Graças à tecnologia 400G, um novo tipo de módulo QSFP28 100G está a chegar.
O transceiver QSFP28 100GBASE-FR, também conhecido por QSFP28 100G single lambda, terá um único laser e um único recetor de 100Gbps em vez de ser 4x25Gbps (4x lasers e 4x recetores).
Visão geral do QSFP28 4x25Gbps
O QSFP28 100Gbps é um transceiver ótico paralelo, 4x 25Gbps. Possui 4 lasers e 4 recetores, válidos para todas as versões óticas (100GBASE-SR4, CWDM4, LR4, ER4L).
A interface elétrica é de 4x25Gbps NRZ (CAUI-4) e o lado ótico também é de 4x 25Gbps com conector MPO (para 100GBASE-SR4 e PSM4) ou conector LC (para 100GBASE-CWDM4, LR4, ER4L).
Com um consumo máximo de energia de 3,5W (por MSA), os QSFP28 100GBASE-SR4, CWDM4 e LR4 são produtos maduros e amplamente utilizados em datacenters e redes de provedores de serviços para o acesso dos usuários. Embora o custo para o CWDM4 tenha caído devido ao aumento do volume mundial, está atingir o limite inferior. A queda do custo requer uma atualização significativa do projeto QSFP28.
Como a arquitetura do transceiver 400G está a ajudar o QSFP28 100G single lambda?
O 400G QSFP56-DD e o OSFP estão a chegar com 3 evoluções chave
Uma modulação PAM4, duplicando a taxa de bits para 50Gbps/rota
Uma taxa de transmissão de 50Gbauds, atingindo uma largura de banda de 100Gbps/rota (50Gbauds PAM4) (Baud é o número de vezes em um segundo que um sinal em um canal de comunicação muda)
uma ¨gearbox¨ e um modulador PAM4 embutidos num DSP
Considerando que a interface elétrica QSFP28 é sempre 4x25Gbps NRZ, diferentes alternativas estão agora disponíveis para “redesenhar” o QSFP28 com blocos de construção:
NRZ para PAM4 Elétrico
A "gearbox" e o modulador PAM4 convertem 4 rotas de 25Gbps NRZ para 2 rotas de 50Gbps PAM4.
50Gbps para 100Gbps
A "gearbox" converte 2 rotas de 50Gbps PAM4 em uma única rota de 100Gbps PAM4. Enquanto permanecer conectado com a energia elétrica, a principal diferença é a taxa de transmissão que é convertida de 25Gbauds para 50Gbauds.
Laser multiplexador
Com 2 lasers de 50Gbps PAM4 cada, estes podem ser multiplexados sobre um “supercanal” DWDM 100GHz.
Um “single lambda” ou um “supercanal” QSFP28
Ao montar os blocos de construção acima, as duas arquiteturas são viáveis, com suas vantagens, aplicações e custos.
O laser único de 100Gbps PAM4, também chamado de single lambda ou 100GBASE-FR
Enquanto a interface elétrica QSFP28 permanece de quatro rotas de 25Gbps NRZ (CAUI-4), o sinal é convertido para duas rotas de 50Gbps PAM4 e depois para uma única rota de 100Gbps PAM4. A conversão em duas etapas é realizada por um DSP.
Com a rota única PAM4 de 100Gbps, o módulo requer apenas um laser; reduzindo drasticamente a complexidade da parte ótica (com um laser em vez de quatro e sem necessidade de filtro). Entretanto, o DSP traz outra complexidade de consumo e custo de energia. Devido à alta dispersão cromática, este módulo é destinado apenas para curto alcance, até 2 km numa primeira etapa.
Um super transceiver com dois lasers de 50Gbps PAM4
Outra maneira de permanecer a uma taxa bauds de 25Gbauds (e reduzir a dispersão cromática, etc.) é usar lasers mux 2x DWDM 50GHz e fazer um supercanal de 100GHz, compatível com o mux/demux DWDM 100GHz normal:
O módulo tem um DSP que converte quatro canais de 25Gbps NRZ para dois canais de 50Gbps PAM4 no lado elétrico. No lado ótico, tem dois lasers de 50Gbps PAM4 multiplexados juntos para fazer um laser “supercanal”, compatível com o DWDM mux/demux de 100GHz. Tem a vantagem de trabalhar a uma taxa de bauds de 25Gbauds, mas continua a ser um módulo desafiador em termos de custos (DSP + 2 lasers), consumo de energia e alcance.
Provavelmente muito caro para uma aplicação de curto alcance, permanece um módulo eficaz para uma atualização DWDM de 10Gbps para DWDM 100Gbps sem alterar a infraestrutura passiva. Entretanto, serão necessários equipamentos ativos, como EDFA, DCM etc.
Qual deles vai competir com o QSFP28 CWDM4?
A aplicação chave para um QSFP28 CWDM4 é o data center, arquitetura leaf-spine. Este consiste em um módulo de duas fibras com conector LC duplex, máximo de 2 km. O custo principal deste módulo são os 4 DML lasers e o conjunto do filtro.
O transceiver “supercanal” (com 2 lasers) não é o candidato ideal, pois requer um DSP para converter NRZ para PAM4, mais 2 lasers EML. O “supercanal” é destinado à aplicação DWDM de 100GHz, para DCI (Data Center Interconnect).
O QSFP28 (100GBASE-FR) single lambda, requer um DSP e apenas um laser, eliminando a necessidade de um filtro; diminuindo drasticamente a complexidade da montagem do transceiver. O custo do componente e da montagem é inevitavelmente menor, excepto para o DSP, que permanece a um custo elevado. A erosão do preço do DSP continua a ser a chave para uma troca potencial de CWDM4 para 100GBASE-FR na nova implementação. Hoje, o custo do QSFP28 100GBASE-FR é quase o dobro do custo do 100GBASE-CWDM4.
Uma aplicação breakout juntamente com 400GBASE-DR4
Na arquitetura leaf-spine clássica, é comum ter os servidores ligados ao switch com topologia de rotura: 4x10G ou 4x25G. Com o QSFP28 100GBASE-FR e o QSFP-DD 400GBASE-DR4, quatro servidores podem ser ligados a 100Gbps em numa única porta de 400Gbps no lado do switch top-of-rack (TOR).
O QSFP-DD 400GBASE-FR4 é o equivalente do QSFP+/QSFP28 PSM4, enquanto o QSFP28 100GBASE-FR é o equivalente do SFP+ IR/LR, SFP28 IR/LR, uma tecnologia completamente diferente, mas com a mesma aplicação.
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