Καθώς η ανάπτυξη του 100G Ethernet γίνεται τάση, η ζήτηση για οπτικές μονάδες 100G αυξάνεται και σήμερα οι οπτικές μονάδες 100G αντιπροσωπεύουν σημαντικό μέρος του κόστους κατασκευής του δικτύου. Τρεις λύσεις έχουν προκύψει στον χώρο 100G 80km DCI, συγκεκριμένα 100G συνεκτικό, 100G PAM4 DWDM και 100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 Εισαγωγή
Η οπτική μονάδα 100G QSFP28 ZR4 χρησιμοποιείται για τη σύνδεση διακοπτών, δρομολογητών, συσκευών μετάδοσης κ.λπ. σε κέντρα δεδομένων και σε αποστάσεις έως και 80 χλμ σε ίνα απλής λειτουργίας.
Η οπτική μονάδα 100G QSFP28 ZR4 είναι πλήρως συμβατή με το βιομηχανικό πρότυπο QSFP28 και το σχετικό MSA όπως περιγράφεται στο πιο πρόσφατο SFF-8665/8636 και είναι διαθέσιμο με ψηφιακά διαγνωστικά μέσω της διεπαφής I2C. Είναι επίσης συμβατό με τις σχετικές προδιαγραφές IEEE 802.3 100GBASE-ZR4. Επιπλέον, η μονάδα υποστηρίζει τον τυπικό ρυθμό baud KR4 FEC (Forward Error Correction), ο οποίος θα βοηθήσει στον εντοπισμό και τη διόρθωση κωδικών σφαλμάτων στην πλευρά λήψης και στη βελτίωση της συνολικής ποιότητας του συνδέσμου.
100G QSFP28 ZR4 Architecture
100G QSFP28 ZR4 Στην πλευρά του πομπού, τέσσερα κανάλια σειριακών δεδομένων (NRZ) ανακτώνται από το CDR και μεταβιβάζονται σε τέσσερα προγράμματα οδήγησης λέιζερ που ελέγχουν τέσσερα λέιζερ με κεντρικά μήκη κύματος 1296nm, 1300nm, 1305nm και 1309nm αντίστοιχα. Το οπτικό σήμα πολυπλέκεται σε μια ίνα μονής λειτουργίας μέσω μιας τυπικής υποδοχής LC. Στο άκρο λήψης, τα οπτικά σήματα των τεσσάρων καναλιών ενισχύονται με SOA και στη συνέχεια αποπολυπλέκονται από έναν ενσωματωμένο οπτικό αποπολυπλέκτη. Κάθε οπτικό σήμα ανακτάται από έναν ανιχνευτή PIN και, στη συνέχεια, περνά μέσω ενός ενισχυτή σύνθετης αντίστασης και CDR σε ένα πρόγραμμα οδήγησης εξόδου συμβατό με CAUI-4, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.
100G 80km Σύγκριση λύσεων DCI
Η συνδεσιμότητα μετρό και το DCI αναφέρονται σε πολύ μεγάλα κέντρα δεδομένων και μεγάλους διακόπτες δικτύου που συνδέονται εντός πόλεων που απαιτούν πολλές συνδέσεις υψηλού εύρους ζώνης στα 100G συν ρυθμούς δεδομένων, που απαιτούν οπτικές μονάδες που απλοποιούν τις λειτουργίες, μειώνουν το χώρο, το κόστος και την κατανάλωση ενέργειας.
100G Συνεκτικό
Παραδοσιακά, οι προμηθευτές μεταγωγέων χρησιμοποιούν συνεκτικές οπτικές μονάδες CFP/CFP2 στον εξοπλισμό DCI τους. Η συνεκτική τεχνολογία χρησιμοποιείται συνήθως για οπτική μετάδοση μετρό μεγάλων αποστάσεων χρησιμοποιώντας πιο προηγμένες τεχνικές διαμόρφωσης όπως QPSK, 8QAM ή 16QAM, οι οποίες μπορούν να διπλασιάσουν, να τριπλασιάσουν ή να τετραπλασιάσουν τον ρυθμό μετάδοσης bit. Ωστόσο, μια τέτοια διαμόρφωση απαιτεί μια προηγμένη τεχνική συνεκτικής ανίχνευσης στην πλευρά του δέκτη και DSP για τη διόρθωση της διασποράς. Ενώ το κόστος ανά bit παραμένει ανησυχητικό, το κόστος των εξαρτημάτων είναι υψηλό και οι οπτικές μονάδες απαιτούν χώρο και επαρκή προϋπολογισμό ενέργειας και είναι διαθέσιμες μόνο σε πακέτα με δυνατότητα σύνδεσης CFP και CFP2. Φυσικά, είναι δυνατή η εισαγωγή συνεκτικών μονάδων σε πλακέτες διακόπτη/δρομολογητή για σενάρια IPoDWDM. Ωστόσο, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας και το μεγάλο μέγεθος των μονάδων CFP/CFP2 απαιτούν αποκλειστικές κάρτες γραμμής.
100G PAM4 DWDM
Η τελευταία εξέλιξη του 100G QSFP28 PAM4 DWDM προσφέρει μια άλλη επιλογή. Ωστόσο, το PAM4 απαιτεί τη χρήση συστημάτων αντιστάθμισης ενίσχυσης και διασποράς στην οπτική ζεύξη όταν η απόσταση μετάδοσης είναι μεγαλύτερη από 5 km, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος από άκρο σε άκρο. Οι χειριστές DCI πρέπει να αναπτύξουν Mux/Demux, EDFA και DCM που ενδέχεται να μην υπάρχουν στο τρέχον δίκτυο. και αυτή η λύση δεν είναι συμβατή με 50GHz Mux/Demux.
100G QSFP28 ZR4
Το QSFP28 ZR4 ξεπερνά τα μειονεκτήματα και των δύο αυτών λύσεων με το 100G ZR4 QSFP28, το οποίο είναι βελτιστοποιημένο ως προς το κόστος για να υποστηρίζει 100G Ethernet για έως και 80 km. Το QSFP28 ZR4, σε πακέτο QSFP28, είναι μικρό σε μέγεθος και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, παρέχοντας μια λύση από σημείο σε σημείο στο κέντρο δεδομένων χωρίς την ανάγκη ανάπτυξης παλαιούχων διασυνδέσεων CFP/CFP2. και μπορεί να λειτουργεί σε ζεύξεις από σημείο σε σημείο μήκους έως και 80 km χωρίς την ανάγκη οπτικής ενίσχυσης και αντιστάθμισης διασποράς. Αυτή είναι μια πραγματική λύση plug-and-play. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3 παρακάτω.
Περίληψη
Συνοπτικά, σε 100G 80km DCI, το 100G ZR4 έχει σημαντικά πλεονεκτήματα κόστους και ισχύος έναντι των συνεκτικών λύσεων και σε σύγκριση με τις λύσεις 100G PAM4 DWDM, εξαλείφει την ανάγκη ανάπτυξης περιττού και πολύπλοκου εξοπλισμού για την επίτευξη οπτικής μετάδοσης από σημείο σε σημείο, άρα 100G Το QSFP28 ZR4 προτιμάται περισσότερο σε εφαρμογές DCI μεγάλων αποστάσεων.
