100G QSFP28 Selectie: SR4, LR4, CWDM4, PSM4

SR4, PSM4, CWDM4, LR4, ER4 - vijf varianten van dezelfde QSFP28-module, vijf verschillende optische motoren en een aankoopbeslissing die meer mensen in de problemen brengt dan zou moeten. De modulebehuizing is bij alle modules identiek. De elektrische interface (CAUI-4, geformaliseerd inIEEE 802.3bm-2015) is identiek. Wat verschilt is de laser, de golflengte, de connector en de vezel die deze nodig heeft. Als dat onderdeel verkeerd is, verschijnt de link niet of - erger nog - er verschijnen fouten die je wekenlang niet naar de optica kunt herleiden.

 

 

QSFP28-basisprincipes

Vier elektrische rijstroken, elk met een snelheid van ongeveer 25,78 Gbps, in een behuizing die mechanisch identiek is aan 40G QSFP+. Het stroomverbruik ligt onder de 3,5 W per module. Een 1U-switch kan 36 of meer QSFP28-poorten bevatten, wat de reden is dat de vormfactor CFP en CFP2 voor de meeste 100GbE-applicaties overbodig maakte - die oudere pakketten verbruikten elk 6-24 W en namen veel meer frontplaatruimte in beslag.

 

 

Variantvergelijking in één oogopslag

Parameter	SR4	PSM4	CWDM4	LR4	ER4
IEEE / MSA-standaard	IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4	100G PSM4MSA	100G CWDM4MSA	IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4	IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4
Golflengte	850 nm	1310 nm	1271 / 1291 / 1311 / 1331 nm	1295,56 / 1300,05 / 1304,58 / 1309,14 nm	~1295–1310 nm (LAN-WDM)
Lasertype	VCSEL	DML	DML (DFB)	EML	EML + APD Rx
Vezeltype	OM3 / OM4 MMF	OS2 SMF	OS2 SMF	G.652 SMF	G.652 SMF
Connector	MTP/MPO-12	MTP/MPO-12	Duplex-LC	Duplex-LC	Duplex-LC
Aantal vezels per link	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)
Maximaal bereik	70 m (OM3) / 100 m (OM4)	500 m	2 km	10 km	40 km
Typische kracht	~2.0 W	~2.5 W	~2.5 W	~3.5 W	~4.5 W
Relatieve modulekosten	Laagste	Laag-gemiddeld	Medium	Gemiddeld-hoog	Hoog
Beste pasvorm	Intra-rack, server-naar-blad	Cross-gebouw (bestaande SMF-trunks met 8 vezels)	Tussen-gebouw, wervelkolom-naar-ruggengraat Minder dan of gelijk aan 2 km	Campus / metro-aggregatie	Metro-backbone, DR-verbindingen

 

 

Topologie: waar elke variant terechtkomt

Kern / WAN (Metro-backbone) ER4 - 40 km duplex LC, SMF LR4 - 10 km duplex LC, SMF Spine Switches (campus / multi-gebouwstructuur) CWDM4 - 2 km duplex LC, SMF CWDM4 / PSM4 500 m – 2 km, SMF Leaf Switch (gebouw A) Leaf Switch (gebouw B) SR4 - 100 m MTP/MPO, OM4 SR4 - 100 m MTP/MPO, OM4-servers / opslagservers / opslag

 

SR4 bevindt zich op de onderste - server-to-leaf, in een enkele hal. CWDM4 of PSM4 verwerkt het blad-tot-ruggengraatsegment over gebouwen. LR4 omvat ruggengraat-tot-kern op campusschaal. ER4 voor alles voorbij 10 km.

 

SR4: Kort-bereik in meerdere modi

SR4 voert vier parallelle 850 nm VCSEL-kanalen uit via OM3- of OM4 multimode glasvezel met 25,78125 GBd per baan (IEEE 802,3bm). MTP/MPO-12 connectoren, acht actieve vezels, 70 m bereik op OM3 en 100 m op OM4. VCSEL's zijn de goedkoopste lasers in de QSFP28-familie, multimode-afsluiting kost minder dan single-mode, en de Cisco QSFP-100G-SR4-S verbruikt minder dan 2,5 W. Er valt hier niet veel te bespreken: als uw verbinding minder dan 100 m bedraagt ​​en u OM4 in de grond hebt, is SR4 de voor de hand liggende keuze.

 

De beslissing PSM4 versus CWDM4

Dit is waar het eigenlijke aanbestedingsdebat zich afspeelt. Zowel PSM4 als CWDM4 richten zich op het bereik van 100 m–2 km via single- glasvezel, en beide bestaan ​​omdat de oorspronkelijke 100G-standaarden van IEEE een gat lieten - SR4 bereikte een toppunt van 100 m op multimode, en LR4 op 10 km op single- de kosten te veel voor een bouwtraject van 300 m over-. De PSM4- en CWDM4 MSA's zijn specifiek geschreven om die ruimte op te vullen, maar ze vulden deze op heel verschillende manieren.

 

PSM4 is de parallelle benadering: vier onafhankelijke 1310 nm DML-kanalen, elk op zijn eigen glasvezel, via een MTP/MPO-12-connector. Acht vezels per schakel, maximaal 500 m bereik. CWDM4 is de golflengte-multiplexbenadering: vier 25 Gbps-kanalen verpakt op vier grove golflengten (1271, 1291, 1311, 1331 nm per ITU-T G.694.2) verzonden via een enkele duplex LC-connector. Twee vezels per link, maximaal bereik van 2 km, ongeveer 5,0 dB linkbudget volgens de CWDM4 MSA.

 

De moduleprijs op PSM4 is meestal lager. Maar elke PSM4-link eet acht vezels, en dat verandert de wiskunde snel. Op een brownfieldcampus die al 12- of 24-glasvezel-SMF-trunks heeft die zijn afgesloten met MTP-connectoren, is PSM4 een schone upgrade van 40G QSFP+ - dezelfde kabels, dezelfde patchpanelen, je hoeft alleen maar de optica te verwisselen. Dat is een echt voordeel. Maar in een greenfield-constructie, of waar dan ook met magere LC-patchpanelen met twee vezels tussen gebouwen, voegt het voorzien van nieuwe MTP-trunks met acht vezels honderden dollars per link toe, die nooit op het regelitem van de transceiver verschijnen. A100G QSFP28dat $30 minder per module kost, maar $400 meer aan bekabeling per link vereist, is geen besparing.

 

CWDM4 vermijdt het hele probleem met het aantal vezels-. Duplex LC-patchkabels zijn goedkoop. De meeste faciliteiten hebben al twee-glasvezel-SMF-runs over van 1G- of 10G-implementaties. En duplex LC in single-modus is toevallig dezelfde fysieke interface die 400G FR4- en DR4-optica gebruiken, dus de glasvezel die je vandaag de dag voor een100G CWDM4-linkvervoert 400G-verkeer in de volgende upgradecyclus zonder herbekabeling. Voor elke verbinding tussen 100 m en 2 km waar u nog geen MTP-trunks heeft, is CWDM4 bijna altijd de optie met de lagere totale-kosten.

 

LR4: 10 km campus en metro

LR4 multiplext vier LAN-WDM-kanalen (1295.56, 1300.05, 1304.58, 1309.14 nm per IEEE 802.3ba) op een duplex LC single--verbinding. De kleinere kanaalafstand vereist dat EML-zenders een - betere uitdovingsverhouding en betere chromatische dispersietolerantie hebben dan de DML's in PSM4 en CWDM4.Cisco's QSFP-100G-LR4-S-gegevensbladbevestigt dat deze PHY werkt zonder FEC, geen overhead voor foutcorrectie, schone interoperabiliteit van meerdere- leveranciers. De premie ten opzichte van CWDM4 is aanzienlijk, dus LR4 heeft alleen zin als uw werkelijke gemeten pad groter is dan 2 km: campussamenvoeging over een ziekenhuiscomplex of universiteit, vervoerderafgifte-naar een colo, dat soort spanwijdte. Als het pad 1,8 km is, koop dan CWDM4 en besteed het verschil aan een OTDR-karakterisering.

 

 

ER4 en ZR4

ER4 bereikt een bereik van 40 km met EML-zenders en APD-ontvangers met een hoger-vermogen.100GBASE ZR4breidt dat uit naar 80 km. Beide gebruiken duplex LC op G.652 single-modus in de standaard QSFP28-behuizing. Het vermogen bedraagt ​​4–6 W. Metro-backbone-modules, geen datacenteroptiek voor algemene- doeleinden.

 

Lasertypen en koppelingsbudgetwiskunde

De laser is de drijvende kracht achter de kosten en het bereik verspreid over de QSFP28-familie, en als u de verschillen begrijpt, verandert de manier waarop u gegevensbladen evalueert.

 

SR4 maakt gebruik van VCSEL-arrays. Lage kosten, laag vermogen, goede koppeling met multimode glasvezel, beperkt tot 850 nm en korte afstanden. PSM4 en CWDM4 gebruiken DML-zenders bij 1310 nm - de injectiestroom moduleert het licht direct, wat chirp (golflengtedrift onder modulatie) introduceert, maar dat blijft draaglijk over 500 m tot 2 km single-mode glasvezel. LR4 en ER4 stappen over naar EML-zenders. Een EML scheidt de laser van de modulator - een externe elektro--absorptielaag moduleert de output onafhankelijk van de laserholte, waardoor een schoner optisch oog ontstaat met een lagere restdispersie. Dat schonere signaal levert u een bereik van 10-40 km op zonder afhankelijk te zijn van FEC.

 

Op de databladen wordt een getal voor de 'maximale afstand' vermeld, maar bij dat getal wordt uitgegaan van een fabriek-schone vezelfabriek. Echte installaties hebben last van verbindingsverliezen, verliezen bij het inbrengen van connectoren, verzwakking van patchpanelen en krappe bochten in kabelgoten. De cijfers die u daadwerkelijk vertellen of een verbinding zal werken, zijn het uitgangsvermogen van de zender, de OMA-gevoeligheid (Optical Modulation Amplitude) van de ontvanger en het verschil daartussen - het energiebudget. Als het budget het gemeten verlies van uw glasvezelpad overschrijdt, werkt de koppeling. Als het marginaal is, krijgt u verhoogde bitfoutpercentages die al dan niet door FEC kunnen worden gecorrigeerd, afhankelijk van hoe ver u over de drempel bent. Het uitvoeren van een OTDR-trace op elk pad voordat de optica wordt geïnstalleerd, duurt ongeveer een uur. Dat uur elimineert de meeste probleemoplossing op Dag 1 -, waarbij je drie transceivers verwisselt voordat iemand uiteindelijk de vezel meet en een splitsingsverlies van 1,5 dB constateert dat niemand heeft gedocumenteerd.

 

 

MTP/MPO-polariteit - is zijn eigen sectie waard

SR4 en PSM4 gebruiken beide MTP/MPO-12-connectoren, en polariteitsfouten zijn verantwoordelijk voor een onevenredig groot aantal 100G-verbindingsfouten die ten onrechte worden gediagnosticeerd als slechte optica.

 

De standaardconfiguratie voor parallelle{0}}optische datacenterconstructies is Type-B (rechte-) polariteit. Mannelijke connector aan de kant van de transceiver, vrouwelijk aan de kofferbak. Elite-adapters met laag-verlies voor langere trunkruns - geen standaard-verliesonderdelen, die het toch al- krappe SR4-linkbudget opslokken. Als u dit verkeerd doet, wordt de link niet noodzakelijkerwijs vernietigd. Wat vaker gebeurt, is dat het verkeer met een laag gebruik passeert, maar dat CRC-fouten onder belasting pieken. De symptomen lijken op een marginale transceiver of een vuile connector, dus de gebruikelijke volgorde van probleemoplossing is: maak de connector schoon, geen verandering; verwissel de optiek, geen verandering; verwissel de optiek van het andere uiteinde, geen verandering; Eindelijk trekt iemand een visuele foutzoeker, traceert de vezels en realiseert zich dat de polariteit is overschreden. Die reeks kan een heel onderhoudsvenster verbranden. Door de polariteit te verifiëren tijdens de installatie, en niet tijdens het oplossen van problemen, wordt het probleem volledig vermeden.

 

Voor implementaties met hoge- dichtheid,Op MTP-gebaseerde trunk- en cassettesystemenhelpen bij het standaardiseren van polariteitsbeheer over grote aantallen verbindingen. CWDM4, LR4 en ER4 vermijden het hele probleem - ze gebruiken duplex LC-connectoren met UPC-polijsten op OS2 single-mode glasvezel. APC-ferrules zijn niet compatibel en veroorzaken een hoog rendementsverlies.

 

 

Breakout en achterwaartse compatibiliteit

SR4, PSM4 en CWDM4 ondersteunen 4×25G breakout-modus - één 100G-poort opgesplitst in vier onafhankelijke 25G-verbindingen via een breakout-kabel of MTP-cassette. Handig voor het aansluiten van 25G-server-NIC's op een 100G-bladswitch. Niet elke NOS-release activeert breakout op elke poort-ASIC, dus controleer dit met de compatibiliteitsmatrix van de switch-leverancier. QSFP28 past mechanisch in QSFP+-poorten, maar onderhandelt niet over 100G met een QSFP+-module aan de andere kant.

 

 

Toekomst-proofing

100G QSFP28 gaat voorlopig nergens heen. Demarkt voor optische transceiversdrijft 400G en 800G op de ruggengraat, maar 100G op het leaf- en access-niveau heeft nog steeds een jarenlange runway op bedrijfscampussen, colo cross-connects en middelgrote- datacenters. Het nuttigste wat u vandaag de dag kunt doen, is nieuwe glasvezelverbindingen naar single-mode OS2 met duplex LC leiden. Die fabriek heeft nu CWDM4, FR4 de volgende cyclus op 400G en daarna waarschijnlijk 800G. Multimode-afstandsplafonds krimpen bij elke snelheidsgeneratie. Iedereen die van plan is een400G QSFP-DDDe migratie zou in de komende drie jaar single- moeten plaatsvinden overal waar dit praktisch mogelijk is.