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100G Single Lambda bietet kosteneffiziente 100GE- und 400GE-Lösungen

Aktualisierung: 10. Jun 2022 by
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100G Single Lambda Transceiver

Optische Transceiver mit 100 Gb/s wie beispielsweise 100GBASE-LR4, 100G-CWDM4, 100G-PSM4 und 100GBASE-SR4 sind bereits auf dem Markt erhältlich. Um jedoch die Gesamtkosten zu senken und eine höhere Übertragungseffizienz zu ermöglichen, wurde eine neue Spezifikation für 100G Single Lambda Transceiver entwickelt. Dieser Artikel gibt Ihnen eine ausführliche Einführung in 100G Single Lambda, von der Definition über den Vergleich mit dem üblichen 100G QSFP28 bis hin zur Leistung und den Entwicklungsaussichten.

 

Was ist 100G Single Lambda?

100G Single Lambda ist eine optische Spezifikation, die PAM4-Signale (vierstufige Pulsamplitudenmodulation) verwendet, um 100G-Datenströme über einen einzigen Laser/Wellenlänge zu übertragen. Sie wurde erstmals von der 100G Lambda MSA (Multi-Source Agreement) standardisiert, einem Industriekonsortium, dessen gemeinsames Ziel es ist, eine neue Reihe von optischen Schnittstellenspezifikationen für 100G- und 400G-Anwendungen zu entwickeln. Die von 100G Lambda MSA definierten Spezifikationen wurden für eine optische Kanaldatenrate von 100 Gb/s entwickelt, um eine kostengünstige Lösung für Multi-Terabit-Switching-, Routing- und Transportnetzwerke mit hoher Dichte zu ermöglichen. Transceiver, die diese Spezifikation verwenden, nutzen die 100G PAM4-Signalisierung mit 100G pro Wellenlänge und reduzieren die optische Komplexität und die Kosten, indem sie die Anzahl der optischen Sender und Empfänger von vier auf einen reduzieren.

 

100G Single Lambda vs. Das klassische 100G QSFP28: Unterschiede und Vorteile

Einfachere Struktur

Zu den optischen Single-λ-100G-Systemen gehören der 100GBASE-DR, 100GBASE-FR (100G-FR) und 100GBASE-LR (100G-LR). Diese Transceiver nehmen ein elektrisches 4x 25G-Signal vom Host und wandeln das Signal mithilfe eines DSP in PAM4-Modulation um, sodass der gesamte 100G-Datenstrom von einem einzigen Strahlengang übertragen wird. Im Vergleich zu den üblichen 100G-QSFP28-Modulen machen 100G Single Lambda-Transceiver WDM oder parallele Glasfasern überflüssig und reduzieren die Anzahl der benötigten optischen Komponenten, wie Sender und Empfänger, von vier auf eine.

Längere Übertragungsdistanz

Der 100G QSFP28 DR wurde für 500-Meter-Verbindungen entwickelt. Der 100G Lambda MSA erweitert die Reichweite von 100GBASE-FR auf 2 km und ermöglicht so den Einsatz für längere Verbindungen und Infrastrukturen, einschließlich einer höheren Anzahl von Patchpanels. MSA hat die Reichweite mit 100GBASE-LR auf 10 km erweitert und funktioniert damit mit den gleichen Anwendungen wie die 100G QSFP28 LR4 Module.

Niedrigere Kosten

100G Single Lambda reduziert nicht nur die Komplexität der optischen Komponenten, sondern ermöglicht auch günstigere 100G-Verbindungen. Laut IEEE kann die Fähigkeit, 100G pro λ (Wellenlänge) zu unterstützen, die Kosten für optische 100GE-Signale mit einem einzigen optischen Pfad um mindestens 40 % senken. Das bedeutet, dass der Übergang von 4 Wellenlängen/Lambda zu 1 Wellenlänge/Lambda die relativen Kosten um mehr als 40 % reduziert.

 

Wie wird 100G Single Lambda 400G unterstützen?

Da der Datenverkehr weiter zunimmt, wird der Bedarf an einfacheren, kostengünstigeren steckbaren optischen Modulen zum Schlüssel für die Entwicklung des Transceiver-Marktes, insbesondere bei hochdichten und Hochgeschwindigkeits-Anwendungen wie 200G und 400G. 100G Single Lambda erleichtert den Übergang von 100G zu 400G und reduziert die interne Komplexität von 400G-Modulen, was bei der Entwicklung von 100G-Ethernet zu höheren Datenraten wie 400G förderlich ist. Gleichzeitig wird die Anzahl der Glasfasern reduziert, was zu Kosteneinsparungen beiträgt.

 

100G Single Lambda: Der Weg zum Upgrade von 100G QSFP28 auf 400G QSFP-DD

Seit die PAM4-Modulation 100G auf einem Strahlengang ermöglicht, ist ein Upgrade von 100G auf 4x 100G möglich. So hat die IEEE beispielsweise 100GBASE-DR für den optischen Standard 400GBASE-DR4 genutzt. 400GBASE-DR4 kann in vier parallele 100GBASE-DR-Module aufgeteilt werden und bietet 400G-Konnektivität über eine Reichweite von 500 m. Mit 100G Single Lambda Transceivern können 400G-Ports einfach über 100G-Breakout-Verbindungen implementiert werden.

 

100G Single Lambda erhöht die Wirtschaftlichkeit von 400G-Modulen

Die Gruppe der 100G Lambda MSA trägt auch zur Verbesserung der bestehenden IEEE 400G-Standards bei. In den bestehenden 400G-Standards basieren die 400G-Transceiver auf 8 Lanes mit optischen 50G-PAM4-Signalen auf dem LAN-WDM-Wellenlängenraster, das die gleichen Probleme aufweist wie 100GBASE-LR4 (siehe oben). Die Anzahl der erforderlichen Wellenlängenkanäle und die Komplexität des Multiplexers und Demultiplexers erscheinen kostspielig. Angesichts dieser Nachteile beschloss die 100G Lambda MSA, 100G pro Wellenlänge anstelle von 50G zu verwenden und vier Kanäle auf dem CWDM-Wellenlängenraster mit einem breiteren Toleranzfenster zu nutzen, was 400G allgemein kostengünstiger macht.

Fazit

100G Single Lambda, entwickelt von 100G Lambda MSA, ermöglicht eine kosteneffiziente Lösung für die Implementierung von 100G-Ethernet und erleichtert die Aufrüstung von 100G auf 400G. Darüber hinaus bieten optische Single Lambda 100G-Module im Vergleich zu den üblichen 100G QSFP28-Modulen erhebliche Vorteile in Bezug auf die Übertragungsdistanz und die Kosten. Daher ist 100G Single Lambda mehr und mehr eine bevorzugte Option für 100G- und 400G-Netzwerke.

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