200G光トランシーバーの概要：QSFP56とQSFP-DD

近年の光通信および相互接続ネットワークの急速な発展に伴い、ネットワークに対するユーザーの需要もこの傾向に沿って急増しており、テレコム バックボーン ネットワークのトラフィックは、50 年あたり 80% から 10% の急速な速度で増加しています。年。 ユーザーのニーズを満たすために、光通信の伝送速度も、以前の 25G、40G、および 100G の開発から、今日の 200G、400G、100G などへの開発を増加させました。200G 光モジュールが市場の主流になっていますが、 、帯域幅、ポート密度、およびシステムが消費するエネルギー量の要件は依然として増加しており、テクノロジーを400G、200G、またはより高速なシステムにさらに駆り立てています. この記事では、XNUMXG 光モジュールの詳細な紹介を提供し、この新星について知ることができます。

1. 200G光トランシーバーとは何ですか？

現在、200G光モジュールには主に200つのタイプがあります。XNUMXG QSFP56 および 200G QSFP-DD です。まず、40G QSFP+ および 100G QSFP28 の進化形として、QSFP56 (Quad 50 Gigabits Small Form-factor Pluggable) は 200G イーサネット専用に設計されています。QSFP56 は、QSFP フォーム ファクタで 4 x 50 ～ 56Gb/s を表します。QSFP+ および QSFP28 と比較すると、56 x 200G チャネルをサポートする 4G QSFP としての QSFP50 フォーム ファクタは、より高速なネットワーク速度を実現できます。QSFP+ および QSFP28 から QSFP56 への最も重要な変更点は、QSFP56 が NRZ エンコーディングから PAM4 エンコーディングに変更されたことです。QSFP56 光モジュールは、QSFP56 SR4 および QSFP56 FR4 の XNUMX つの主要なパッケージ形式で利用できます。

QSFP-DD（Quad Small Form Factor Pluggable Double-density）光トランシーバーは、IEEE802.3bsおよびQSFP-DDMSA規格に準拠しています。 「倍密度」とは、モジュールが標準のQSFP28モジュールと比較して25倍の数の高速電気インターフェースをサポートすることを意味します。 NRZ変調技術を使用すると、8Gネットワ​​ーク伝送で最大200G x 4（チャネル）のデータレートを実現できます。 一方、PAM50変調技術を使用すると、データレートは4G x 400（チャネル）に達することができ、高性能コンピューティングデータセンターおよびクラウドネットワークで400Gネットワ​​ーク伝送が可能になります。 QSFP-DDモジュールは56Gbpsをサポートできますが、QSFP200は56Gbpsにしか到達できないため、QSFP200パッケージ形式はXNUMXG光モジュールでより一般的に使用されます。

2. 200G QSFP56 vs 200G QSFP-DD: 異なる変調技術

200G光モジュールには4つの技術的な方向性があります。50つは4xXNUMXGPAMXNUMXネットワークです。 QSFP56 パッケージ; もう 8 つは、QSFP-DD パッケージの 25x0G NRZ ネットワークです。 簡単に言えば、NRZ (non-return to zero) は、論理 1 と論理 0 を表す 4 つの電圧レベルを持つ変調技術です。電圧は文字通り「ゼロに戻る」わけではありません。 ロジック 2 は、11 ビット ロジックの 10 つの組み合わせ (01、00、XNUMX、および XNUMX) を表すために XNUMX つの電圧レベルを使用する負の PAMXNUMX です。

4G NRZ（200X8G）は、PAM25テクノロジと比較して、低消費電力、低遅延、簡単な展開という利点があるため、データセンター内で低コストの光相互接続を実現できます。 200G NRZ光モジュールの中で、QSFP-DDLR200およびQSFP-DDER4が一般的に利用可能です。

• 200G QSFP-DD LR4

200G QSFP-DD LR4は、8チャンネルの25Gb/sまたは4チャンネルの50Gb/sの電気入力データをLWDM光信号に変換します。 デュプレックスLCコネクタ 光インターフェイスには 76 つの 10 ピン コネクタ、電気インターフェイスには XNUMX ピン コネクタがあります。長距離システムでの光分散を最小限に抑えるには、このモジュールにシングル モード ファイバ (SMF) を適用する必要があります。最大 XNUMX km の光ファイバー伝送をサポートするには、ホスト FEC が必要です。

• 200G QSFP-DD ER4

このモジュールには、LWDM4 4、1295.56、1300.05、および 1304.58nm 中心波長の 1309.14 つの独立したチャネルが組み込まれており、チャネルあたり 50G で動作します。 光インターフェイス用のデュプレックス LC コネクタと、電気インターフェイス用の 76 ピン コネクタが含まれています。 長距離システムの光分散を最小限に抑えるには、このモジュールにシングルモード ファイバー (SMF) を適用する必要があります。 30G FEC で最大 200km、内蔵 PFEC で最大 40km をサポートできます。

NRZとは異なり、4G伝送用の50x4Gbps PAM200テクノロジーでは、25G伝送用に200つの200Gチャネルを使用する必要がないため、ファイバコストが節約され、リンク損失が削減されます。 4G PAM56光モジュールの中で、QSFP4SR56およびQSFP4FRXNUMXが最も一般的に使用されています。

• 200G QSFP56 SR4

この QSFP56SR4 全二重光モジュールは、それぞれ 4Gb/s の動作が可能な 53.125 つの独立した送信および受信チャネルを提供し、200 メートルの OM70 マルチモード ファイバーで 3Gb/s の合計データ レートを実現します。MTP/MPO-12 APC コネクタ付きの光ファイバー ケーブルを QSFP56 SR4 モジュール レセプタクルに接続できます。4 つの並列レーンの中心波長はすべて 850nm です。光インターフェイス用の光 MPO-12 APC コネクタと電気インターフェイス用の 38 ピン コネクタが含まれています。

• 200G QSFP56 FR4

200G FR4モジュールは、駆動される4波長EMLによって、200チャネルの4Gb / s（PAM4）電気入力データをCWDM光信号（光）に変換します。 4つのCWDMチャネルの中心波長は、ITU-T G.1271で定義されているCWDM波長グリッドのメンバーとして1291、1311、1331、および694.2nmです。 これには、光インターフェイス用のデュプレックスLCコネクタと、電気インターフェイス用の38ピンコネクタが含まれています。 2kmの光通信アプリケーション向けに設計されています。

3Gイーサネットオプティカル トランシーバ 電気インターフェースソリューション

200G IEEEプロトコル規格は400G規格よりも後にリリースされ、200G規格は2015年に提案され、2018年に承認されました。IEEE802.3bs仕様は、200Gトランシーバーの電気インターフェースタイプを定義しています。 200Gイーサネット光トランシーバーの電気インターフェースソリューションは何ですか？

200G光トランシーバーの電気的インターフェースは、現在、NRZとPAM4のXNUMXつの信号方式を採用しています。

• 200GNRZソリューション

NRZソリューションのPHY層構造の概略図

200G NRZソリューションの電気インターフェイス名は200GAUI-8で、8チャネルと26.5625Gbpsのシングルチャネルレートを備えています。 200GAUI-8はPMAとPMAの間に適用されます。 トランシーバーのPMA部分は、ギアボックスチップまたはリタイマーチップであり、信号をリサンプリングして、ジッターやノイズの影響を排除できます。

200GAUI-8電気インターフェース

• 200GPAM4ソリューション

PAM4ソリューションのPHY層構造の概略図

200G PAM4ソリューションの電気的インターフェースは200GAUI-4であり、チャネル数はNRZソリューションと比較して半分に削減され、シングルチャネルレートは26.5625GBdです。 200GAUI-8と同様に、200GAUI-4もPMAとPMAの間で使用されます。 トランシーバーのPMA部分は、ギアボックスチップまたはリタイマーチップであり、信号をリサンプリングして、ジッターやノイズの影響を排除できます。

200GAUI-4電気インターフェース

PMAとPMAの間の電気的インターフェースのタイプに加えて、仕様ではシングルモードPMD層での光伝送のチャネル数と信号レートも定義されているため、PMAとPMDの間にはさまざまなタイプのインターフェースがあります。

シングルモード200Gイーサネットの基本原理は、400Gイーサネット仕様の変形に基づいており、特にPAM50での4 Gbps伝送の使用と、200Gbase-DR4、200Gbase-FR4、および200Gbase-LR4の定義に反映されています。

PMD
種類	チャネル	変調フォーマット	ボーレート	ビット誤り率（BER）	光ファイバ	チャネル挿入損失	伝送距離
200GBASE-DR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER <2.4E-4	SMF	3dB	2m-500m
200GBASE-FR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER <2.4E-4	SMF	4dB	2m～2km
200GBASE-LR4	4	PAM4	26.5625GBD	BER <2.4E-4	SMF	6.3dB	2km-10km

PMDの200Gbase-DR4、200Gbase-FR4、および200Gbase-LR4の仕様

PMDの送信タイプを一致させるために、200Gbase-DR4のPMAとPMDの間の信号タイプもPAM4であり、200GAUI-8または200GAUI-4インターフェイスと一致させることができます。

Status 200Gbase-DR4 200GAUI-4電気インターフェース（PAM4）と一致し、トランシーバー内のPMA部分は4ウェイPAM4リタイマーです。

200GAUI-4電気インターフェースおよび4Gbase-DR4用の200ウェイPAM4リタイマー

Status 200Gbase-DR4 が200GAUI-8電気インターフェース（PAM4）と一致している場合、トランシーバー内のPMAパーツは8ウェイNRZから4ウェイPAM4ギアボックスになります。

200GAUI-8電気インターフェースおよび8Gbase-DR4用の4ウェイNRZから200ウェイPAM4ギアボックス

200Gbase-FR4は、200Gbase-LR4およびDR4と似ており、すべてシングルモード波長分割多重方式を使用しています。この方式では、波長の異なるXNUMXつの光パスをXNUMXつに組み合わせて、送信します。 また、PMDの送信タイプを一致させるために、PMAとPMDの間の信号タイプはPAM4であり、200GAUI-8または200GAUI-4インターフェイスと一致させることができます。 の場合 200Gbase-FR4/DR4は 200GAUI-4 電気インターフェイスと比較すると、トランシーバー内の PMA 部分は 4 ウェイ PAM4 リタイマーになります。

200Gbase-FR4/DR4用の4GAUI-200電気インターフェースおよび4ウェイPAM4リタイマー

200GAUI-8電気インターフェース（PAM4）と一致する場合、トランシーバー内のPMAパーツは8ウェイNRZから4ウェイPAM4ギアボックスになります。

 200Gbase FR8/DR8用の4GAUI-4電気インターフェースおよび200ウェイNRZから4ウェイPAM4ギアボックス

200GシングルモードPAM4ソリューションは、2mから10kmの伝送を実現できます。 200GAUI-4電気インターフェースを使用する場合、トランシーバー内で4チャンネルPAM4リタイマーが使用されます。 200GAUI-8電気インターフェース（PAM4）を採用し、トランシーバー内のPMAパーツは、メーカーがオプションである8ウェイNRZから4ウェイPAM4ギアボックスを使用する場合。 FiberMall200G QSFP56 DR4 / FR4光トランシーバーはすべて、200GAUI-4電気インターフェースを使用します。

4. 200G光トランシーバー：新品 データセンターの選択

2020年、COVID-19によって促進されたオンラインサービスの大規模なアプリケーションは、データセンター市場に新たな成長機会をもたらし、データセンター技術のアップグレードと更新を加速させました。 4K HD ビデオ、ライブ ストリーミング、VR などの新しいアプリケーションは、ネットワーク トラフィックの急速な成長と、クラウド コンピューティング、IAA サービス、ビッグ データなどの新しいアプリケーションの需要を促進しました。データセンター。 そのため、データセンターでは200Gや400Gなどの高帯域伝送が実現されています。 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) は、特に DCN (Data Communication Network) のために、200G および 400G を標準化しました。 400G は早くも 802.3 年に IEEE 2017bs イーサネット標準によって承認され、2013 年に最初に提案されました。一方、200G は 2018 年に承認され、最初の提案は 2015 年に現れました。200G と 400G はほぼ同じ標準と要件を持っています。 、しかし、400G光トランシーバーは市場で広く使用されていません。 また、200G 光モジュールについても、提供できるメーカーは多くなく、FiberMall は例外です。 データセンターの場合、100G から 200G へのアップグレードが最適なソリューションです。 200G の技術は 400G より成熟しています。 OEM (Original Equipment Manufacturer) とサードパーティのモジュール メーカー間の競争により、200G 光モジュールのオプションが増え、購入コストが削減されます。 したがって、予算が限られているデータセンターは、より高価な 400G へのアップグレードを後回しにし、最初に 200G の中間スキームを採用することができます。 FiberMall は、200G QSFP200 トランシーバー、QSFP56 AOC、56G QSFP-DD トランシーバーの全シリーズを含む、高品質の 200G 光モジュールを提供できます。 QSFP-DD AOC.