Что такое оптический трансивер 100G с одной длиной волны?

Оптические модули со скоростью 100G, такие как 100GBASE-LR4, 100G-CWDM4, 100G-PSM4 и 100GBASE-SR4, уже довольно популярны на рынке. Однако для дальнейшего снижения стоимости и повышения эффективности передачи данных отрасль предложила стандарт оптических модулей 100G с одной длиной волны. Сегодня мы подробно рассмотрим оптические модули 100G с одной длиной волны с нескольких точек зрения, включая определение, сравнение с распространенными модулями 100G QSFP28, характеристики и будущие тенденции развития.

Что такое оптический модуль 100G Single Lambda?

100G Single Lambda Оптические модули 100G используют технологию сигнализации PAM4 для передачи данных 100G на одной длине волны, разработанную альянсом 100G Lambda MSA. В основе лежит скорость передачи 100 Гбит/с на канал, что призвано обеспечить более экономичное решение для коммутации, маршрутизации и высокоплотной передачи данных на уровне нескольких Тбит/с. Оптическая архитектура этого модуля значительно упрощена по сравнению с традиционными многоволновыми конструкциями: каждая длина волны поддерживает передачу данных со скоростью 100G, что снижает сложность компонентов и в конечном итоге уменьшает затраты.

Введение в модуль 100G QSFP28 Single Lambda

100G QSFP28 DR

Этот 100GBASE-DR Модуль соответствует стандарту IEEE 100GBASE-DR для одномодового волокна и поддерживает передачу на расстояние 500 метров, что делает его особенно подходящим для подключения в архитектуре leaf-spine центра обработки данных. Согласно спецификации QSFP28 MSA, он также оснащен функцией цифровой диагностики через интерфейс I2C для мониторинга рабочих параметров в режиме реального времени.

100G QSFP28 FR

Модуль 100GBASE-FR соответствует стандарту 100GBASE-FR1 и использует лазер EML 1310nm и приемник PIN для поддержки электрических сигналов 4x 25G NRZ с общей скоростью 100G, что делает его подходящим для передачи по одномодовому волокну на короткие расстояния.

100G QSFP28 LR

Модуль 100GBASE-LR, разработанный для поддержки приложений 100G Ethernet, подходит для соединений по одномодовому волокну на расстоянии до 10km и является хорошим выбором для центров обработки данных, соединений между зданиями и транспортных сетей. Он обратно совместим с линиями 100G LR4 длиной 10km и соответствует стандартам QSFP28 MSA, IEEE 802.3cd 100GBASE-LR1 и 100G Lambda MSA, что делает его подходящим для использования в магистральных сетях и сетях агрегации.

Различия и преимущества 100G Single Lambda по сравнению с обычным 100G QSFP28

Более простая архитектура

Оптические модули 100G с одним лямбда-каналом обычно включают несколько типов: 100G DR, 100G FR, 100G ER и 100G LR. Получив от хоста 4 электрических сигнала по 25G, модуль преобразует сигналы в формат PAM4 с помощью DSP, а затем передает весь трафик 100G через один лазер. По сравнению с традиционными модулями 100G QSFP28 модули с одним лямбда-каналом не требуют использования WDM или параллельного волокна, поэтому количество компонентов сокращается: четыре передатчика и приемника заменяются одним.

Поддержка передачи на большие расстояния

Например, максимальная дальность передачи модуля 100G QSFP28 DR составляет до  500 метров, тогда как модуль 100GBASE-FR, представленный организацией 100G Lambda MSA, обеспечивает дальность до 2 километров, что полезно для сценариев, требующих связи на больших расстояниях, например в определенных сетевых средах с большими потерями. MSA также представила 100GBASE-LR с дальностью передачи до 10 километров, аналогичный модулю 100G QSFP28 LR4.

Более низкая стоимость

Конструкция с одной лямбдой не только упрощает компоненты, но и значительно снижает стоимость линий 100G. Согласно исследованию IEEE, решение 100G с одной лямбдой может снизить стоимость оптической линии 100G как минимум на 40 процентов, поскольку количество длин волн для оптической маршрутизации сокращается с четырех до одной. Такая архитектурная оптимизация приводит к значительному снижению общей стоимости.

Как технология 100G Single Lambda может ускорить развитие 400G?

В настоящее время потребность в сетях становится все выше, а стремительный рост трафика данных повышает требования рынка к упрощенным и более экономичным оптическим модулям, особенно в приложениях, требующих высокой пропускной способности и сверхвысокой плотности, таких как 200G и 400G. Появление модулей 100G с одной длиной волны не только упрощает переход сетей 100G на 400G, но и упрощает внутреннюю конструкцию модулей 400G, обеспечивая дополнительную техническую поддержку расширения высокоскоростных сетей 400G на базе Ethernet 100G. Расширение высокоскоростных сетей 400G на базе Ethernet 100G обеспечивает более надежную техническую поддержку. Кроме того, поскольку это решение снижает требования к количеству оптических волокон, оно естественным образом уменьшает общую стоимость.

Переход от 100G QSFP28 к 400G QSFP-DD

Благодаря внедрению технологии модуляции PAM4 однолямбовый 100G стал реальностью, что делает модернизацию с 100G до 4x100G более осуществимой. В качестве примера можно взять стандарт IEEE: в нем 100GBASE-DR используется как основа для 400GBASE-DR4. 400GBASE-DR4 можно разделить на четыре модуля 100GBASE-DR для удовлетворения требований подключения 400G на расстоянии 500 метров. Таким образом, однолямбовый трансивер 100G позволяет подключать порты 400G с помощью более простого разделения 100G.

100G Single Lambda делает модули 400G более экономичными

Консорциум 100G Lambda MSA также помогает модернизировать стандарт IEEE 400G. Текущий стандарт 400G обычно основывается на восьми каналах передачи сигналов 50G PAM4 с использованием сетки длин волн LAN-WDM. Однако это решение, как и 100GBASE-LR4, страдает от большого количества каналов длин волн, сложного оборудования мультиплексирования и демультиплексирования, а также высокой стоимости. Для улучшения ситуации 100G Lambda MSA предлагает решение 100G с одной длиной волны, использующее 4-канальную сетку длин волн CWDM, которое обладает большей отказоустойчивостью и существенно снижает общую стоимость 400G.

Заключение

Разработанная в рамках 100G Lambda MSA технология 100G с одной длиной волны обеспечивает более экономичный вариант построения сетей 100G Ethernet, одновременно ускоряя переход сетей со 100G на 400G. По сравнению с традиционными модулями 100G QSFP28 оптические модули 100G с одной длиной волны превосходят их по дальности передачи и стоимости. Это показывает, что технология 100G с одной длиной волны, вероятно, станет предпочтительным выбором для большего числа пользователей в будущих сетях 100G и 400G.