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Transceiver-Vergleich: 100G QSFP28

Moris

Übersetzer*in Felix
7. März 2017

Dem Trend hin zu 100G-Ethernet-Netzwerken kann man in der Netzwerktechnik heutzutage fast nicht mehr aus dem Wege gehen. Daher werden die Anforderungen an 100G-Module immer größer, was einen relativ hohen Anteil der Netzwerkbaukosten ausmacht. Unter den verschiedenen optischen 100G-Transceivern, die in der Lage sind, 100G-Verkehr zu verbinden, ist der optische 100G-Transceiver QSFP28 das bevorzugte Modul mit kleinerer Größe und geringerem Stromverbrauch. Was sind optische 100G-QSFP28-Transceiver? Was sind die Unterschiede zwischen ihnen? Wie wählen sie die richtige 100G-QSFP28-Optik aus? Heute werden wir für Sie einen umfassenden Vergleich von 100G-QSFP28-Optikmodulen durchführen.

Was ist ein optischer 100G-QSFP28-Transceiver?

Der 100G-Transceiver QSFP28 ist für 100 Gigabit Ethernet, EDR InfiniBand oder 32G Fibre-Channel ausgelegt. Er hat im Allgemeinen genau die gleiche Grundfläche und Frontplattendichte wie der 40G QSFP+. So wie der 40G QSFP+ mit vier 10Gbps-Lanes implementiert ist, ist das 100G QSFP28-Modul mit vier Kanälen für Hochgeschwindigkeits-Differenzsignale mit Datenraten von 25Gbps bis zu potentiell 40Gbps implementiert. Mit einer aufgerüsteten elektrischen Schnittstelle ist der 100G-Transceiver QSFP28 in der Lage, Signale bis zu 28Gbps zu unterstützen. QSFP 100G SR4, QSFP 100G LR4, QSFP 100G PSM4, QSFP 100G CWDM4 und QSFP 100G ER4 sind die fünf gängigen Typen von 100G-QSFP28-Modulen, die für die unterschiedlichen Anforderungen an die Übertragungsdistanz ausgelegt sind. Das 100G-QSFP28-Modul behält die physikalische Abmessungen seiner Vorgänger bei, übertrifft diese jedoch in den Bereichen Dichte und Stromverbrauch um schließlich den Preis pro Bit zu reduzieren.


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Abbildung 1: Optische 100G-QSFP28-Transceiver

Unterschiede zwischen den 100G-QSFP28-Transceivern

In diesem Abschnitt werden wir die Unterschiede zwischen den genannten 100G-QSFP28-Optiken hinsichtlich der Standards, Lasertypen, Übertragungsmedien und Übertragungsdistanzen untersuchen.

Normen für optische Module für 100G QSFP28

Die 100G-QSFP28-Normen für optische Module werden hauptsächlich von zwei wichtigen Organen definiert, nämlich dem IEEE (Institute of Electrical and Electronics) und dem Multi Source Agreement (MSA). Das IEEE definiert die Normen QSFP28 SR4, QSFP28 LR4 und QSFP28 ER4. Der Begriff "QSFP" steht für den Formfaktor; "28" gibt an, dass jede Spur eine maximale Übertragungsrate von 28 Gbps hat; "SR" steht für kurze Reichweite (100 m), "LR" für lange Reichweite (10 km) und "ER" für erweiterte Reichweite (40 km). "4" repräsentiert, dass das Modul 4 Fahrspuren hat. So bezeichnet das QSFP28 LR4 beispielsweise ein 100G-Modul mit großer Reichweite, das 100G-Signale über vier Wellenlängen mit einer Übertragungsdistanz von 10 km übertragen kann.

100GBASE-SR4 und 100GBASE-LR4 sind die am häufigsten verwendeten 100G-Schnittstellenspezifikationen, die von der IEEE definiert wurden. Die Übertragungsdistanz von QSFP28 SR4 ist allerdings zu kurz, um alle Zusammenschaltungsanforderungen zu erfüllen, und die Kosten von QSFP28 LR4 sind für große Rechenzentren wiederum zu hoch. Daher brachte MSA eine Lösung für die Konnektivität im mittleren Bereich auf den Markt und definierte die Standards von QSFP28 PSM4 und CWDM4. Obwohl die Fähigkeit von QSFP 100G LR4 vollständig QSFP28 CWDM4 abdeckt, ist die QSFP 100G CWDM4-Lösung im Szenario der 2 km-Übertragung viel billiger und wettbewerbsfähiger als QSFP28 LR4.

Lasertyp bei 100G QSFP28

Der Laser spielt eine wichtige Rolle in den optischen Transceivern 100G QSFP28. Es gibt fünf Haupttypen: VCSEL, FP, DFB, DML und EML. Die verschiedenen Lasertypen haben unterschiedliche Arbeitswellenlängen, Moden und Anwendungsumgebungen.

Lasertyp
Wellenlänge Betriebsmodus Anwendungsszenario
VSCEL 850nm Oberflächenemission Innerhalb von 200m
FP 1310nm/1550nm Kantenemission 500m-10km
DFB 1310nm/1550nm Kantenemission
40km
DML 1310nm/1550nm Direkt Moduliert 500m-10km
EML 1310nm/1550nm Electro-Absorption Moduliert 40km

Der VCSEL-Laser zeichnet sich durch seine kompakte Größe, den geringen Stromverbrauch, die einfache Integration, den niedrigen Preis und die hohe Kopplungseffizienz mit Multimode-Fasern aus, die häufig für QSFP28 SR4-Module verwendet wird. Die Optiken QSFP28 LR4 und QSFP28 ER4 werden für die Übertragung über große Entfernungen (10 km oder 40 km) verwendet, wobei Laser mit den Vorteilen des großen Sichtvolumens, der geringen Dispersion, der großen Extinktion und der großen Entfernung benötigt werden. Die EML ist so konzipiert, dass sie all diese Anforderungen für die Transceiver QSFP 100G LR4 und QSFP 100G ER4 erfüllt. Der DML kann die Signalmodulation durch die Art und Weise der Modulation des Injektionsstroms des Lasers realisieren. Da die Größe des Injektionsstroms den Brechungsindex des aktiven Bereichs des Lasers ändert, führt die Wellenlängendrift zur Erzeugung von Dispersion. Daher ist es schwierig, eine Signalmodulation mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen, und es kann nicht über eine sehr große Entfernung übertragen werden. Daher eignet sich der DML-Laser für die Module QSFP28 PSM4 und QSFP28 CWDM4 mit einer Übertragungsdistanz von 500 m oder 2 km.

Übertragungsmedien & Übertragungsdistanz

Die optischen 100G-QSFP28-Transceiver sind mit LC-Duplex- oder MTP/MPO-12-Anschlüssen ausgestattet, deren Übertragungsdistanzen von 70m bis 40km variieren. Die Übertragungsdistanzen der QSFP28-Optik entscheiden über die Anwendungsszenarien, in denen sie eingesetzt werden. Alle QSFP28 100G-Transceiver können für den direkten Anschluss, die Zusammenschaltung in Unternehmen und in Rechenzentrumsnetzen eingesetzt werden. Das folgende Diagramm zeigt die spezifischen Unterschiede der QSFP 100G-Optik.

QSFP28 SR4 LR4 PSM4 CWDM4 ER4
Standards IEEE 802.3 IEEE 802.3 MSA MSA IEEE 802.3
Anschluss MTP/MPO-12 LC Duplex
MTP/MPO-12 MTP/MPO-12 MTP/MPO-12
Kabeltyp MMF SMF SMF SMF SMF
Wellenlänge 850nm 1295,56-1309,14nm 1310nm 1270-1331nm 1295,56-1309,14nm
Übertragungsdistanz 70/100m 10km 500m 2km 40km
Sendertyp VCSEL EML DML/FP DML DML

Wie wählen Sie den richtigen optischen 100G-QSFP28-Transceiver?

Nachdem wir Ihnen die Unterschiede der verschiedenen Arten von optischen 100G-QSFP28-Transceivern vorgestellt haben, haben Sie nun hoffentlich ein grundlegendes Verständnis für diese. Wie wählen Sie in der Praxis Ihre QSFP28 100G-Module aus? Hier ist eine Auswahlhilfe.

Für Übertragungsdistanzen zwischen 5m und 100m können Sie das optische Transceivermodul QSFP28 SR4 wählen, es kann 70m mit OM3-Fasern oder 100m mit OM4-Fasern übertragen.

Für eine Übertragungsdistanz zwischen 100m und 2km können Sie die Module QSFP 100G PSM4 oder QSFP28 CWDM4 wählen. Die Kosten des QSFP28 CWDM4 sind wesentlich höher als die des QSFP28 PSM4. Das QSFP28 CWDM4 benötigt jedoch nur zwei Monomode-Fasern für die Zweiwegübertragung, was viel weniger als die acht Monomode-Fasern des QSFP28 PSM4 ist, die Gesamtkosten des QSFP 100G PSM4 steigen sehr schnell an. In praktischen Anwendungen muss je nach der Verbindungsdistanz entschieden werden, ob QSFP28 PSM4 oder QSFP28 CWDM4 verwendet werden soll.

Für Übertragungsdistanzen zwischen 10km bis 40km können Sie QSFP 100G LR4 wählen, das eine maximale Übertragungsdistanz von bis zu 10km hat, oder QSFP28 ER4 Transceiver, die eine Übertragungsdistanz von bis zu 40km erreichen können.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle optischen Transceiver 100G QSFP28 mit hoher Portdichte und niedrigen Stromverbrauchseigenschaften ausgestattet sind, was eine ideale Alternative für große Rechenzentren sowie für zukünftige Netzwerkerweiterungen darstellt. FS bietet alle Arten von 100G-QSFP28-Modulen an, die einer Programmierung und einer umfangreichen Reihe von Plattform-Diagnosetests unterzogen werden, um ihre Leistung und Kompatibilität sicherzustellen. Wenn Sie mehr über diese Module erfahren möchten, zögern Sie bitte nicht, FS.com zu besuchen.

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