ככל שהפיתוח של 100G Ethernet הופך למגמה, הביקוש למודולים אופטיים של 100G עולה, וכיום מודולים אופטיים של 100G מייצגים חלק ניכר מעלות בניית הרשת. שלושה פתרונות הופיעו במרחב 100G 80 ק"מ DCI, כלומר 100G קוהרנטי, 100G PAM4 DWDM ו-100G QSFP28 ZR4.
100G QSFP28 ZR4 מבוא
המודול האופטי 100G QSFP28 ZR4 משמש לחיבור מתגים, נתבים, התקני שידור וכו' במרכזי נתונים ולמרחקים של עד 80 ק"מ על סיבים במצב יחיד.
המודול האופטי 100G QSFP28 ZR4 תואם באופן מלא לתקן התעשייה QSFP28 ול-MSA המשויך כמתואר ב-SFF העדכני ביותר-8665/8636, וזמין עם אבחון דיגיטלי דרך ממשק I2C. הוא גם תואם למפרטים הקשורים ל-IEEE 802.3 100GBASE-ZR4. בנוסף, המודול תומך בקצב ההחזרה הסטנדרטי KR4 FEC (Forward Error Correction), שיסייע באיתור ותיקון קודי שגיאה בצד הקבלה וישפר את האיכות הכוללת של הקישור.
100G QSFP28 ZR4 ארכיטקטורה
100G QSFP28 ZR4 בצד המשדר, ארבעה ערוצים של נתונים טוריים (NRZ) משוחזרים על ידי ה-CDR ומועברים לארבעה מנהלי לייזר השולטים בארבעה לייזרים עם אורכי גל מרכזיים של 1296nm, 1300nm, 1305nm ו-1309nm בהתאמה. האות האופטי מוכפל לסיב חד-מודד באמצעות מחבר LC סטנדרטי. בקצה המקבל, האותות האופטיים של ארבעת הערוצים מוגברים על ידי SOA ולאחר מכן מנותקים על ידי דה-מולטיפלקס אופטי משולב. כל אות אופטי משוחזר על ידי גלאי PIN ולאחר מכן עובר דרך מגבר טרנסמפדנס ו-CDR למנהל התקן פלט תואם CAUI-4, כפי שמוצג באיור 1.
100G 80km DCI השוואת פתרונות
קישוריות מטרו ו-DCI מתייחסים למרכזי נתונים גדולים מאוד ומתגי רשת גדולים המחוברים בתוך ערים הדורשים חיבורים רבים ברוחב פס גבוה ב-100G פלוס קצבי נתונים, הדורשים מודולים אופטיים המפשטים את הפעולות, מפחיתים מקום, עלויות וצריכת חשמל.
100G קוהרנטי
באופן מסורתי, ספקי מתגים השתמשו במודולים אופטיים קוהרנטיים של CFP/CFP2 בציוד ה-DCI שלהם. טכנולוגיה קוהרנטית משמשת בדרך כלל לשידור אופטי מטרו לטווח ארוך תוך שימוש בטכניקות אפנון מתקדמות יותר כגון QPSK, 8QAM או 16QAM, שיכולות להכפיל, לשלש או לארבעה את קצב הסיביות. עם זאת, אפנון כזה דורש טכניקה מתקדמת של זיהוי קוהרנטי בצד המקלט ו-DSP כדי לתקן לפיזור. בעוד שעלות לביט נותרה דאגה, עלויות הרכיבים גבוהות, ומודולים אופטיים דורשים מקום ותקציבי חשמל מספקים וזמינים רק בחבילות CFP ו-CFP2 הניתנות לחיבור. כמובן, אפשר להכניס מודולים קוהרנטיים ללוחות מתג/נתב עבור תרחישי IPoDWDM. עם זאת, צריכת החשמל הגבוהה והגודל הגדול של מודולי CFP/CFP2 דורשים כרטיסי קו ייעודיים.
100G PAM4 DWDM
הפיתוח האחרון של 100G QSFP28 PAM4 DWDM מציע אפשרות נוספת. עם זאת, PAM4 דורש שימוש במערכות פיצוי הגברה ופיזור בקישור האופטי כאשר מרחק השידור גדול מ-5 ק"מ, מה שמביא לעלויות גבוהות יותר מקצה לקצה. מפעילי DCI צריכים לפרוס Mux/Demux, EDFA ו-DCM שאולי אינם קיימים ברשת הנוכחית. והפתרון הזה אינו תואם ל-50GHz Mux/Demux.
100G QSFP28 ZR4
ה-QSFP28 ZR4 מתגבר על החסרונות של שני הפתרונות הללו עם 100G ZR4 QSFP28, אשר מותאם לעלות לתמיכה ב-100G Ethernet עד 80 ק"מ. ה-QSFP28 ZR4, בחבילת QSFP28, קטן בגודלו וצריכת חשמל נמוכה, ומספק פתרון מנקודה לנקודה במרכז הנתונים ללא צורך בפריסת ממשקי CFP/CFP2 מדור קודם. ויכול לפעול על קישורים מנקודה לנקודה באורך של עד 80 ק"מ ללא צורך בהגברה אופטית ופיצוי פיזור. זהו פתרון הכנס והפעל אמיתי. כפי שמוצג באיור 3 להלן.
סיכום
לסיכום, ב-100G 80km DCI, ל-100G ZR4 יש יתרונות משמעותיים בעלות והספק על פני פתרונות קוהרנטיים, ובהשוואה לפתרונות 100G PAM4 DWDM, הוא מבטל את הצורך בפריסת ציוד מיותר ומורכב כדי להשיג שידור אופטי מנקודה לנקודה, ולכן 100G QSFP28 ZR4 הוא המועדף ביותר ביישומי DCI לטווח ארוך.
