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QSFP28 PAM4 Eine Lösung für die Erweiterung auf 100G-/400G-Signale

Aktualisierung: 07. Apr 2023 by
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Mit der Verbreitung von Cloud-Diensten, KI-Anwendungen und 5G wurde QSFP28 PAM4 auf den Markt gebracht und entwickelt, um die ständig wachsende Nachfrage nach höheren Datenraten und Bandbreiten zu bedienen. Heutzutage hat das Verbindungsnetz eine Datenrate von 100G und die Implementierung von 400G wird bereits erwartet, was Rechenzentren dazu veranlasst, nach Transceiver-Lösungen mit höherer Portdichte und niedrigeren Kosten pro Bit zu suchen. Aufgrund der großen Datenkapazität und des geringeren Stromverbrauchs wurde PAM4 QSFP28 DWDM im Jahr 2016 entwickelt, um die 80-km-Übertragung für 100G-/400G-Metro-Netzwerke zu unterstützen. In diesem Beitrag geht es darum, was 100G PAM4 QSFP28 ist und wie es als Lösung in den Anwendungsbereichen von 100G und 400G eingesetzt wird.

Was ist das PAM4-Modulationsverfahren?

PAM4, auch als 4-stufige Pulsamplitudenmodulation bezeichnet, ist eine der wichtigsten optischen Übertragungstechnologien nach der Non-Return-to-Zero (NRZ). PAM4 ist eine Technologie, die zwei Datenbits mit vier verschiedenen Signalpegeln kodiert. Sie verdoppelt im Wesentlichen die Signalbandbreite einer Verbindung, wobei jeder Signalpegel 2 Bits an logischer Information darstellt. Als Schlüsselfunktion bei der Modulation mehrerer Ordnungen kann sie außerdem die Verschlechterung des optischen Signals minimieren und gleichzeitig die Datenrate verdoppeln, was sie zum effizientesten und kostengünstigsten Wegbereiter für 100G und 400G macht. In der folgenden Abbildung sehen Sie, die verdoppelte Datenrate von PAM4 mit vier Signalpegeln im Vergleich zu NRZ.

Vergleich der Wellenformen zwischen NRZ- und PAM4-Signalen

Abbildung 1: Vergleich der Wellenformen zwischen NRZ- und PAM4-Signalen

Der Formfaktor, bei dem 100G DWDM-Transceiver PAM4 verwenden, ist QSFP28. Als Nächstes wollen wir uns ansehen, wie PAM4 DWDM QSFP28 100G-/400G-Anwendungen unterstützt.

Wie funktioniert PAM4 QSFP28 als Lösung für 100G/400G?

Als leistungsfähige Alternative für die Erweiterung von 100G-/400G-Signalen hat sich QSFP28 PAM4 in letzter Zeit zu einem Trendprodukt für Netzbetreiber entwickelt. Hier sind die Vorteile des Einsatzes von QSFP28 PAM4 DWDM bei 100G-/400G-Anwendungen:

Große Datenkapazität

QSFP28 PAM4 DWDM kann eine Datenkapazität von bis zu 4,8 TB/s über Singlemode-Fasern (SMF) bereitstellen und minimiert die Signalverschlechterung. Es kann für 100G-/400G-Erweiterungen zwischen Rechenzentren mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Übertragungsdistanzen von bis zu 80 km verwendet werden.

Geringerer Stromverbrauch

Es wurde entwickelt, um einen geringeren Stromverbrauch für Hochgeschwindigkeits-DCI-Verbindungen (engl.: „Data Center Interconnects“ Abk.: „DCI“) und High-Density-Konnektivität zu bieten.

Eingebettetes DWDM

Der PAM4-DWDM-Transceiver mit eingebettetem DWDM kann direkt in die entsprechenden Router oder Switches des Rechenzentrums integriert werden, ohne dass eine separate DWDM-Konverterplattform erforderlich ist, wodurch die Kosten erheblich gesenkt und die Bereitstellung und Wartung vereinfacht werden. Darüber hinaus können QSFP28 PAM4-Module mit den richtigen Dispersionskompensations-Modulen („DCMs“) und Verstärkungssystemen zu einem bestehenden DWDM-Netzwerk hinzugefügt werden, um eine hybride Übertragung zu ermöglichen.

Aufgrund all dieser Vorteile werden QSFP28 PAM4 DWDM-Module häufig für 100G- und 400G-Konstruktionen eingesetzt, z. B. für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in Rechenzentren (engl.: „data center interconnects“ Abk.: „DCI“), 100G-Ethernet-Metro-Access über DWDM, Campus- und Unternehmensverbindungen, Mobilzugangsarchitekturen für 5G usw.

PAM4-Anwendungen in Rechenzentren und 5G-Architekturen

Abbildung 2: PAM4-Anwendungen in Rechenzentren und 5G-Architekturen

Bei 100G-Transceivermodulen kann QSFP28 PAM4 die Anzahl der Laser reduzieren und die Notwendigkeit für optisches Multiplexing beseitigen. Bei 400G würden die größten Ausgaben für optische Komponenten und zugehörige Funkfrequenzpakete anfallen. PAM4 kann zwei Bits logischer Informationen übertragen und die Bandbreite verdoppeln, um die Übertragungskosten effektiv zu senken und zugleich den Bedarf an Bandbreitenverbesserungen zu decken.

FS 100G DWDM QSFP28 PAM4 Lösung

Basierend auf den Bandbreitenanforderungen globaler Nutzer bietet FS eine 100G DWDM QSFP28 PAM4-Lösung, mit integrierten DWDM QSFP28 PAM4-Transceivern und Glasfaserkabeln, um eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung und den Einsatz von 100G zu ermöglichen.

100G DWDM QSFP28 PAM4 Transceiver – DWDM2-Q28100G-80

400G Transceiver

Abbildung3: FS QSFP28 PAM4 Lösung – DWDM2-Q28100G-80

Dieser 100G DWDM QSFP28 PAM4 Transceiver verwendet PAM4-Modulation, um 100G zu realisieren. Er unterstützt mehrere 100G-Links bis zu 80 km über Singlemode-Faser (SMF) mittels eines CS-Steckverbinders. Ausgestattet mit einem Broadcom-Chip kann er eine stabile Signalübertragung mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 5 W realisieren, was die Kosten erheblich senkt. Er kann auch zu einem bestehenden 1G/10G DWDM-Netzwerk hinzugefügt werden, um eine Übertragung mit hybriden Datenraten zu ermöglichen.

Mit niedrigem Stromverbrauch, hoher Geschwindigkeit und großer Übertragungsdistanz ist QSFP28 PAM4 die kostengünstigste und effizienteste Lösung für Rechenzentren oder Campus- und Unternehmensverbindungen, um diese Netzwerke auf 100G/400G aufzurüsten.

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