трансиверов вместо предварительно собранных кабелей, операторы могут выбрать QSFP-100G-SR1.2 BiDi для подключения серверов на верхнем уровне стойки или развернуть 400G на верхнем уровне стойки (TOR) и подключить серверы ниже по сети с помощью 1 x QDD-400G-SR4.2 к 4 x QSFP-100G-SR1.2 в режиме разветвления.

Заключение

В заключение, выбор между 100GBASE-SR BD и 100GBASE-SR4 зависит от таких факторов, как стоимость и особенности инфраструктуры. Несмотря на более высокую общую стоимость применения 100GBASE-SR BD, этот вариант часто предпочитают благодаря возможности плавного перехода от сетей 10G/25G с использованием существующей дуплексной многомодовой волоконно-оптической инфраструктуры LC. Преимущества 100GBASE-SR BiDi, включая снижение затрат, плавную модернизацию и готовность сети к будущему развитию, делают его стратегически выгодным выбором. В то же время привлекательность 100GBASE-SR4 заключается в возможности подключить один порт 100G к четырём портам 25G, а также в более низкой общей цене, что соответствует определённым требованиям сети и бюджетным ограничениям. QSFPTEK может предоставить оптические трансиверы 100GBASE-SR BD и 100GBASE-SR4 хорошего качества с гарантией 5 лет. Свяжитесь с нами по адресу [email protected]