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CPAK-Transceiver in 100G-Lösungen

John

Übersetzer*in Felix
20. April 2017

Heutzutage treten wir in die Ära der optischen 100G-Transceiver ein. Mit der raschen Entwicklung von Public Cloud, Internet of Things (IoT) und künstlicher Intelligenz (KI) hat auch das 100G-System eine groß angelegte Einführung erfahren. Gegenwärtig umfassen die auf dem Markt eingeführten 100G-Hauptmodelle optischer Transceiver hauptsächlich: Optischer Transceiver CXP, optischer Transceiver CFP/CFP2/CFP4 und optischer Transceiver QSFP28. Im März 2013 brachte Cisco sein proprietäres optisches 100G-Transceivermodul namens CPAK auf den Markt brachte, das eine Auswahl an hochdichten 100-Gbps-Konnektivitätslösungen bietet. Seine Module eignen sich besonders gut für Verbindungen in Rechenzentren von Unternehmen und Service Providern sowie in Edge-Netzwerken von Service Providern. Mit der rasanten Entwicklung der Technologien vergehen mehrere Jahre, und der Wettbewerb auf dem Markt wird immer härter.

Was ist ein optischer 100G-CPAK-Transceiver?

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Abbildung 1: 100G-CPAK-Transceiver

CPAK ist ein proprietärer 100G-Formfaktor von Cisco, aber er enthält IEEE-Standardschnittstellen, die in verschiedenen Typen verfügbar sind: 100GBASE-SR10, 100GBASE-ER4L, 100GBASE-LR4, 10x10G-ERL, 10x10GBASE-LR, die 100G-Verbindungen mit einer Vielzahl von Entfernungs- und Glasfaseranforderungen unterstützen können. CPAK-Transceiver können den Modus 10 x 10 Gbps und 4 x 25 Gbps für eine Gesamtdatenrate von 100 Gbps unterstützen. Sie können auch 10G-Breakout mit hoher Dichte mit MPO-24-Kabeln betreiben. Das optische CPAK 100G-Modul kann in die CPAK-Ports von Cisco-Switches und Routern eingesteckt werden. Und einer seiner einzigartigsten Vorteile ist die Anwendung von CMOS-Photonik, die CPAK mit einer höheren Portdichte ausstattet. Cisco CPAK-Module kombinieren die größte Dichte und Bandbreite mit dem niedrigsten Stromverbrauch, der vor der Einführung von QSFP28 auf dem Markt verfügbar war. Die folgende Tabelle zeigt detaillierte Informationen zu den verschiedenen Typen von Cisco CPAK-Transceivern.

CPAK-Modul Wellenlänge (nm) Kabeltyp Kerngröße (Mikrometer) Bandbreite (MHz*km) Kabel-Distanz
CPAK-100G-LR4 & CPAK-100GE-LR4
1310 SMF Duplex 9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 10km
CPAK-100G-ER4L
1310 SMF Duplex
9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 25km
CPAK-10x10G-LR
1310 SMF (24 Fasern) 9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 10km
CPAK-10x10G-ERL 1550 SMF (24 Fasern) 9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 25km
CPAK-100G-SR10
850
MMF (24 Fasern) 50.0 2000 (OM3) / 4700(OM4) 100m/150m
CPAK-100G-SR4 850 MMF (12 Fasern) 50.0 2000 (OM3) 4700 (OM4) 70m/100m
CPAK-100G-CWDM4 1271, 1291, 1311, 1331 SMF Duplex 9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 2km
CPAK-100G-PSM4 1295-1325 SMF (12 Fasern) 9-Mikron Kern SMF pro G.652 / 500m

Tabelle 1: Spezifikationen der aktuellen 100G-CPAK-Module

Was sind die Features und Vorteile von CPAK?

Anwendung von COMS Photonics

Das Einzigartigste ist, dass der CPAK-Transceiver das erste optische 100G-Modul ist, das CMOS-Photonik verwendet, die extrem effiziente optische Schaltungen mit geringem Stromverbrauch mit sich bringt. Die CMOS-Photonik, auch Silizium-Photonik genannt, ist eine Technologie, die den Fluss von Photonen anstelle von Elektronen steuern kann, indem mehrere Schaltungskomponenten in einem hocheffizienten Design integriert und dann ganze Schaltungen direkt auf Silizium-Wafer gedruckt werden, um optische Geräte herzustellen. Daher hat der 100G-CPAK-Transceiver, der die COMS-Technologie verwendet, eine kleinere Grundfläche, aber eine höhere Port-Dichte, was extrem effiziente optische Schaltungen mit geringem Stromverbrauch ermöglicht.

Flexible Interface-Auswahl

CPAK erfüllt eine Vielzahl von Abstands- und Fasertypenanforderungen. Die Entfernung variiert zwischen 70 m bei CPAK-100G-SR10 und 25 km bei CPAK-100G-ER4L und CPAK-10X10G-ERL. Für Steckverbinder und Verkabelung kann CPAK mit zwei SC/PC-Steckverbindern, zwei LC-Steckverbindern, einem 24-Faser-MPO/MTP-Steckverbinder und einem 24-Faser-MPO/MTP-Steckverbinder kompatibel sein. CPAK hat auch eine starke Interoperabilität. Im Allgemeinen können verschiedene 100G-Modultypen unter dem gleichen Standard und der gleichen Geschwindigkeitsrate miteinander kommunizieren.

Kompaktere Größen & geringerer Stromverbrauch

CPAK wurde direkt nach der CFP2 veröffentlicht. Obwohl CFP der Pionier im Bereich der 100G-Optik ist, kann seine enorme Größe nicht den Anforderungen des High-Density-Rechenzentrums gerecht werden. Daher werden CFP2 und CFP4 mit kompakteren Größen entwickelt. Vergleicht man CPAK mit CFP-Modulen, so sind CPAK-Transceiver weniger als ein Drittel der Größe von CFP-Modulen und verbrauchen weniger als ein Drittel der Leistung. Im Vergleich zu CFP2-Modulen sind die optischen CPAK-Transceiver 20 % kleiner und verbrauchen 40 % weniger Strom. Mit anderen Worten: Wenn Sie andere CPAK-Module als CFP2-Module in Ihren Switches in Ihrem Rechenzentrum verwenden, können sie eine um 20 % höhere Portdichte und eine größere Bandbreite an der Vorderseite bieten. Das CPAK-Modul verbraucht 40 % weniger Strom als CFP2 und 70 % weniger Strom als CFP-Formfaktoren. Es ist jedoch etwas höher als CFP4 und QSFP28.

Vergleich von 100G-CPAK- und QSFP28-Transceivern

Heute gibt es viele verschiedene 100G-Transceiver-Optionen mit einer Reihe von Formfaktoren, darunter CFP, CXP, CPAK, CFP2, CFP4 und QSFP28. Die folgende Tabelle zeigt ihre Unterschiede.

Module CXP CFP CFP2 CPAK CFP4 QSFP28
Zeilenfrequenz 12x12G / 10x12G 40/100G 40/100G 40/100G 40/100G 4x25-28G
Anwendungen Infiniband, Ethernet Ethernet, Sonet/SDH, OTN Ethernet, Sonet/SDH, OTN Ethernet, Sonet/SDH, OTN Ethernet, Sonet/SDH, OTN Infiniband, Ethernet
Hot-Pluggable
Abmessung (BxLxH, mm) 21x29
82x145x14 41x104x13 34,8x101,2x11,6 22x92x10 18x52x8,5
Elektrische Schnittstelle 12x QDR Infiniband oder CPPI CAUI, XLAUI, SFI-S, SFI-5.2 CAUI-4, CAUI CAUI-4, CAUI CPPI-4 CPPI-4
Max. Leistung 6W 3-18W 3-18W N/D 1.5-6W 3,5W

Tabelle 2: Parameter aller 100G-Formfaktoren.

Im folgenden konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen CPAK und QSFP28.

CPAK VS. QSFP28

Der optische Transceiver QSFP28 gilt aufgrund seines kleinsten Formfaktors und des geringsten Stromverbrauchs als das vielversprechendste optische 100G-Modul. Hinsichtlich des Formfaktors ist das QSFP28 kompakter als CPAK-Module. Hinsichtlich des Stromverbrauchs unterstützt das Cisco CPAK 100GBASE-LR4-Modul Link-Längen von bis zu 10 km über Standard-Single-Mode-Faser mit SC-Stecker bei einer nominalen Leistungsaufnahme von weniger als 5,5 W. QSFP28 100GBASE-LR4 unterstützt bis zu 10 km und verbraucht fast 3,5 W.

Was ist die Zukunft von CPAK?

Der CPAK-Transceiver steht definitiv für einen wichtigen Fortschritt in der optischen Vernetzung. Mit seiner proprietären CMOS-Photonik-Technologie besteht der größte Vorteil darin, dass er eine besonders hohe Portdichte und Frontpanel-Bandbreite bietet. Cisco und seine kompatiblen Anbieter haben auch Switches mit CPAK-Ports entwickelt. In dieser Situation schien es, dass diese Art von 100G-Modul in den letzten Jahren vor dem Aufkommen von CFP2/4 und QSFP28 wahrscheinlich unter anderen Formfaktoren herausstechen konnte.

In einem so hart umkämpften Marktumfeld ist es jedoch schwer zu sagen, welches Produkt sich über einen langen Zeitraum durchsetzen wird. Schließlich entscheidet die Technik über alles. Heute zeigt sich, dass CPAK nicht mehr unersetzlich ist. Vielleicht hat es in den letzten Jahren allmählich seine Anziehungskraft verloren. Die größte Herausforderung bei dem Versuch, den Markt zu gewinnen, stellen bisher die QSFP28-Transceiver dar, die bei der Entwicklung von 100G-Netzen fabelhafte Ergebnisse erzielt haben. Der QSFP28 hat eine geringere Größe und einen geringeren Stromverbrauch, was ihn zum beliebtesten Produkt auf dem Markt macht. Die Nutzungsrate von CPAK ist stark zurückgegangen, aber für einige alte Geräte ist es immer noch unersetzbar.

Fazit

Heutzutage ist die Technologie der 100G-Transceiver allmählich ausgereift. Das 100G-CPAK-Transceivermodul ist wegen seiner geringeren Größe und des geringeren Stromverbrauchs beliebt. Wenn es jedoch mit Open-Source-100G-Produkten (CFP/CFP2/CFP4/QSFP28) konkurriert, kann CPAK nicht das ideale Modul für 100G-Konnektivität mit hoher Dichte sein. CXP, CFP, CFP2, CFP4, QSFP28 bieten ebenfalls eine gute Auswahl für Kunden und sind der Mainstream auf dem Markt. Andererseits bieten viele Drittanbieter wie FS.COM auch eine Vielzahl von kosteneffizienten 100G-Transceivern an. Unsere Produkte verfügen alle über eine Testzertifizierung, ausgezeichnete technische und Garantieleistungen. Wenn Sie interessiert sind, besuchen Sie bitte FS.COM oder verfolgen Sie weiterhin unseren Blog.

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