همانطور که توسعه 100G اترنت تبدیل به یک روند می شود، تقاضا برای ماژول های نوری 100G در حال افزایش است و امروزه ماژول های نوری 100G بخش قابل توجهی از هزینه ساخت شبکه را نشان می دهند. سه راه حل در فضای 100G 80km DCI پدیدار شده است، یعنی 100G منسجم، 100G PAM4 DWDM و 100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 مقدمه
ماژول نوری 100G QSFP28 ZR4 برای اتصال سوئیچ ها، روترها، دستگاه های انتقال و غیره در مراکز داده و در فواصل تا 80 کیلومتر در فیبر تک حالته استفاده می شود.
ماژول نوری 100G QSFP28 ZR4 به طور کامل با استاندارد صنعتی QSFP28 و MSA مرتبط مطابق با آخرین SFF-8665/8636 مطابقت دارد و با تشخیص دیجیتال از طریق رابط I2C در دسترس است. همچنین با IEEE 802 مطابقت دارد.3 100مشخصات مربوط به GBASE-ZR4. علاوه بر این، این ماژول از نرخ باود استاندارد KR4 FEC (تصحیح خطای جلو) پشتیبانی می کند که به شناسایی و تصحیح کدهای خطا در سمت دریافت کمک می کند و کیفیت کلی پیوند را بهبود می بخشد.
معماری 100G QSFP28 ZR4
100G QSFP28 ZR4 در سمت فرستنده، چهار کانال داده سریال (NRZ) توسط CDR بازیابی میشود و به چهار درایور لیزر منتقل میشود که به ترتیب چهار لیزر با طول موجهای مرکزی 1296 نانومتر، 1300 نانومتر، 1305 نانومتر و 1309 نانومتر را کنترل میکنند. سیگنال نوری از طریق یک کانکتور LC استاندارد به یک فیبر تک حالته مالتی پلکس می شود. در انتهای گیرنده، سیگنال های نوری چهار کانال توسط SOA تقویت شده و سپس توسط یک دممولتی پلکسر نوری یکپارچه دی مولتی پلکس می شوند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، هر سیگنال نوری توسط یک آشکارساز پین بازیابی می شود و سپس از طریق یک تقویت کننده ترانس امپدانس و CDR به درایور خروجی سازگار با CAUI ارسال می شود.
100G 80km مقایسه راه حل DCI
اتصال مترو و DCI به مراکز داده بسیار بزرگ و سوئیچ های شبکه بزرگ متصل در داخل شهرها اشاره دارد که به اتصالات پهنای باند زیاد در 100G به علاوه نرخ داده نیاز دارند و به ماژول های نوری نیاز دارند که عملیات را ساده می کنند، فضا، هزینه و مصرف انرژی را کاهش می دهند.
100G منسجم
به طور سنتی، فروشندگان سوئیچ از ماژول های نوری منسجم CFP/CFP2 در تجهیزات DCI خود استفاده می کردند. فناوری منسجم معمولاً برای انتقال نوری مترو در مسافت های طولانی با استفاده از تکنیک های مدولاسیون پیشرفته تر مانند QPSK، 8QAM یا 16QAM استفاده می شود که می تواند نرخ بیت را دو، سه یا چهار برابر کند. با این حال، چنین مدولاسیونی به یک تکنیک پیشرفته از تشخیص منسجم در سمت گیرنده و DSP برای تصحیح پراکندگی نیاز دارد. در حالی که هزینه هر بیت همچنان یک نگرانی است، هزینه قطعات بالاست و ماژول های نوری به فضا و بودجه کافی انرژی نیاز دارند و فقط در بسته های قابل اتصال CFP و CFP2 در دسترس هستند. البته، برای سناریوهای IPoDWDM میتوان ماژولهای منسجمی را در بردهای سوئیچ/روتر قرار داد. با این حال، مصرف انرژی بالا و اندازه بزرگ ماژول های CFP/CFP2 به کارت های خط اختصاصی نیاز دارد.
100G PAM4 DWDM
آخرین توسعه 100G QSFP28 PAM4 DWDM گزینه دیگری را ارائه می دهد. با این حال، PAM4 به استفاده از سیستمهای جبرانکننده تقویت و پراکندگی در پیوند نوری زمانی که فاصله انتقال بیشتر از 5 کیلومتر است، نیاز دارد که منجر به هزینههای سرتاسر بالاتر میشود. اپراتورهای DCI باید Mux/Demux، EDFA و DCM را که ممکن است در شبکه فعلی وجود نداشته باشند، مستقر کنند. و این راه حل با Mux/Demux 50GHz سازگار نیست.
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4 کاستی های هر دوی این راه حل ها را با 100G ZR4 QSFP28 برطرف می کند که برای پشتیبانی از اترنت 100G تا 80 کیلومتر بهینه سازی شده است. QSFP28 ZR4، در یک بسته QSFP28، اندازه کوچک و مصرف انرژی پایینی دارد و راه حلی نقطه به نقطه در مرکز داده را بدون نیاز به استقرار رابط های قدیمی CFP/CFP2 ارائه می دهد. و می تواند روی پیوندهای نقطه به نقطه تا 80 کیلومتر بدون نیاز به تقویت نوری و جبران پراکندگی کار کند. این یک راه حل پلاگین و بازی واقعی است. همانطور که در شکل 3 در زیر نشان داده شده است.
خلاصه
به طور خلاصه، در 100G 80km DCI، 100G ZR4 دارای مزایای قابل توجهی در هزینه و قدرت نسبت به راه حل های منسجم است، و در مقایسه با راه حل های 100G PAM4 DWDM، نیاز به استقرار تجهیزات اضافی و پیچیده برای دستیابی به انتقال نوری نقطه به نقطه را از بین می برد، بنابراین 100G QSFP28 ZR4 در کاربردهای DCI طولانی مدت ترجیح داده می شود.
