С развитием облачных вычислений, сервисов хранения и управления данными и сетей 5G, центры обработки данных развиваются с большей скоростью, и спрос на оптические компоненты 100 Гбит/с растет с каждым днем. В настоящее время оптические модули-преобразователи 100 Гбит/с занимают значительную долю в стоимости строительства сети. В среде применения ЦОД более 90% волоконно-оптических линий связи в малых и средних ЦОД имеют длину менее 100 м, более 70% волоконно-оптических линий связи в крупных ЦОД имеют длину менее 100 м, а более 80% - менее 125 м, поэтому многомодовое волокно может удовлетворить потребности большинства линий связи. Именно поэтому среди модулей-преобразователей 100 Гбит/с наибольшим спросом пользуются многомодовые модули 100 Гбит/с.
Оптические модули-преобразователи QSFP28 100G для организации каналов по многомодовому волокну имеют три основных решения на диапазоне 850-band: 100GBASE-SR4, 100GBASE-SRBD (они же 100GBASE-SR2-BiDi, 100GBASE-SR1.2), 100GBASE-SWDM4 и как альтернативно-универсальное решение 100GBASE-LX4 на 1310нм, работающее как по многомодовому так и по одномодовому оптическому волокну.
Параметры спецификации изделий
Оптический модуль-преобразователь 100GBASE-SR4 является наиболее распространенным среди трех многомодовых модификаций изделий 100G. 100G QSFP28 SR4 - это подключаемый в горячем режиме полнодуплексный оптический модуль-преобразователь с центральной длиной волны 850 нм, соответствующий стандарту IEEE 802.3ba и специально разработанный для передачи данных на короткие расстояния в сетях 100G Ethernet.
Оптический модуль-преобразователь QSFP28 100GBASE-SR4 обеспечивает четыре независимых канала передачи и приема, каждый из которых работает со скоростью до 25 Гбит/с. В изделии применяется 4xVCEL лазера и интерфейс MPO/MTP (8 волокон) c UPC полировкой феррул, каждый канал имеет оптический бюджет 1,9дБ, что позволяет передавать данные на расстояние 70 метров при использовании многомодового волокна OM3, 100 м при использовании многомодового волокна OM4 и 150м* при использовании многомодового волокна OM5.
Четыре передатчика представляют собой 850-нм лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL), генерирующие четыре выходных оптических сигнала со скоростью 25 Гбит/с. Четыре приемника представляют собой PIN-фотодиоды, детектирующие 4× 25 Гбит/с оптических входных сигнала.
Принцип работы изделия показан на следующем рисунке.
Рис. 1 Принципиальная схема работы оптического модуля-преобразователя QSFP28 100GBASE-SR4
В отличие от QSFP28 100GBASE-SR4 для передачи которого требуется восемь волокон, в двунаправленном модуле-преобразователе 100GBASE-SRBD (он же 100GBASE-SR2-BiDi, 100GBASE-SR1.2) используется технология WDM, позволяющая каждому LC-порту одновременно передавать и принимать оптические сигналы разной длины волны по одному многомодовому волокну на скорости 50 Гбит/с каждый с PAM-модуляцией , а два LC-интерфейса вместе могут передавать и принимать сигналы на скорости 100 Гбит/с. Максимальное расстояние передачи составляет 70 м при использовании коммутационного кабеля из волокна OM3. При использовании многомодового волокна OM4 расстояние передачи может достигать 100 м, а при использовании многомодового волокна OM5 - 150 м.
Принцип работы изделия показан на следующем рисунке.
Рис. 2 Принципиальная схема работы оптического модуля-преобразователя QSFP28 100GBASE-SRBD
100GBASE-SWDM4 схож с 100GBASE-SRBD, оба являются изделиями с дуплексными с LC-интерфейсами, где SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing) означает технологию мультиплексирования с разделением по длине волны, аналогично одномодовой схеме CWDM4 или LWDM4. Применение технологии MUX/DMUX позволяет передавать 4 полосы оптических сигналов по одной жиле многомодового волокна. Окна четырех диапазонов - 850 нм, 880 нм, 910 нм и 940 нм; максимальное расстояние передачи - 70 метров при использовании многомодового волокна OM3, до 100 м при использовании многомодового волокна OM4 и до 150 м при использовании OM5.
Принцип работы изделия показан на следующем рисунке.
Рис. 3 Принципиальная схема работы оптического модуля-преобразователя QSFP28 100GBASE-SWDM4
100GBASE-LX4 аналогичен 100GBASE-SWDM4 оба являются дуплексными с LC-интерфейсами, но в LX4 применяется СWDM технология мультиплексирования с разделением по длине волны в окнах О-диапазона - 1271 нм, 1291 нм, 1311 нм и 1331 нм на базе CWDM-DML передатчиков. Применение технологии MUX/DMUX позволяет передавать 4 полосы оптических сигналов по одной жиле многомодового или одномодового волокна. Максимальное расстояние передачи - 70 метров при использовании многомодового волокна OM3, до 100 м при использовании многомодового волокна OM4, до 150 м при использовании OM5 и до 2км при использовании одномодового волокна G.652.
Принцип работы изделия показан на следующем рисунке.
Рис. 4 Принципиальная схема работы оптического модуля-преобразователя QSFP28 100GBASE-LX4
Выбор применения продукта
Все три модуля совместимы с основными портами 100G QSFP28, и, несмотря на существенные различия в технических характеристиках, различия в применении минимальны: для 100GBASE-SR4 необходимо использовать многомодовые коммутационные кабели MPO 8/12, а для 100GBASE-SRBD и 100GBASE-SWDM4 - дуплексные многомодовые волокна LC. С точки зрения ресурсов волокна и стоимости кабеля, для прокладки 100GBASE-SRBD и 100GBASE-SWDM4 требуется лишь 1/4 ресурсов волокна 100GBASE-SR4, что позволяет существенно сэкономить капитальные затраты на создание волоконно-оптической инфраструктуры. Однако стоимость модулей 100GBASE-SRBD и 100GBASE-SWDM4 значительно больше, чем 100GBASE-SR4, поэтому с точки зрения общей стоимости оптического модуля + волокна, при использовании 100GBASE-SRBD или 100GBASE-SWDM4 стоимость не обязательно будет ниже, чем при использовании 100GBASE-SR4.
Если общая стоимость приложения фактически выше, чем 100GBASE-SR4, почему клиент выбирает 100GBASE-SRBD/100GBASE-SWDM4? После общения с нашими клиентами технический персонал наше компании выяснил, что они выбирают 100GBASE-LX4, 100GBASE-SRBD или 100GBASE-SWDM4 потому, что потребность в сети была повышена с первоначальных 10 или 25 Гбит/с до 100 Гбит/с, а сетевые кабели 10 или 25 Гбит/с в основном представляют собой дуплексное многомодовое волокно LC, и если используется модуль QSFP28 100G SR4, то его необходимо проложить еще больше кабельных трасс. Хотя 100GBASE-LX4, 100GBASE-SRBD, и 100GBASE-SWDM4 являются дуплексными LC-интерфейсами, технически они сильно отличаются. Долгое время подразумевается, что только один производитель в мире выпускает компоненты для 100GBASE-SRBD, что являлось плохой экологией продукта и имеело большую нестабильность в его производстве. 100GBASE-SWDM4 и LX4 имеет более высокий технический порог и экология продукции развита лучше. Для сетей 100 Гбит/с в дуплексных многомодовых кабельных средах ЦОД наша компания рекомендует использовать модули-преобразователи 100GBASE-LX4 и 100GBASE-SWDM4.