Eigenschaften und Anwendungsbereiche der optischen 100G QSFP28 Multimode-Transceiver-Module

Mit der zunehmenden Ausbreitung von Cloud Computing und 5G-Netzwerken beschleunigt sich der Ausbau von Rechenzentren, was die Nachfrage nach 100G-Transceiver-Modulen in die Höhe treibt. Diese Module machen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten für den Netzaufbau aus. In den engen Räumlichkeiten von Rechenzentren überbrücken die meisten Glasfaserverbindungen, insbesondere in kleinen bis mittelgroßen Einrichtungen, Entfernungen von weniger als 100 Meter. Selbst in größeren Rechenzentren liegt ein erheblicher Teil der Glasfaserverbindungen – mehr als 70 % – unter der 100-Meter-Marke, und mehr als 80 % der Verbindungen sind weniger als 125 Meter lang.

Angesichts dieser vorherrschenden Anforderungen an kurze Entfernungen erweist sich Multimode-Glasfaser als die bevorzugte Lösung für die meisten Rechenzentrumsverbindungen. Folglich ist das 100G-Multimode-Modul die am meisten nachgefragte Technik. Unter den zahlreichen verfügbaren Lösungen sticht das QSFP28-Multimode-Modul mit 100G durch seine Vielseitigkeit hervor. Zu den Hauptkonkurrenten in dieser Kategorie gehören das 100GBASE-SR4, 100GBASE-SR BD, 100GBASE-SWDM4, und 100G QSFP28 BiDi SR1.2.Jedes dieser Produkte bietet eindeutige Vorteile, die auf spezifische Netzwerkanforderungen zugeschnitten sind, und stellen sicher, dass Rechenzentren ihre Infrastruktur optimieren können, um den sich entwickelnden Anforderungen gerecht zu werden und gleichzeitig die Kosten effektiv zu senken.

Die neuen 100G QSFP28 Multimode-Transceiver-Module

100G QSFP28 SR4

• Das 100G QSFP28 SR4-Modul ist für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Multimode-Glasfasern mit kurzer Reichweite konzipiert.

• Das Modul hat eine Wellenlänge von 850 nm und unterstützt eine Übertragungsdistanz von bis zu 100 Metern.

• Mit seinen vier parallelen Lanes kann dieses Modul eine Datenrate von 100 Gbps ermöglichen und ist damit ideal für Anwendungen in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken.

100GBASE-SR BD

• Das 100GBASE-SR BD-Modul bietet eine kostengünstige Lösung für die Datenübertragung über kurze Distanzen in Rechenzentrumsumgebungen.

• Es nutzt ein bidirektionales (BiDi) Übertragungsschema, das die Übertragung und den Empfang von Daten über einen einzigen Glasfaserstrang ermöglicht.

• Es arbeitet bei einer Wellenlänge von 850 nm und unterstützt Übertragungsdistanzen von bis zu 100 Metern über OM4-Multimode-Glasfaser.

100GBASE-SWDM4

• Das 100GBASE-SWDM4-Modul nutzt die SWDM-Technologie (Short Wavelength Division Multiplexing), um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Duplex-Multimode-Glasfasern zu ermöglichen.

• Es nutzt vier verschiedene Wellenlängen innerhalb des 850nm-Spektralfensters und ermöglicht so Übertragungsdistanzen von bis zu 150 Metern über OM4-Fasern.

• Dieses Modul bietet eine kostengünstige Lösung für die Aufrüstung bestehender Multimode-Infrastrukturen zur Unterstützung höherer Datenraten.

100G QSFP28 BiDi SR1.2

• Das 100G QSFP28 BiDi SR1.2 Modul bietet eine kompakte und effiziente Lösung für die Datenübertragung über kurze Entfernungen in Rechenzentren und Campusnetzwerken.

• Es nutzt die bidirektionale Übertragung über ein einziges Glasfaserpaar, was die Anforderungen an die Glasfaserverkabelung reduziert und die Installation vereinfacht.

• - Dank des verbesserten SR1.2-Standards unterstützt dieses Modul Übertragungsdistanzen von bis zu 70 Metern über OM3-Multimode-Glasfasern und eignet sich damit für sehr dichte Installationen.

Anwendungen von 100G QSFP28 Multimode-Modulen

100G QSFP28 SR4

Im Hinblick auf 100G-Multimode-Module ist das 100GBASE-SR4 der Spitzenreiter. Dieses Modul, das 100G QSFP28 SR4, ist ein perfektes hot-swap-fähiges optisches Vollduplex-Gerät mit einer zentralen Wellenlänge von 850 nm, das die IEEE 802.3BA-Normen genauestens einhält. Seine Besonderheit liegt in der Kurzstreckenübertragung in 100G-Ethernet-Netzwerken. Das optische 100G QSFP28 SR4 Modul ist mit vier autonomen Sende- und Empfangskanälen ausgestattet, die jeweils mit einer beeindruckenden Rate von 25 Gbps arbeiten. Dieses Modul nutzt entweder MPO- oder MTP-Schnittstellen (mit 8 Adern) und verfügt über beeindruckende Übertragungsfähigkeiten, die in Verbindung mit OM3-Multimode-Fasern eine Reichweite von 70 m und mit OM4-Multimode-Fasern bis zu 100 m erreichen. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

100G QSFP28 SR BD

Im Gegensatz zu seinem SR4-Pendant verfolgt das 100G QSFP28 SR BiDi (Bidirektional) Modul einen innovativen Ansatz, indem es die WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing) nutzt, um es jeden LC-Port zu ermöglichen, gleichzeitig optische Signale unterschiedlicher Wellenlängen über eine einzige Multimode-Faser zu senden und zu empfangen. Dieses ausgeklügelte Design ermöglicht eine Gesamtübertragungskapazität von 100G über die beiden LC-Schnittstellen. Diese Module arbeiten mit einer bidirektionalen optischen Schnittstelle mit zwei Wellenlängen (VCSEL) und eignen sich hervorragend für die PAM4-Übertragung mit 2 x 50 Gb/s bei Wellenlängen von 850 nm und 900 nm. Sie lassen sich nahtlos in Multimode-Glasfasersysteme integrieren und ermöglichen Übertragungen von bis zu 70 Metern mit OM3-Faser-Patchkabeln, bis zu 100 Metern mit OM4-Faser-Patchkabeln und sogar bis zu 150 Metern mit OM5-Faser-Patchkabeln. Das Funktionsprinzip dieser Module unterstreicht ihre Effizienz bei der Optimierung der Netzwerkleistung und gewährleistet eine nahtlose Datenübertragung in unterschiedlichen Netzwerkumgebungen. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

100G QSFP28 SWDM4

Der 100GBASE-SWDM4 hat Ähnlichkeiten mit dem 100G QSFP28 SR BiDi bei der Verwendung von Duplex-LC-Schnittstellen. SWDM steht für Short-Wave Wavelength Division Multiplexing und entspricht den Konzepten von CWDM4 und LWDM4 in Single-Mode-Konfigurationen. Durch die ausgeklügelte Anwendung der MUX/DMUX-Technologie ermöglicht SWDM4 die gleichzeitige Übertragung von optischen Signalen über vier verschiedene Wellenlängenbänder über einen einzigen Multimode-Faserkern. Diese Wellenlängenbänder, die sich über 850 nm, 880 nm, 910 nm und 940 nm erstrecken, ermöglichen stabile Datenübertragungsmöglichkeiten. Das 100GBASE-SWDM4-Modul weist bemerkenswerte Übertragungsdistanzen auf, die mit OM3-Faser-Patchkabeln bis zu 70 Meter und mit OM4-Faser-Patchkabeln bis zu 100 Meter erreichen. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

100G QSFP28 BiDi SR1.2

Da unternehmenskritische Workloads wie künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen die Anforderungen an Rechenleistung und Datenverkehr in Rechenzentren in die Höhe treiben, besteht ein dringender Bedarf an dichteren und schnelleren Verbindungen entlang der Ridges und Backbones dieser Strukturen sowie zwischen Ridge/Rack-Top-Switches und Servern. Herkömmliche Upgrades in Rechenzentren von 10G auf 40G oder 100G erfordern jedoch häufig die Umstellung von LC-Duplex-Verkabelung, die mit optischen SFP-Modulen verbunden ist, auf MPO-Verkabelung, die mit optischen QSFP-Modulen verbunden ist, was zu höheren Betriebskosten führt. Die Vereinfachung der Verkabelung und die Reduzierung der Investitionskosten sind in solchen Szenarien von größter Bedeutung. Hier kommt das optische Modul mit der BiDi-Lösung ins Spiel, zum Beispiel das 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

Ähnlich wie sein 40G QSFP+ SR BiDi-Pendant ermöglicht der 100G QSFP28 BiDi SR1.2 den Betreibern von Rechenzentren, ihre bestehende Duplex-LC-Jumper-Infrastruktur beim Übergang von 10G SR oder 40Gb BiDi auf 100G zu nutzen. Dies erleichtert einen nahtlosen Aufrüstungsprozess, der es Betreibern ermöglicht, ihre Rechenzentren flexibel zu erweitern, indem sie Netzwerkgeräte Endgerät für Endgerät aufrüsten.

Das 100G QSFP28 BiDi SR1.2 ist ein optisches Quad Small Form-Factor Pluggable (QSFP28) BiDi-Modul, das für die Datenübertragung mit 100 Gbps entwickelt wurde und den IEEE802.3bm 100GBASE-SR4-Standard erfüllt. Das Modul nutzt die Dual-Core-Duplex-LC-Multimode-Glasfaser und verwendet 4x25G NRZ-Modulation am elektrischen Ende, die nahtlos in 2x50Gbps PAM4-Modulation am optischen Ende umgewandelt wird, wodurch eine Gesamtbandbreite von 100Gb ermöglicht wird. Die PAM4-Technologie ermöglicht die Signalübertragung sowohl bei 50Gb-Datenraten als auch bei 25Gbaud-Raten und gewährleistet so optimale Leistung und Effizienz in anspruchsvollen Rechenzentrumsumgebungen.

Das 100G QSFP28 SR BiDi wird paarweise für 100G-Konnektivität verwendet und kann auch mit dem 400G QSFP+ SR BiDi im 4 x 100G Branch-Modus verbunden werden.

Obwohl alle vier Module Multimode-Glasfasern verwenden, unterscheiden sich ihre technischen Ansätze erheblich. Das 100G QSFP28 SR4 Modul verwendet ein paralleles Übertragungsverfahren mit vier Kanälen, das acht Glasfasern für die komplette Übertragung benötigt (vier für den Empfang und vier für das Senden). Im Gegensatz dazu verwendet das 100GBASE-SR BD-Modul eine einzige Glasfaser für die Übertragung und den Empfang von 50G-Daten, sodass beide Schnittstellen gemeinsam 100G-Daten übertragen können. In ähnlicher Weise nutzt das 100GBASE-SWDM4-Modul das Wellenlängenmultiplexing (WDM), um Signale über vier verschiedene Bänder in einer einzigen Glasfaser zusammenzuführen, sodass zwei Fasern für eine effiziente Datenübertragung erforderlich sind.

Alle Module sind mit dem weit verbreiteten 100G QSFP28-Port kompatibel und gewährleisten eine nahtlose Integration in bestehende Netzwerkinfrastrukturen. Obwohl es erhebliche Unterschiede bei den technischen Spezifikationen gibt, sind die Unterschiede bei den Anwendungen minimal. In Bezug auf Glasfaserressourcen und Verkabelungskosten sind die 100GBASE-SR BD- und 100GBASE-SWDM4-Module vorteilhaft, da sie nur ein Viertel der Glasfaserressourcen im Vergleich zum 100GBASE-SR4-Modul benötigen. Diese Effizienz führt zu erheblichen Einsparungen bei den Investitionskosten für die Glasfaserinfrastruktur. Es ist jedoch zu beachten, dass die Anschaffungskosten der 100GBASE-SR BD, 100G QSFP28 BiDi SR1.2 und 100GBASE-SWDM4 Module höher sind als die des 100GBASE-SR4 Moduls. Bei der Betrachtung der Gesamtkosten des optischen Moduls in Verbindung mit der Glasfaserinfrastruktur wird daher empfohlen, das geeignete Produkt auf der Grundlage der tatsächlichen Anforderungen auszuwählen.

Fazit

Für Kurzstreckenverbindungen in Rechenzentren bietet FS eine umfassende Lösung. FS bietet Optionen wie das 100G QSFP28 SL4,100G QSFP28 BiDi SR1.2 und 100G QSFP28 SWDM4, die sich alle nahtlos mit Duplex-LC-Multimode-Jumpern integrieren lassen. Diese Vielseitigkeit erstreckt sich auch auf den Ersatz herkömmlicher optischer Module wie dem 100G QSFP28 SR4, was zu erheblichen Einsparungen bei den Glasfaserressourcen führt und die Verwaltung von Glasfaser in der Rechenzentrumsumgebung optimiert.