Как перейти на 400G с помощью оптики QSFPTEK 100G Single Lambda

​По мере роста объёмов данных и появления новых технологий Ethernet 100G становится всё более распространённым в высокоскоростных сетевых развертываниях. Традиционные технологии 100G, такие как SR4, LR4, CWDM4 и PSM4, используют четыре канала NRZ со скоростью 25 Гбит/с, что приводит к повышенным затратам и создаёт проблемы для операторов. Для решения этой проблемы группа 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA) представила технологию 100G с одной длиной волны, предназначенную для снижения расходов при обеспечении совместимости с будущими стандартами 400G. В этой технологии используется сигнализация PAM4 для передачи данных 100G по одной длине волны, что упрощает оптическую архитектуру и снижает сложность компонентов. Рассмотрим стандарт 100G Lambda, чтобы понять его роль в современных сетевых архитектурах 100G и его потенциал для поддержки перехода к сетям следующего поколения 400G.

Объяснение технологии 100G Single Lambda

Single Lambda — это технология доступа 100G, использующая один сигнал длиной волны 50 GBaud PAM4 (четырехуровневая импульсная амплитудная модуляция) для достижения скорости передачи данных 100 Gbps. Этот метод использует DSP (Digital Signal Processor) для преобразования четырех электрических сигналов 25G в один канал 100G. Ранее в большинстве оптических модулей 100G QSFP28 использовались четыре канала 25 Gbps NRZ (Non-Return to Zero) для достижения суммарной скорости передачи данных 100 Gbps. В отличие от NRZ, модуляция PAM4 вдвое увеличивает объем передаваемых данных. В частности, сигнал PAM4 со скоростью 50 GBaud передает данные со скоростью 100 Gbps, тогда как сигнал NRZ со скоростью 25 GBaud передает данные со скоростью 25 Gbps.

Почему Принять Одна лямбда для 100Gbps?

Снижение стоимости оптических компонентов

В настоящее время наиболее распространенными стандартами развертывания 100GbE являются 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA и 100GBASE-PSM4 MSA. Операторы сетей используют модули QSFP28 LR4, CWDM4 или PSM4 для обеспечения скорости 100 Gbps, которая достигается путем мультиплексирования 4 длин волн по 25 Gbps в одном оптическом волокне. Однако обработка сигналов, необходимая для объединения четырех сигналов 25G в канал 100G, достаточно сложна. Эта сложность напрямую приводит к высокой стоимости оптических компонентов.

Источник изображения: Cisco.com

В частности, конструкция QSFP28 LR4, CWDM4 и PSM4 сложнее, чем оптические модули Single Lambda. Упрощенная конструкция компонентов трансивера Single Lambda значительно снижает стоимость — на 40% и более.

Оптические модули LR4, CWDM4 и PSM4: передатчик использует восстановление тактовой частоты и данных (CDR) в каждом электрическом интерфейсе, драйвер лазера (LD) и лазер, а также мультиплексор; приёмник использует CDR и трансимпедансный усилитель (TIA) + линейный усилитель (LA) и PIN-фотодиод в каждом электрическом интерфейсе, а также демультиплексор. 

Оптика Single Lambda: передатчик использует только DSP с CDR, один LD и лазер; приёмник использует только DSP с CDR и один TIA + LA и PIN-фотодиод. В отличие от этого, оптика 100G Single Lambda использует только одну длину волны, что позволяет избежать сложностей мультиплексирования и демультиплексирования, жёсткого контроля длины волны и дорогостоящей герметичной упаковки.

Соответствует будущему стандарту 400G

Перегруженная сеть требует более высокой скорости передачи данных 400G. The 100G Lambda MSA учел эту тенденцию, разработав оптику 100G с одной лямбдой и совместимостью с 400G. То есть форм-фактор QSFP-DD обратно совместим с другими форм-факторами QSFP, включая QSFP28. Кроме того, 100G single Lambda QSFP28 использует ту же модуляцию PAM4 со скоростью 50GBaud, что и 400G QSFP-DD. Например, 400G-LR4 QSFP-DD использует 4 канала по 100 Gbps для достижения общей скорости передачи данных 400 Gbps. Его можно подключить к четырем 100G-LR4 single Lambda QSFP28 для реализации решения breakout 400G в 100G. 

Источник изображения: Cisco.com

Введение в трансивер Single Lambda 100G

Согласно данным о сетях Cisco, Однолямбдовая оптика 100G включают 100G DR, 100G FR и 100G LR. Все три QSFP28 соответствуют спецификациям 100G Lambda MSA и поставляются с дуплексные разъёмы LC. Для обозначения количества каналов длины волны оптические модули Single Lambda также называются 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 и 100G LR1 QSFP28. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S Однолямбовый трансивер соответствует спецификации IEEE 100BASE-DR. Он поддерживает соединение длиной до 500 м по дуплексному одномодовому волокну OS2 (SMF) на длине волны 1310 нм. Трансивер 100GBASE-DR QSFP28 в основном используется для межсоединений центров обработки данных (DCI) по схеме spine-leaf на коротких расстояниях, где большинство оптических соединений имеют длину до 100 м. Еще одним ограничением является меньшая устойчивость к вносимым потерям ограниченного числа патч-панелей.

100GBASE-FR Single Lambda QSFP28

Затем 100G Single Lambda MSA представляет QSFP-100G-FR-S для увеличения дальности оптоволоконного соединения до 2km. 100G-FR соответствует спецификации IEEE 100BASE-FR и поддерживает соединение длиной до 2km по дуплексному OS2 SMF на длине волны 1310nm. 100GBASE-FR QSFP28 обеспечивает более длинные соединения DCI и оставляет больше запаса для приложений с большими потерями в линии.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

Третьим вариантом является QSFP-100G-LR-S. Благодаря дуплексному OS2 SMF на длине волны 1310nm 100G LR обеспечивает дальность линии до 10km. LR QSFP28 обеспечивает дальность 10km для оптики 100G серии Single Lambda, расширяя возможности соединения за пределы двух зданий даже в соседних городах. Он идеально подходит для развертывания новых сетей и соединения коммутатора ядра с коммутаторами ядра/агрегации в кампусной сети.

Плавный переход на 400G с помощью оптики 100G Single Lambda

Поскольку одноволновые решения 100G DR, 100G FR и 100G LR имеют форм-фактор QSFP28, они совместимы с форм-фактором QSFP-DD, применяемым для Ethernet 400G. Поэтому в сетях 400G рекомендуется использовать оптику 100G Single Lambda. Преимущество заключается в том, что это позволяет подключить новый узел 400G к существующему узлу 100G с помощью 4 линий. Таким образом, достаточно установить узлы 400G только на одном участке, не модернизируя существующую архитектуру 100G, и при этом получить доступ к соединению 400G.

Например, используя QSFPTEK 100G DR QSFP28, вы можете достичь значения Решение для разветвления 400G на 4x 100G. Подключите новый коммутатор ToR 400G к устаревшему коммутатору 100G с помощью четырех отдельных линий. 

Левая сторона: вставьте модуль 400G QSFP-DD DR4 в порт 400G коммутатора ToR 

Правая сторона: подключите четыре модуля 100G QSFP28 DR к четырем портам коммутатора 100G 

Соединение: используйте разветвительный кабель MTP на 4 LC duplex OS2 breakout SMF для подключения двух площадок

Заключение

Чтобы снизить стоимость развертывания 100G, стандарт 100G Lambda MSA предусматривает передачу 100 Gbps по одной длине волны, что значительно уменьшает оптическую сложность. Кроме того, он ориентирован на будущие высокоскоростные сети, обеспечивая совместимость 400G с оптикой Single Lambda 100G. 100G Single Lambda QSFP28 — это перспективное решение для плавного перехода от 100G к 400G.

QSFPTEK предлагает оптические модули 100G Single Lambda, включая QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S и QSFP-100G-LR-S, а также трансиверы 400G QSFP-DD. Также предоставляется полноценное решение breakout 400G в 4x 100G. Если у вас есть вопросы, свяжитесь с [email protected].