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QSFP28 ZR4,100G长距离DCI的最佳选择

随着100G以太网的发展成为趋势,对100G光模块的需求在增加,如今100G光模块在网络建设成本中所占的比重很大。在100G 80km DCI领域涌现出三种解决方案,分别是100G相干、100G PAM4 DWDM和100G QSFP28 ZR4。

随着100G以太网的发展成为趋势,对100G光模块的需求在增加,如今100G光模块在网络建设成本中所占的比重很大。在100G 80km DCI领域涌现出三种解决方案,分别是100G相干、100G PAM4 DWDM和100G QSFP28 ZR4

 

在上篇文章《100G DWDM光模块中的PAM4与相干技术》中,我们已经介绍过100G相干、100G PAM4 DWDM的优劣,本文为大家介绍100G QSFP28 ZR4光模块,并与前两项对比,探讨为什么QSFP28 ZR4是100G长距离DCI的最佳选择。

 

100G QSFP28 ZR4介绍

100G QSFP28 ZR4光模块用于数据中心的交换机,路由器,传输设备等之间连接,并且在单模光纤上传输距离高达80km。

 

100G QSFP28 ZR4光模块完全符合最新SFF-8665/8636中描述的QSFP28行业标准和相关MSA,并且可通过I2C接口使用数字诊断功能。它还符合IEEE 802.3 100GBASE-ZR4相关规范。此外,该模块支持标准的KR4 FEC(前向纠错)波特率,这将有助于接收侧检测并纠正误码并提高链路的整体质量。

 

100G QSFP28 ZR4结构

100G QSFP28 ZR4在发射端,四通道串行数据(NRZ)由CDR恢复并传递给四个激光驱动器,这些驱动器控制四个中心波长分别为1296nm、1300nm、1305nm和1309nm的激光器。光信号通过标准LC连接器多路复用到单模光纤。在接收端,通过SOA放大四个通道的光信号,然后通过集成的光解复用器对光信号进行解复用。每路光信号都由PIN检测器恢复,然后通过跨阻放大器和CDR传递到符合CAUI-4的输出驱动器,如图1所示:

100G QSFP28 ZR4示意图

图1:100G QSFP28 ZR4示意图

 

100G 80km DCI解决方案对比

城域网连接和DCI是指城市内连接的超大数据中心和大型网络交换机,它们需要以100G+数据速率进行许多高带宽连接,这要求光模块能简化操作,减少空间,降低成本和功耗。

 

100G相干

传统上,交换机供应商在其DCI设备中使用CFP/CFP2相干光模块。相干技术通常用于长距离的城域光传输,采用更先进的调制技术,例如QPSK,8QAM或16QAM,可将比特率提高一倍,三倍或四倍。但是,这种调制需要一种先进的技术,即在接收器侧进行相干检测和DSP以校正色散。尽管每比特成本仍然令人关注,但组件成本很高,光模块需要空间和足够的功率预算,仅在CFP和CFP2可插拔封装上可用。当然,也可以将相干模块插入IPoDWDM场景的交换机/路由器板中。但是,由于CFP/CFP2模块的功耗大,尺寸大,因此需要专用线卡。

 

100G PAM4 DWDM

100G QSFP28 PAM4 DWDM的最新发展提供了另一种选择。不过,当传输距离大于5km时,PAM4需要在光链路上使用放大和色散补偿系统,这导致端到端成本更高。DCI运营商需要部署在当前网络中可能不存在的Mux/Demux,EDFA和DCM。而且此解决方案与50GHz Mux/Demux不兼容。

QSFP28 PAM4 DWDM解决方案

图2:QSFP28 PAM4 DWDM解决方案

 

100G QSFP28 ZR4

QSFP28 ZR4克服了上述两种解决方案的缺点,100G ZR4 QSFP28经过成本优化,支持100G以太网,可实现长达80km的传输。QSFP28 ZR4采用QSFP28封装,尺寸小且功耗低,可在数据中心提供点对点解决方案,而无需部署旧版CFP/CFP2接口,并且能够在长达80km的点对点链路上运行,而无需进行光放大和色散补偿。这是真正的即插即用解决方案。如下图3所示:

100G QSFP28 ZR4解决方案

图3:100G QSFP28 ZR4解决方案

100G 80km DCI解决方案对比

表1:100G 80km DCI解决方案对比

 

总结

综上所述,在100G 80km DCI中,100G ZR4相比相干解决方案的成本及功耗优势显著,与100G PAM4 DWDM解决方案相比,无需部署多余的复杂的设备,实现点对点光传输,故100G QSFP28 ZR4而在长距离DCI应用中最受青睐。

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