Решения QSFP28 100GBASE LR4, CWDM4 и PSM4 для одномодовых DCI
Автор Moore
Дата 05/30/2025
На фоне революции в области оптических коммуникаций, вызванной 5G, оптические модули 100G становятся ключевым двигателем межсоединений центров обработки данных (DCI). Учитывая разнообразие решений QSFP28 — от SR4 для коротких расстояний и CWDM4/PSM4 для средних расстояний до LR4/ER4 для дальних расстояний, — три основные технологии в области одномодовой передачи, CWDM4, LR4 и PSM4, стали ключевыми вариантами для развертывания DCI благодаря дальности передачи от 500m до 10km. Однако между ними существуют принципиальные различия: PSM4: передача на расстояние 500m по низкой стоимости через 4 параллельных оптических волокна. CWDM4: преодоление ограничения средних расстояний в 2km с помощью грубого спектрального уплотнения. LR4: обеспечение передачи на расстояние 10km в городских сетях с помощью высокоточной технологии LAN-WDM.
Как выбрать лучшее решение? В этой статье подробно анализируются три измерения, влияющие на принятие решения: дальность передачи, архитектура оптоволокна и стоимость энергопотребления, чтобы помочь вам точно подобрать решение для сценариев дата-центров 100G.
Обзор 100G LR4, CWDM4 и PSM4
Что такое оптика 100G QSFP28 LR4?
LR4 означает 4-канальную передачу на большие расстояния. QSFP28 LR4 100G конструкции трансиверов для передачи на большие расстояния при оптическом соединении 100G. Дальность передачи 100G LR4 по одномодовому волокну G.652 с дуплексными разъемами LC может достигать 10 километров. Он соответствует стандарту IEEE 802.3 100GBASE-LR4.
Что такое оптика 100G QSFP28 CWDM4?
CWDM4 — это аббревиатура от Coarse Wavelength Division Multiplexing 4-lane. По дальности передачи он уступает QSFP28 LR4, 100G CWDM4 достигает расстояния около 2 километров по одномодовому оптоволокну G.652 с дуплексными коннекторами LC, не являясь ни слишком длинным, ни слишком коротким. В нём используется технология WDM, обеспечивающая мультиплексирование и демультиплексирование 4 длин волн сигналов 25G внутри устройства. Он соответствует стандарту 100GBASE-CWDM4 MSA.
Что такое оптика 100G QSFP28 PSM4?
PSM4 означает Parallel Single Mode Quad. The 100G QSFP28 PSM4 может обеспечивать передачу на расстояние приблизительно 500 метров по одномодовому оптоволокну с использованием разъемов MTP/MPO-12. Число 12 означает, что сигналы 100GE передаются по параллельному волокну из 12 волокон. Среди этих трех трансиверов дальность передачи является наименьшей, но она все же превышает дальность передачи QSFP SR4, составляющую 100 м. Он соответствует стандарту 100GBASE-PSM4 MSA.
Сравнение характеристик 100G CWDM4, LR4 и PSM4
Спецификация 100G LR4 по сравнению со спецификацией 100G CWDM4 и спецификацией 100G PSM4
Общие характеристики оптических модулей QSFP28 LR4, QSFP28 CWDM4 и QSFP28 PSM4
Поддерживает подключение Ethernet 100G
Во-первых, QSFP28 LR4, QSF28 CWDM4 и QSFP28 PSM4 поддерживают скорость Ethernet 100GBase. Они могут применяться в различных сценариях подключения 100 Gigabit Ethernet, например в центрах обработки данных, крупномасштабных облачных сетях, сетях высокопроизводительных вычислений, на уровнях ядра и распределения корпоративных сетей.
Характеристики форм-фактора QSFP28
Во-вторых, они используют форм-фактор QSFP28 (Quad Small Form-Factor Pluggable), который является наиболее компактным и широко используемым форм-фактором для Ethernet 100G. Развитие форм-факторов 100G прошло путь от CFP, CFP2 и CFP4 до QSFP28. Размер CFP4 составляет лишь четверть размера CFP. Однако QSFP28 еще меньше, чем CFP4. Следовательно, QSFP28 обладает значительным преимуществом благодаря более высокой плотности портов. Помимо высокой плотности, QSFP28 также характеризуется более низким энергопотреблением по сравнению с ранее доступными форм-факторами CFP. Различия между QSFP28, CFP, CFP2 и CFP4 показаны в таблице ниже.
Форм-фактор CFP и CFP2, CFP4 и QSFP28: сравнение
Работа с одномодовым оптоволокном
В-третьих, 100G QSFP28 LR4, CWDM4 и PSM4 используют одномодовое волокно для обеспечения дальности 10km, 2km и 500m соответственно.
Отличия 100G CWDM4, 100G LR4 и 100G PSM4
Появление 100G CWDM4 и PSM4 восполнило пробелы в дальности передачи между QSFP 100G SR4 и LR4. В чем различия между CWDM4, LR4 и PAM4? Ответ содержится в статье ниже.
CWDM4 vs LR4 vs PSM4: сравнение дальности передачи
Наиболее существенное различие между CWDM4, LR4 и PSM4 заключается в поддерживаемой дальности соединения. Хотя все три трансивера поддерживают линии передачи данных 100G по одномодовому волокну, дальность передачи различается: 100G CWDM4 достигает 2 км, 100G PAM4 — 500 м, а 100G LR4 — 10 км. Хотя дальность передачи PSM4 и CWDM4 не так велика, как у LR4, они обеспечивают незаменимый и экономичный вариант для приложений 100G на коротких и средних расстояниях.
CWDM4 vs LR4 vs PSM4: сравнение сценариев применения
PSM4 в основном используется для межсоединений внутри центров обработки данных на расстоянии до 500 метров, особенно для подключений внутри стойки и между стойками. Модули CWDM4 особенно подходят для подключений на расстоянии до 2 километров, например между разными зданиями кампуса. LR4 подходит для подключений в городских сетях на расстоянии до 10 километров и для дальних межсоединений между центрами обработки данных.
CWDM4 против LR4 и PSM4: принцип работы и сравнение оптических компонентов
100G CWDM4 соответствует стандарту CWDM4 MSA, который определяет блок-схему, спецификации и оптические параметры трансивера. Трансивер 100G CWDM4 оснащен четырьмя оптическими передатчиками, четырьмя оптическими приемниками, мультиплексором и демультиплексором с разделением по длине волны. Для реализации оптической связи 100G используются центральные длины волн четырех линий: 1271nm, 1291nm, 1311nm и 1331nm, каждая из которых передает данные со скоростью 25G. На основе технологии WDM модуль CWDM4 объединяет длины волн четырех линий в одном одномодовом волокне. Рабочая схема показана ниже.
Рабочая схема QSFP28 100G CWDM4
Принцип работы 100G LR4 аналогичен CWDM4; в нем также используется технология WDM. Разница заключается в том, что LR4 использует длины волн четырех линий: 1295 нм, 1300 нм, 1304 нм и 1309 нм. Кроме того, поскольку QSFP28 100G работает на линии передачи длиной до 10 км, в нем обычно используется лазер EML, тогда как в 100G CWDM4 используется лазер DML. Поскольку лазер EML дороже лазера DML, между двумя трансиверами существуют следующие различия в цене.
Рабочая схема QSFP28 100G LR4
В отличие от CWDM4, использующей технологию WDM для мультиплексирования сигналов четырех разных длин волн в одно одномодовое волокно, 100G PSM4 передает сигнал 100G по четырем параллельным линиям связи 1310nm без мультиплексирования и демультиплексирования. Каждая линия поддерживает скорость передачи данных 25Gbps. Рабочая схема 100G PSM4 показана ниже.
Рабочая схема QSFP28 100G PSM4
CWDM4 против LR4 против PSM4: сравнение цен
Как правило, CWDM4 стоит дешевле всего, а LR4 - дороже всего. Для LR4 требуются более сложные лазеры LAN-WDM (интервал между длинами волн составляет всего 4.5nm), TEC (термоэлектрический охладитель) для контроля температуры и более сложные устройства оптического мультиплексирования/демультиплексирования. В отличие от него, в PSM4 используется более простой массив лазеров DFB, при этом не требуется контроль длины волны или сложные устройства мультиплексирования. Это подтверждается приведенными ниже прейскурантными ценами трех ведущих производителей оптики сторонних производителей на рынке.
CWDM4 против LR4 против PSM4: цены QSFPTEK, FS, Fibermall
CWDM4 vs LR4 vs PSM4: функция FEC
Поскольку энергетические бюджеты линий CWDM4 и PSM4 относительно малы, для обеспечения надежной работы системы требуется применение FEC (прямой коррекции ошибок). В LR4 технология FEC не используется благодаря высокому энергетическому бюджету линии (около 10 дБ) и соответствию стандарту IEEE 802.3 100GBASE-LR4.
100G PSM4 против 100G LR4 и CWDM4: кабельное решение
С каким кабелем работает PSM4? Благодаря конструкции с разъемом MTP/MPO трансивер PSM4 работает с одномодовым волокном MTP–MTP или одномодовым волокном MTP–4 LC для подключения четырех трансиверов 25G LR в соединении 4x25G. Что касается 100G CWDM4 и LR4, благодаря конструкции с дуплексным разъемом LC они работают с одномодовым дуплексным волокном LC в соединениях 100G.
Кабель PSM4 по сравнению с кабелем LR4/CWDM4
Краткое содержание
При планировании оптической сети 100G выбор между QSFP28-100G-LR4, CWDM4 и PSM4 представляет собой фактически треугольный компромисс между расстоянием, стоимостью и ресурсами оптоволокна:
Требования к расстоянию:
▪️ Сверхкороткое расстояние (≤500m) → PSM4 (низкая стоимость, требуется многожильная проводка MPO)
▪️ Среднее расстояние (500m~2km) → CWDM4 (оптимальное соотношение цены и производительности, экономия на дуплексном LC-волокне)
▪️ Большое расстояние (2~10km) → LR4 (стабильная длина волны, надежная передача на уровне городской сети)
Архитектура оптоволокна:
▪️ Ограниченные ресурсы → предпочтителен CWDM4/LR4 (2-жильный LC)
▪️ Высокоплотное соединение на коротких расстояниях → PSM4 (поддерживает разветвление 4×25G)
Чувствительность к стоимости:
▪️ Приоритет бюджета → PSM4 (без устройств WDM, цена примерно на 5–8% ниже)
▪️ Инвестиции на большие расстояния → LR4 (оплата технологической премии за канал длиной 10km)
Окончательное решение должно основываться на фактической длине линии и инфраструктуре оптических кабелей, при этом необходимо найти баланс между производительностью и совокупной стоимостью владения (TCO) — PSM4 жертвует количеством волокон в пользу стоимости, CWDM4 использует спектральное разделение по длине волны для увеличения расстояния, а LR4 применяет технологии для увеличения протяженности линии. Вместе эти три решения формируют сеть с оптимальным покрытием для оптических соединений 100G QSFP28.
Связанная статья:
Поделиться
