Вернемся к обычному QSFP28 4x25 Гбит/с.
QSFP28 100 Гбит/с - это параллельная оптика, 4x 25 Гбит/с. Он имеет 4 лазера и 4 приемника, подходит для всех оптических версий (100GBASE-SR4, CWDM4, LR4, ER4L).
Электрический интерфейс - 4x25 Гбит/с NRZ (CAUI-4), а оптический - также 4x 25 Гбит/с с разъемом MPO (для 100GBASE-SR4 и PSM4) или LC (для 100GBASE-CWDM4, LR4, ER4L).
При максимальной потребляемой мощности 3,5 Вт (по данным MSA), QSFP28 100GBASE-SR4, CWDM4 и LR4 являются зрелыми продуктами и в основном используются в центрах обработки данных и сетях поставщиков услуг на стороне доступа. Хотя стоимость CWDM4 снизилась благодаря растущим мировым объемам, сейчас она достигла нижнего предела. Снижение стоимости требует значительного обновления конструкции QSFP28.
Как архитектура модулей-преобразователей 400 Гбит/с помогает однолазерным QSFP28 100 Гбит/с?
400-гигабитные QSFP56-DD и OSFP будут поставляться с 3 ключевыми изменениями
- Модуляция PAM4, удваивающая скорость передачи данных до 50 Гбит/с/ на полосу
- Скорость передачи данных 50 Гбод, достигающая пропускной способности 100 Гбит/с/ на полосу (50 Гбод PAM4)
- Переключатель и модулятор PAM4 встроенный в DSP.
Учитывая, что электрический хост-интерфейс QSFP28 всегда имеет скорость 4x25 Гбит/с NRZ, в настоящее время доступны различные альтернативы для "перепроектирования" QSFP28 с помощью конструкционных блоков:
NRZ в PAM4 - Электрические
Переключатель и модулятор PAM4 преобразуют 4 полосы 25 Гбит/с NRZ в 2 полосы 50 Гбит/с PAM4. Это по-прежнему электрическое преобразование.
50 Гбит/с в 100 Гбит/с
Переключатель преобразует 2 полосы 50 Гбит/с PAM4 в одну полосу 100 Гбит/с PAM4. Преобразование остается электрическим, но ключевым отличием является скорость передачи данных, которая преобразуется из 25 Гбод в 50 Гбод.
Лазерное мультиплексирование
При наличии 2 лазеров со скоростью передачи 50 Гбит/с PAM4 каждый, их можно мультиплексировать по "суперканалу" DWDM 100 ГГц, как пример.
Собрав вышеуказанные конструкционные блоки, можно получить две архитектуры со своими преимуществами, сферами применения и стоимостью.
Однолазерная технология 100 Гбит/с PAM4, также называемая Single Lambda или в формате IEEE 100GBASE-FR.
Пока электрический интерфейс QSFP28 состоит из 4 полос 25 Гбит/с NRZ (CAUI-4), сигнал преобразуется в 2 полосы 50 Гбит/с PAM4, а затем в одну полосу 100 Гбит/с PAM4. Двухэтапное преобразование реализовано в DSP.
Благодаря одной полосе 100 Гбит/с PAM4 модуль требует только один лазер, что значительно снижает сложность оптической части (один лазер вместо четырех и отсутствие фильтра). Однако DSP привносит еще одну сложность, связанную с энергопотреблением и стоимостью. Из-за высокой хроматической дисперсии этот модуль предназначен только для коротких расстояний, до 2 км на первом этапе.
Суперканальный модуль-преобразователь с 2 лазерами 50 Гбит/с PAM4
Другой способ остаться на скорости передачи 25 Гбод (и уменьшить хроматическую дисперсию и т. д.) - это объединить 2 лазера DWDM 50 ГГц и сделать суперканал 100 ГГц, совместимый с обычным DWDM Mux/demux 100 ГГц:
Модуль имеет DSP, преобразующий 4 канала 25 Гбит/с NRZ в 2 канала 50 Гбит/с PAM4 на электрической стороне. На оптической стороне он имеет 2 лазера 50 Гбит/с PAM4, мультиплексированных вместе, чтобы сделать "суперканальный" лазер, совместимый с обычным 100 ГГц DWDM mux и demux. Его преимущество - работа на скорости передачи 25 Гбод, но он остается сложным модулем с точки зрения стоимости (DSP + 2 лазера), энергопотребления и радиуса действия.
Вероятно, слишком дорогой для применения на коротких расстояниях, он остается эффективным модулем для перехода от 10 Гбит/с DWDM к 100 Гбит/с DWDM без изменения пассивной инфраструктуры. Однако потребуется активное оборудование, такое как EDFA, DCM и т. д.
Какой из них будет конкурировать с QSFP28 CWDM4?
Ключевая область применения QSFP28 CWDM4 - центры обработки данных с архитектурой "leaf-spine". Он состоит из двухволоконного модуля с дуплексным разъемом LC, максимальная длина которого составляет 2 км. Основная стоимость этого модуля - 4 лазера DML и фильтр в сборе.
"Супер-канальный" трансивер (с 2 лазерами) не является подходящим кандидатом, так как для него требуется DSP, преобразующий NRZ в PAM4, плюс 2 лазера EML. "Суперканал" предназначен для применения в 100 ГГц DWDM, для DCI (Data Centre Interconnect).
Однолазерный QSFP28 (100GBASE-FR) требует DSP и только одного лазера, что устраняет необходимость в фильтре; это значительно снижает сложность сборки модуля. Стоимость сборки и компонентов неизбежно снижается, за исключением DSP, стоимость которого остается высокой. Снижение цены на DSP остается ключевым фактором для потенциального перехода с CWDM4 на 100GBASE-FR при новом развертывании. Сегодня стоимость QSFP28 100GBASE-FR почти вдвое превышает стоимость 100GBASE-CWDM4.
Применение "breakout" вместе с 400GBASE-DR4
В классической архитектуре "leaf-spine" серверы обычно подключаются к коммутатору по топологии "breakout": 4x10G или 4x25G. С помощью QSFP28 100GBASE-FR и QSFP-DD 400GBASE-DR4 можно подключить 4 сервера со скоростью 100 Гбит/с к одному порту 400 Гбит/с на стороне коммутатора в верхней части стойки.
QSFP-DD 400GBASE-FR4 - это аналог QSFP+/QSFP28 PSM4, а QSFP28 100GBASE-FR - аналог SFP+ IR/LR, SFP28 IR/LR, совершенно разные технологии, но одинаковое применение.