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¿Es el QSFP28 100G FR single lambda un competidor de CWDM4?



Con la tecnología 400G, llega un nuevo tipo de módulo QSFP28 100G.

El transceptor QSFP28 100GBASE-FR, también conocido como QSFP28 100G single lambda, tendrá un único láser y un único receptor de 100Gbps en lugar de ser 4x25Gbps (4x láseres y 4x receptores).


Descripción general de QSFP28 4x25Gbps

El QSFP28 100Gbps es un transceptor óptico paralelo 4x 25Gbps. Dispone de 4 láseres y 4 receptores, válidos para todas las versiones ópticas (100GBASE-SR4, CWDM4, LR4, ER4L).

La parte eléctrica es 4x25Gbps NRZ (CAUI-4) y la parte óptica es también 4x 25Gbps con conector MPO (para 100GBASE-SR4 y PSM4) o conector LC (para 100GBASE-CWDM4, LR4, ER4L).

Con un consumo máximo de 3,5 W (por MSA), los QSFP28 100GBASE-SR4, CWDM4 y LR4 son productos maduros y ampliamente utilizados en centros de datos y redes de proveedores de servicios para el acceso de los usuarios. Aunque el coste de CWDM4 ha bajado por el aumento del volumen global, está llegando al límite inferior. La reducción del coste requiere una mejora significativa del diseño QSFP28.


¿Cómo ayuda la arquitectura de transceptores de 400 G a la lambda única QSFP28 100 G?

El QSFP56-DD de 400G y el OSFP vienen con 3 evoluciones clave

  • Una modulación PAM4, que duplica la velocidad binaria a 50 Gbps/ruta.

  • Una velocidad de transmisión de 50Gbaudios, alcanzando un ancho de banda de 100Gbps/ruta (50Gbaudios PAM4) (Baudio es el número de veces en un segundo que cambia una señal en un canal de comunicación)

  • Un ¨gearbox¨ y un modulador PAM4 integrado en un DSP

Teniendo en cuenta que la interfaz eléctrica del QSFP28 es siempre 4x25Gbps NRZ, ahora se dispone de diferentes alternativas para "rediseñar" el QSFP28 con bloques de construcción:


NRZ a PAM4 Eléctrico

El reductor y el modulador PAM4 convierten 4 rutas NRZ de 25 Gbps en 2 rutas PAM4 de 50 Gbps.


De 50 Gbps a 100 Gbps

El reductor convierte 2 rutas de 50Gbps PAM4 en una única ruta de 100Gbps PAM4. Aunque sigue conectado con la potencia, la principal diferencia es la velocidad de transmisión, que pasa de 25Gbauds a 50Gbauds.


Multiplexor láser

Con 2 láseres de 50 Gbps PAM4 cada uno, pueden multiplexarse en un "supercanal" DWDM de 100 GHz.


Un "lambda único" o un "supercanal" QSFP28

Ensamblando los bloques anteriores, ambas arquitecturas son viables, con sus ventajas, aplicaciones y costes.


El láser único PAM4 de 100 Gbps, también denominado lambda único o 100GBASE-FR


Mientras que la parte eléctrica de la QSFP28 sigue siendo de cuatro rutas NRZ de 25 Gbps (CAUI-4), la señal se convierte en dos rutas PAM4 de 50 Gbps y, a continuación, en una única ruta PAM4 de 100 Gbps. La conversión en dos pasos la realiza un DSP.

Con la única ruta PAM4 de 100 Gbps, el módulo sólo necesita un láser, lo que reduce drásticamente la complejidad de la parte óptica (con un láser en lugar de cuatro y sin necesidad de filtro). Sin embargo, el DSP aporta otra complejidad de consumo y coste. Debido a la elevada dispersión cromática, este módulo está pensado sólo para corto alcance, hasta 2 km en una primera etapa.


Un supertransceptor con dos láseres PAM4 de 50 Gbps


Otra forma de mantener una velocidad de 25Gbaudios (y reducir la dispersión cromática, etc.) es utilizar 2 láseres DWDM de 50GHz y crear un supercanal de 100GHz, compatible con el mux/demux DWDM normal de 100GHz:


El módulo tiene un DSP que convierte cuatro canales NRZ de 25 Gbps en dos canales PAM4 de 50 Gbps en el lado eléctrico. En el lado óptico, tiene dos láseres PAM4 de 50 Gbps multiplexados juntos para formar un láser "supercanal", compatible con mux/demux DWDM de 100 GHz. Tiene la ventaja de trabajar a una velocidad de 25Gbaudios, pero sigue siendo un módulo difícil en términos de coste (DSP + 2 láseres), consumo de energía y alcance.

Probablemente demasiado caro para una aplicación de corto alcance, sigue siendo un módulo eficaz para una actualización DWDM de 10Gbps a 100Gbps DWDM sin cambiar la infraestructura pasiva. Sin embargo, se necesitarán equipos activos, como EDFA, DCM, etc.


¿Cuál competirá con el QSFP28 CWDM4?

La aplicación clave para un QSFP28 CWDM4 es el centro de datos, arquitectura leaf-spine. Consiste en un módulo de dos fibras con conector LC dúplex, de 2 km como máximo. El coste principal de este módulo son los 4 láseres DML y el conjunto de filtros.

El transceptor "supercanal" (con 2 láseres) no es un candidato ideal, ya que requiere un DSP para convertir NRZ a PAM4, además de 2 láseres DML. El "supercanal" está destinado a aplicaciones DWDM de 100 GHz, para DCI (Data Center Interconnect).

El QSFP28 (100GBASE-FR) single lambda, requiere un DSP y un solo láser, eliminando la necesidad de un filtro; reduciendo drásticamente la complejidad del ensamblaje del transceptor. El coste de los componentes y el ensamblaje es inevitablemente inferior, salvo el DSP, que sigue teniendo un coste elevado. La erosión del precio del DSP sigue siendo la clave para un posible cambio de CWDM4 a 100GBASE-FR en la nueva implementación. En la actualidad, el coste de QSFP28 100GBASE-FR es casi el doble que el de 100GBASE-CWDM4.


Una aplicación breakout junto con 400GBASE-DR4

En la arquitectura clásica de espina de hoja, es habitual que los servidores se conecten al switch con topología breakout: 4x10G o 4x25G. Con el QSFP28 100GBASE-FR y el QSFP-DD 400GBASE-DR4, se pueden conectar cuatro servidores a 100 Gbps en un único puerto de 400 Gbps en el lado del conmutador de la parte superior del bastidor (TOR).

El QSFP-DD 400GBASE-FR4 es el equivalente de QSFP+/QSFP28 PSM4, mientras que el QSFP28 100GBASE-FR es el equivalente de SFP+ IR/LR, SFP28 IR/LR, una tecnología completamente diferente pero con la misma aplicación.


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