Как трансивер 100G достигает пропускной способности передачи 100 Гбит/с?

В связи с потребностью центров обработки данных в более высокой скорости передачи и большей пропускной способности 100G Ethernet занимает все большую долю рынка. Все больше центров обработки данных начинают использовать 100G Ethernet для передачи данных. Согласно отчету IHS Infonetics, в настоящее время более 50% центров обработки данных получают преимущества от высокой производительности, обеспечиваемой трансиверами 100G. Знаете ли вы, как трансивер 100G достигает пропускной способности передачи 100Gbps? В этой статье будут представлены различные типы QSFPTEK Трансиверы 100G подробно.

Принципы передачи данных трансиверами 100G

QSFP28 100G SR4

QSFP28 SR4 Оптический модуль представляет собой полнодуплексный трансивер с возможностью горячей замены. Он обычно используется для передачи данных 100G Ethernet на короткие расстояния, а его рабочая длина волны составляет 850nm. Благодаря миниатюрной конструкции размер QSFP28 SR4 меньше, чем у трансивера 100G CFP/CXP. Энергопотребление QSFP28 SR4 обычно составляет 3.5W или менее. QSFP28-100G-SR4 соответствует стандартам IEEE 802.3ba, SFP28 MSA, SFF-8665, SFF-8636, RoHS, CPRI и eCPRI. Принцип работы заключается в передаче или приеме данных по четырем независимым каналам. Таким образом, отдельная скорость передачи данных каждого из четырех каналов составляет 25Gbps, что в совокупности обеспечивает скорость передачи данных 100G.

QSFP28 SR4 передает параллельные оптические сигналы через передающую часть. Он использует матрицу для преобразования входных параллельных электрических сигналов в параллельные оптические сигналы. Поскольку входные сигналы являются параллельными, модуль совместим с многомодовым ленточным волокном MTP/MPO для параллельной передачи. После поступления сигналов на приемный терминал он преобразует оптические сигналы в электрические с помощью матрицы PIN, аналогично передающей части; в результате также формируется параллельный электрический сигнал. Максимальная дальность передачи составляет до 70m по волокну OM3 и 100m по волокну OM4. Модуль 100GBASE SR4 можно подключить к 12-волоконной линии MMF MTP/MPO на расстоянии до 100m.

Рисунок 1: принцип работы QSFP28 SR4

QSFP28 100G PSM4 

Этот QSFP28 100G PSM4 это оптический трансиверный модуль с возможностью горячей замены, отличающийся низким энергопотреблением и встроенной функцией цифровой диагностики. Стандарт PSM4 MSA регламентирует 100GBASE PSM4. Разница между модулями psm4 и sr4 заключается в том, что psm4 работает на длине волны 1310nm. Кроме того, энергопотребление psm4 составляет менее 3.5w. Он используется для дальних передач по одномодовому волокну на расстояние до 500m через 12-волоконные разъемы MTP/MPO.

Принцип работы 100GBASE PSM4 аналогичен принципу работы модуля 100GBASE SR4. Передача также осуществляется по четырем отдельным каналам. Скорость передачи по одному каналу составляет 25Gbps. Электрические входные сигналы внутри преобразуются в параллельные оптические сигналы с помощью массива Layer. Параллельный оптический сигнал преобразуется в параллельный электрический сигнал. Отличие от QSFP28 SR4 заключается в том, что PSM4 используется для одномодового волокна, тогда как QSFP28 SR4 обычно используется для многомодового волокна.

Рисунок 2: Принцип работы QSFP28 PSM4

100GBASE CWDM4

Этот QSFP28 CWDM4 предназначен для передачи данных по сети 100G Ethernet и полностью соответствует протоколам QSFP MSA, CWDM4 MSA и IEEE P802.3bm. Принцип работы 100GBASE CWDM4 заключается в преобразовании входных электрических данных в оптические сигналы CWDM; четыре независимых канала по 25Gbps мультиплексируются в один канал 100Gbps. На принимающей стороне QSFP28 CWDM4 демультиплексирует входной оптический сигнал 100Gb/s в 4 независимых выходных электрических сигнала.

Обычно он передает данные по одномодовому волокну на расстояние до 2 км; существует четыре основных диапазона длин волн: L0: 1271nm(1264.5-1277.5nm), L1: 1291nm(1284.5-1297.5nm), L2: 1311nm(1304.5-1317.5nm), L3: 1331nm(1324.5-1337.5nm), а его энергопотребление не превышает 3.5W. Он использует промышленный разъем LC для мультиплексирования и объединения четырех оптических сигналов с четырьмя длинами волн в одномодовом волокне.

Рисунок 3: принцип работы QSFP28 CWDM4

100GBASE-LR4

Этот QSFP28 LR4 Приемопередатчик полностью соответствует стандарту IEEE802.3ba и предназначен для горячей установки, полнодуплексной передачи с использованием четырех встроенных каналов передачи. Он предназначен для дальней передачи данных по сети 100G Ethernet на расстояние до 10km. Рабочий диапазон длин волн составляет от 1295 до 1310nm.  100GBASE LR4 отвечает постоянным требованиям высокопроизводительных вычислений и сверхкрупных центров обработки данных.

Трансивер 100GBASE LR4 может преобразовывать четыре независимых канала электрических сигналов со скоростью 25Gbps в оптические сигналы четырех независимых каналов. Затем модуль QSFP28 LR4 мультиплексирует оптический сигнал в один канал для подключения оптической линии 100G. На принимающей стороне модуль преобразует входной оптический сигнал в оптический сигнал LAN WDM с четырьмя отдельными каналами, а затем преобразует оптический сигнал в четыре выходных канала электрических сигналов.

Рисунок 4. Принцип работы QSFP28 LR4

QSFP28 ER4 

Этот 100GBASE ER4 Оптический трансивер полностью соответствует стандартам QSFP MSA, IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4 Lite и OTU4; QSFP28 ER4 используется для передачи одномодового сигнала посредством технологии плотного спектрального уплотнения каналов. Этот оптический модуль предназначен для одномодовых оптоволоконных кабелей, а его рабочая длина волны составляет 1310nm; максимальная потребляемая мощность QSFP28 ER4 составляет 4.5W. Благодаря использованию полупроводникового оптического усилителя (SOA) для усиления оптического сигнала перед его поступлением на PIN-фотодетектор дальность передачи ER4 была значительно увеличена; максимальная дальность передачи составляет до 40km.

Рабочая длина волны оптического трансивера 100GBASE ER4 соответствует длинам волн LAN WDM (1295nm, 1300nm, 1305nm, 1310nm). 100GBASE ER4 может мультиплексировать четыре длины волн оптических сигналов; обычно он подключается к одномодовому волокну через промышленный стандартный разъем LC. Кроме того, с помощью WDM MUX сигналы разных длин волн могут объединяться в волокне SMF для формирования линии передачи оптического сигнала 100G. Что касается приемника, полупроводниковый оптический усилитель помогает модулю усилить сигналы, прежде чем WDM demux разделит их на четыре независимых канала передачи данных.

Рисунок 5: Принцип работы QSFP28 ER4

Заключение

После знакомства с этими различными оптическими модулями 100G, я полагаю, вы уже знаете принцип работы этих модулей и то, как они обеспечивают скорость передачи 100G. QSFPTEK предлагает различные совместимые оптические модули 100G. Кроме того, QSFPTEK предлагает трансиверы 100G в форм-факторе QSFP28, обеспечивающие экономичные решения для высокоплотного Ethernet-подключения 100G с низким энергопотреблением в приложениях центров обработки данных, на уровнях распределения и у поставщиков услуг. Для получения ценового предложения свяжитесь с нашей службой поддержки по адресу [email protected].