100G QSFP28 LR4、PSM4、およびCWDM4モジュールと明確に区​​別する方法

100G は、メインストリームに移行するために全力を尽くしています。 現在、データ センター アプリケーション向けの 100G QSFP28 光トランシーバーには、最も一般的な XNUMX つのタイプがあります。 QSFP28SR4, QSFP28LR4, QSFP28 PSM4, QSFP28 CWDM4。 後者の10つの比較については、この節で説明し、XNUMXを選択するのに役立てます。0Gアプリケーションモードを正しく。

1. 概要 of 100GQSFP28CWDM4オプティカル トランシーバ 

データ伝送速度の要件はますます高くなっており、100GQSFP28光トランシーバー市場は急速に拡大しています。 IEEE組織は、100Gネットワ​​ーク用に100GQSFP28SR4と100GQSFP28LR4の4つの光トランシーバー規格を開発しました。 しかし実際には、ファイバーリンクの長さが多様であるため、これら100つの標準では、最も費用効果の高い方法でデータセンターを展開することはできません。 そのため、CWDM28 MSA組織は、伝送距離4kmの2GQSFPXNUMXCWDMXNUMX標準を開発しました。

100G QSFP28 CWDM4は、4年にCWDM2014 MSA組織によって公開された標準です。これは、シングルモード粗波長分割多重（CWDM）テクノロジに基づく100G伝送モードです。 この規格に準拠した100GQSFP28CWDM4光トランシーバは、デュプレックスLCインターフェイスを採用しています。 光信号の伝送には、4nm、1271nm、1291nm、1311nmの1331つの中心波長が使用され（下の表を参照）、各帯域は25Gを伝送します。

CWDMテクノロジーにより、100G QSFP28 CWDM4光トランシーバーは、上記の100つの中心波長をシングルモードファイバーに多重化して伝送できます。 なお、光ファイバ伝送システムの安定性を確保するためには、前方誤り訂正（FEC）機能を備えた光ファイバリンクに28GQSFP4CWDMXNUMX光トランシーバを使用する必要があります。

波長レーン	中心波長	波長範囲
Lane1	1271 nmの	1264.5から1277.5 nm	Tx0、Rx0
Lane2	1291 nmの	1284.5から1297.5 nm	Tx1、Rx1
Lane3	1311 nmの	1304.5から1317.5 nm	Tx2、Rx2
Lane4	1331 nmの	1324.5から1337.5 nm	Tx3、Rx3

Aアプリケーション of 100G QSFP28 CWDM4：

100G QSFP28 CWDM4は、データセンターの100G CWDM4イーサネット、InfiniBandEDRハイパフォーマンスコンピューティングおよびストレージネットワークに適用できます。

100G QSFP28 CWDM4 フォームファクタ：

光トランシーバー100GCWDM4は、28G伝送をサポートするために使用できる光トランシーバーであるQSFP100フォームファクターを使用します。 これは、超大規模データセンターでの伝送速度の向上に対する現在の需要に理想的なソリューションを提供します。 QSFP28のフォームファクタサイズはCFP4光トランシーバのフォームファクタサイズよりも小さいため、QSFP28光トランシーバのスイッチのポート密度は高くなります。

のデジタル診断モニタリング (DDM) 機能 100G QSFP28 CWDM4：

100G QSFP28 CWDM4光トランシーバーにはDDM機能が組み込まれており、送信光パワー、受信光パワー、温度、電源電圧、レーザーバイアス電流、警告情報など、光トランシーバーの重要なパフォーマンスパラメーターを効果的に監視できます。 。

コスト of 100G QSFP28 CWDM4：

100G QSFP28 CWDM4光トランシーバーは、25Gを経由せずに100Gから40Gに直接アップグレードできるため、配線システムのコストが大幅に削減されます。

の特長 100G QSFP28 CWDM4:

例として、FiberMall の 100G QSFP28 CWDM4 光トランシーバー (QSFP28-100G-IR4) を取り上げます。

• 1Gb / s、各レーンのビットレート25.78 Gb / s
• FECを使用したシングルモードファイバー（SMF）で最大2kmの伝送
• LAN WDMDFBレーザーとPINレシーバー
• 統合されたデジタル診断モニタリングを備えたI2Cインターフェース
• QSFP28 MSAパッケージ デュプレックスLCコネクタ
• 単一の+ 3.3V電源
• 4つのCWDMレーンMUX / DEMUX設計
• 100G CWDM4MSA技術仕様Rev1.1
• 最大消費電力3.5W
• 動作ケース温度：0〜+ 70°C
• EU指令2011/65 / EU（RoHS 6/6）に準拠

アプリケーション：

• データセンター相互接続
• 100Gイーサネット
• Infiniband QDR および DDR 相互接続
• エンタープライズネットワーキング

他の 100G オプティカルと比較した 4G CWDM28 QSFP100 の利点は何ですか トランシーバs?

データセンターアプリケーションにおける100GQSFP28CWDM4光トランシーバーは、中距離および長距離伝送における100GQSFP28PSM4光トランシーバーよりも価格面で有利です。 100G QSFP28 LR4光トランシーバーと比較して、アプリケーション分野が広いため、需要も大きくなります。 価格の優位性は、100GQSFP28LR4光トランシーバーと比較して際立っています。

データトラフィックの継続的な増加に伴い、大規模でフラットなデータセンターのトレンドは、伝送速度要件のアップグレードと数量要件の増加という4つの側面で光トランシーバーの開発を促進しています。 データセンターで使用される多数の光トランシーバーにとって、低コストと伝送距離が間違いなく考慮の焦点です。 したがって、CWDM100はXNUMXGクラウドコンピューティングデータセンターの主流になりました。

2. 100GQSFP28LR4光トランシーバーの概要

昔、光トランシーバー業界のチェーンは非常に混沌としていました。 各メーカーは、さまざまなインターフェイスとさまざまなサイズの独自のパッケージ構造を持っていました。 この問題を解決するために、マルチソースアグリーメント（MSA）が誕生しました。 すべてのメーカーは、携帯電話の充電ポートの標準化と同様に、光トランシーバーのパッケージ構造と関連するインターフェイスを統合するために、MSAによって提案された標準に従います。 100Gの場合、MSAによって定義される標準には、100G PSM4 MSA、100G CWDM4 MSA、および100GLambdaMSAが含まれます。

IEEEで提案された100GBASEシリーズの規格に加えて、なぜMSAはPSM4およびCWDM4規格も提案したのですか? 100GBASE-SR4 および 100GBASE-LR4 は、IEEE によって定義された最も一般的に使用される 100G インターフェイス仕様です。 ただし、大規模なデータセンターの相互接続シナリオでは、100GBASE-SR4 でサポートされる距離が短すぎてすべての相互接続要件を満たすことができず、100GBASE-LR4 のコストが高すぎます。 したがって、MSA は中距離相互接続ソリューションを市場にもたらし、PSM4 と CWDM4 はこの革命の製品です。 もちろん、100GBASE-LR4 の機能は CWDM4 の機能を完全にカバーしますが、2 km の伝送のシナリオでは、CWDM4 ソリューションの方がコストが低く、競争力があります。

100GQSFP28LR4と100GQSFP28CWDM4は原理的に類似しています。 どちらも光デバイスMUXとDEMUXを使用して、4つの並列25Gチャネルを100Gファイバーリンクに波長分割多重化します。 ただし、XNUMXつの間にいくつかの違いがあります。

100G QSFP28 LR4の名前では、LRは長距離、つまり10Kmを意味します。 4は、4つのチャネル、つまり25 * 100Gを意味し、これらを組み合わせて10Kmを送信できるXNUMXG光トランシーバを形成します。

2.1 100G QSFP28 LR4 で使用される光 MUX/DEMUX デバイスはより高価です

CWDM4は20nmのCWDM間隔を定義します。これは、レーザーの波長温度ドリフト特性が約0.08nm /°Cであり、0〜70°Cの動作範囲での波長変化が約5.6nmであり、チャネル自体もある程度離れる必要があるためです。アイソレーションバンド。

チャンネル1：1264.5〜1277.5nm

チャンネル2：1284.5〜1297.5nm

チャンネル3：1304.5〜1317.5nm

チャンネル4：1324.5〜1337.5nm

また、100G QSFP28 LR4は、4.5nmLAN-WDM間隔を定義します。

チャンネル1：1294.53〜1296.59nm

チャンネル2：1299.02〜1301.09nm

チャンネル3：1303.54〜1305.63nm

チャンネル4：1308.09〜1310.19nm

チャネル間隔が大きいほど、光MUX / DEMUXデバイスの要件が低くなり、コストを節約できます。

2.2 100G QSFP28 LR4 で使用されるレーザーはより高価で、より多くの電力を消費します

100G QSFP28 CWDM4はDML（直接変調レーザー）を使用し、100G QSFP28 LR4はEML（電気吸収変調レーザー）を使用します。 DMLは単一のレーザーであり、EMLは10つのデバイスで構成されています。XNUMXつはDMLで、もうXNUMXつはEAM変調器です。 DMLの原理は、レーザーの注入電流を変調することによって信号変調を実現することです。 注入電流の大きさがレーザーの活性領域の屈折率を変化させ、波長シフト（チャープ）と分散をもたらすため、高速信号変調と長距離伝送を実現することは非常に困難です。 DMLにはXNUMXKMでは不十分なので、EMLにしか行けません。

注：チャープとは、周波数が時間の経過とともに変化（増加または減少）する信号のことで、鳥のさえずりのチャープに似ています。

2.3 100G QSFP28 LR4 必要追加のTEC（サーモエレクトリッククーラー）)

4.5G QSFP100 LR28 の隣接チャネル間の間隔はわずか 4nm であるため、温度制御のためにレーザーを TEC に配置する必要があります。 TECドライバーチップを回路に配置する必要があり、レーザーもTEC材料に統合する必要があるため、LR4のコストがCWDM4よりも高くなります。

上記の100つのポイントに基づいて、28G QSFP4 LR100標準の光トランシーバーはよりコストがかかるため、MSAによって提案された4G CWDM100標準は、4km以内の2GBASE-LRXNUMXの高コストによって引き起こされるギャップを十分に補完します。

3. 100G QSFP28 CWDM4 VS LR4

●特長

100G QSFP28 CWDM4は、100Gの展開用に特別に策定された規格に準拠しています。 データリンク データセンターから2km以内。 QSFP28 CWDM4光モジュールのインターフェースは、デュプレックスシングルモード2km 100G光インターフェース仕様に準拠しており、伝送距離は2kmに達することができます。 これは、データセンターで最も広く使用されている100GQSFP28シリーズの光モジュールです。

比較すると、 100G QSFP28LR4はQSFP28CWDMのすべての機能を備えており、2kmの伝送のアプリケーションでより費用効果が高く競争力があります。

● 動作原理

100G QSFP LR4およびCWDM4 基本的に似ています in それらがどのように機能するか。 NSOTH それらの 4つの並列25Gチャネルを100Gファイバーリンクに多重化 　 光学デバイスMUXおよびDEMUX。 QSFP LR4は送信します 100つの中心波長にわたる4Gイーサネット信号。 1295.56nm、 1300.05nm、 1304.58nm、および 1309.14nm。 この 2 インターフェイスモデルs 　 次のように示されています。

◮QSFP28 LR4 回路図 ダイアグラム

◮CWDM4 回路図 ダイアグラム

●コストの違い

どちらもIDCの主流の100GQSFP28光アプリケーションですが、XNUMXつのモジュール間のコストは異なり、次の側面に反映されています。

◇ 光MUX / DEMUXデバイス 展開 by QSFP CWDM4 　 less 高価な 100G QSFP28LR4より。

◇ レーザー in LR4 モジュール もっと 高額で より多くの電力を消費します.

◇ LR4には追加のTEC（半導体熱電冷却器）が必要です

上記に基づく 比較、光モジュールsに準拠 QSFP28LR4標準 より高価です, while 　 100G QSFP28 CWDM4 MSAによって提案された標準はよくあります 補完 28km以内のQSFP4LR2の高コストによって引き起こされるギャップ  .

4 100G QSFP28 PSM4 VS QSFP28 CWDM4

● 機能s 100GPSM4およびCWDM4の場合

QSFP28 CWDM4トランシーバーに加えて、 100G QSFP28 PSM4 は、中間伝送距離の代替ソリューションの4つです。 しかし、PSMXNUMXの長所と短所は何と比較して何ですか CWDM4?

QSFP28 PSM4光トランシーバーは、パラレルSMFを介した100チャネルの500G相互接続ソリューションであり、主に8mリンクアプリケーションに使用されます。 4コアSMFは、4 Gbpsの光インターコネクト用に100つの独立したチャネル（送信用に25つ、受信用にXNUMXつ）を構築し、各チャネルの伝送速度はXNUMXGbpsです。

各信号方向は、1310nmの同じ波長の8つの独立したチャネルを使用します。 したがって、XNUMXつのトランシーバーは通常XNUMXファイバーを介して通信します MTP / MPO シングルモード光ファイバーケーブル. PSM4の最大伝送距離は500mです.

● 100GPSM4の動作原理

100G QSFP28 PSM4の機能理論については、次の図を参照して、信号の送信方法を確認してください。

◮QSFP28 PSM4 回路図 ダイアグラム

● コストと技術の違い

簡単に言えば、100G QSFP28 CWDM4光モジュールは、内蔵の波長分割マルチプレクサを使用して設計されているため、よりコストがかかります。 QSFP28 PSM4 光モジュール。 ただし、CWDM4トランシーバーは、双方向伝送に必要なシングルモードファイバーが8つだけであり、PSM4のXNUMXつのシングルモードファイバーよりもはるかに少なくなります。 と QSFP28 CWDM4は、100Gイーサネット信号を送信します の4つの波長 1271nm、 1291それぞれnm、1311nm、および1331nm。

リンク距離が長くなると、PSM4ソリューションの総コストは急速に上昇します。 したがって、を選択するかどうか PSM4 またはCWDM4相互接続ソリューションは、アプリケーションでの実際のニーズに基づいて決定する必要があります。 次のグラフは、XNUMXつのモジュール間の技術的な違いの一部を示しています。

光モジュール	CWDM4トランシーバー	PSM4トランシーバー
光送信機	4 DML（20nmの波長ギャップ）	4つの統合シリコンフォトンモジュレーターと1つのDFB
波長分割多重方式	必要	不要
インタフェース	デュプレックスLCコネクタ	MPO / MTPコネクタ（8コア）
リンクの長さ	<2km

まとめ

25G / 100Gデータセンターで相互接続された光トランシーバーを選択する方法については、次の規格を参照することをお勧めします。

∙100メートルを超えない100G短距離相互接続シナリオ（TOR-LEAF）の場合は、100GBASE-SR4QSFP28光トランシーバーを使用します。

∙100メートルから100メートルまでの500Gミッドレンジ相互接続シナリオ（LEAF-SPINE）の場合、100GPSM4QSFP28光トランシーバーを使用します。

∙100メートルから500kmまでの2Gの中距離および長距離相互接続シナリオ（LEAF-SPINE、SPINE-CORE）の場合、100GCWDM4QSFP28光トランシーバーを使用します。

∙2kmを超える長距離相互接続シナリオ（CORE-MAN）の場合は、100GBASE-LR4QSFP28光トランシーバーを使用してください。

光トランシーバーのサプライヤーにとって、高速、低消費電力、および低コストは、将来のデータセンターの光トランシーバー要件の主な基準です。 伝送距離、変調モード、動作温度、フォームファクターに関してはさまざまなソリューションがあり、アプリケーションシナリオやコストなどのファクターに基づいて選択する必要があります。